LTH-301-07P5 槽型光电开关规格书 - 技术文档

1. 产品概述

LTH-301-07P5是一款槽型光电开关，属于一种专为非接触式开关应用设计的光电元件。它将一个红外发光二极管（LED）和一个光电晶体管集成在一个紧凑的带槽外壳内。其基本工作原理是：外部物体中断发射器与检测器之间的红外光束，从而导致光电晶体管的输出信号发生相应变化。这种设计提供了一种可靠且精确的方法，用于非接触式检测物体的存在、缺失或位置。

该器件的核心优势在于其非接触特性，这消除了机械磨损，从而实现了高可靠性和长使用寿命。它具有快速的开关速度，适用于需要快速检测的应用。该元件设计用于直接印刷电路板（PCB）安装或与双列直插式插座配合使用，为系统设计和组装提供了灵活性。

典型的目标市场和应用包括但不限于办公自动化设备，如传真机、复印机、打印机和扫描仪。它也广泛应用于各种需要精确物体检测的工业自动化、消费电子和仪器仪表系统中。

2. 技术参数深度客观解读

2.1 绝对最大额定值

绝对最大额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。这些额定值在环境温度（TA）为25°C时指定，在正常工作条件下，即使瞬间也不应超过。

输入LED：连续正向电流限制为50 mA，在脉冲条件下（每秒300个脉冲，10 μs脉冲宽度）允许的峰值正向电流为1 A。LED的最大功耗为80 mW。反向耐压能力为5 V，这是保护LED免受意外反向偏置的关键参数。

输出光电晶体管：集电极-发射极电压（V_CE）额定值为30 V，而发射极-集电极电压（V_EC）为5 V。最大集电极电流为20 mA，功耗限制为100 mW。遵守这些限制对于确保光电晶体管的长寿命和稳定运行至关重要。

环境极限：器件的工作温度范围额定为-25°C至+85°C。存储温度范围更宽，为-40°C至+100°C。引脚焊接温度规定为距离外壳1.6mm处测量，260°C下持续5秒，这是组装工艺的关键信息。

2.2 电气与光学特性

这些特性定义了器件在25°C正常操作条件下的预期性能。它们为电路设计提供了关键参数。

输入LED特性：在正向电流（I_F）为20 mA时，典型正向电压（V_F）为1.2 V，最大为1.6 V。该参数对于设计LED驱动电路的限流电阻至关重要。在反向电压（V_R）为5 V时，最大反向电流（I_R）为100 μA，表示LED在关断状态下的漏电流。

输出光电晶体管特性：在V_CEO=10V时，集电极-发射极暗电流（I_CE）最大为100 nA，代表LED关闭（无光）时的输出漏电流。击穿电压（BV_CEO和BV_ECO）确认了最大额定值。

耦合器（系统）特性：这些参数描述了LED和光电晶体管的综合性能。当LED以I_{=20mA驱动且V}=5V时，保证导通状态集电极电流（I_F）至少为0.6 mA。这是槽口未被遮挡时的关键输出信号电平。在相同条件下，当I_CE=0.2mA时，集电极-发射极饱和电压（V_{）最大为0.4 V，表明其具有良好的“导通”状态特性。响应时间，典型上升时间（T}）为3 μs，下降时间（T_C）为4 μs（在特定测试条件下），定义了器件的开关速度能力。_r3. 机械与封装信息_f3.1 外形尺寸

LTH-301-07P5采用标准通孔封装。详细机械图纸在规格书中提供。所有尺寸均以毫米为单位指定。未指定尺寸的标准公差为±0.25 mm。关键尺寸包括外壳的总长、宽和高，槽宽和槽深（定义了中断物体通过的间隙），以及引脚间距和直径。该元件设计用于波峰焊或手工焊接工艺。

极性识别：

该器件具有特定的引脚排列。通常，较长的引脚或外壳上的特定标记表示LED的阳极。必须查阅尺寸图以获取确切的引脚标识（例如，引脚1通常是LED阳极，引脚2是LED阴极，引脚3是光电晶体管发射极，引脚4是集电极），以确保PCB组装时的方向正确。极性错误将导致器件无法工作。

4. 焊接与组装指南焊接过程中的正确处理对于防止塑料外壳和内部半导体芯片损坏至关重要。

通用注意事项：

外壳不得浸入焊料中。在焊接过程中产品处于高温状态时，不得对引线框架施加任何外部应力，因为这可能导致内部裂纹或错位。

手工/引脚焊接：对于手工焊接，推荐的最高烙铁温度为350°C。每个引脚的焊接时间不应超过3秒，且每个引脚仅应焊接一次。焊点距离元件外壳基座应不小于2 mm，以防止热损伤。

波峰焊接：对于自动波峰焊，推荐使用特定的温度曲线。预热温度不应超过100°C，预热时间最长60秒。焊料波峰温度最高为260°C，接触时间不超过5秒。浸入位置必须不低于外壳基座2 mm。遵循此温度曲线可防止热冲击，并确保可靠的焊点，同时不损害塑料封装的完整性。

5. 存储条件与注意事项为保持可焊性并防止性能下降，必须遵守特定的存储条件。

理想的存储环境是温度低于30°C，相对湿度低于70%。元件应在交货日期后3个月内组装。若部件仍在其原始防潮包装内，为延长存储寿命，应将其存放在带有适当干燥剂的密封容器中或氮气吹扫的干燥器中。然而，在这些受控条件下，存储时间不应超过一年。

一旦打开原始密封包装，元件必须在3个月内使用，并应保存在<25°C且相对湿度<60%的受控环境中。必须避免环境温度的快速变化，尤其是在高湿度环境中，以防止冷凝，冷凝会导致元件引脚氧化。如果存储条件不符合规定标准，引脚的可焊性可能会受到影响。在这种情况下，在生产使用前必须进行可焊性评估和潜在的元件重新筛选。

6. 应用建议

6.1 典型应用场景

LTH-301-07P5用途广泛，可用于众多应用：

打印机/复印机/扫描仪中的纸张检测：

检测纸张存在、卡纸或纸卷末端。

• 位置感应：检测移动机构（如打印机字车、机械臂）的原点位置或行程极限。
• 旋转编码：与开槽轮配合使用，测量旋转轴的速度或位置。
• 物体计数：对通过槽口的传送带上的物品进行计数。
• 安全系统：作为光束中断传感器的一部分，用于入侵检测。
• 6.2 设计考量设计使用此槽型光电开关的电路时，必须考虑几个因素：

LED驱动电流：

推荐工作电流为20 mA。必须根据电源电压（V

• ）和LED正向电压（V）使用欧姆定律计算串联电阻：R = (V_CC- V_F) / I_CC。使用典型的V_F=1.2V和5V电源，电阻约为(5V - 1.2V) / 0.02A = 190欧姆。标准的200欧姆电阻是合适的。_F光电晶体管偏置：_F光电晶体管输出可用于共发射极配置（发射极接地，集电极通过负载电阻R
• 上拉至V）或作为开关使用。R_CC的值影响输出电压摆幅和开关速度。较小的R_L提供更快的响应，但输出电压变化较小。规格书测试条件使用R_L=100Ω。_L信号调理：_L输出是随光强变化的模拟电流。对于数字开关应用，可能需要在负载电阻后添加比较器或施密特触发器电路，以提供干净的数字信号，特别是当中断物体没有完全阻挡光束时。
• 抗环境光干扰：由于该器件使用红外光，它对可见环境光有一定的免疫力。然而，强烈的红外光源（如阳光、白炽灯泡）会影响性能。使用调制的LED驱动信号和同步检测可以大大增强对环境光的抗干扰能力。
• 机械对准：中断物体必须可靠地通过槽口并完全中断光束，以确保操作的一致性。必须仔细考虑槽口尺寸以及物体的大小和路径。
• 7. 技术对比与差异化像LTH-301-07P5这样的槽型光电开关与其他传感技术竞争，例如机械微动开关、霍尔效应传感器和反射式光学传感器。

与机械开关对比：

主要优势是完全无物理接触，从而带来几乎无限的机械寿命、无触点抖动、静音操作，以及在脏污或多尘环境中更高的可靠性。缺点可能是成本略高，并且需要电子驱动电路。

与反射式光学传感器对比：槽型光电开关提供更高的位置精度和一致性，因为发射器和检测器在固定的几何结构中精确对准。它们不易受目标物体反射率变化的影响。反射式传感器更适合于远距离检测物体或在无法设置物理槽口的场合。

与霍尔效应传感器对比：霍尔传感器检测磁场，而非光线中断。它们用于感应磁体的位置。选择完全取决于应用：检测任何不透明物体（槽型光电开关）与检测磁场（霍尔传感器）。

LTH-301-07P5的具体差异化在于其平衡的电气特性（正向电压、输出电流、速度）、适用于波峰焊的坚固机械封装，以及其明确规定的存储和处理要求，使其成为批量制造的可靠选择。8. 常见问题解答（基于技术参数）

问：LED的“峰值正向电流”额定值有何用途？

答：该额定值（300pps，10μs下为1A）允许LED在短时间内以远高于其连续额定值（50mA）的电流进行脉冲驱动。这可用于实现更亮的光脉冲，从而提高信噪比或允许更低的占空比，从而降低平均功耗和发热。

问：I

被规定为最小0.6mA。这对我的电路设计意味着什么？

答：这是一个保证的下限。在标准测试条件（I_=20mA，V=5V）下，当槽口畅通时，光电晶体管将至少吸收0.6mA电流。您应用中的实际电流可能更高。您必须设计您的负载电阻（R

）和任何后续逻辑门，以识别与此最小电流相对应的电压电平。例如，当R_F=1kΩ且光束未被阻挡时，输出电压最多会降至V_CE= 5V - (0.6mA * 1kΩ) = 4.4V。问：为什么存储条件如此严格，尤其是在打开包装袋之后？答：元件引脚暴露在潮湿空气中容易氧化。氧化的引脚可焊性差，会导致焊点薄弱或无法形成焊点（“去润湿”）。防潮包装和严格的存储规则是行业标准做法（符合IPC/JEDEC标准），旨在确保高组装良率和长期可靠性。_L问：我可以在户外使用这个传感器吗？_L答：其工作温度范围为-25°C至+85°C，涵盖了许多户外条件。然而，直接暴露在阳光下（强烈的红外辐射源）会使光电晶体管饱和，导致误触发。该器件也不具备防水或防尘密封功能。对于户外使用，需要仔细进行光学屏蔽以隔绝环境光，并提供环境保护，或者采用不同的传感器技术可能更合适。_CE9. 工作原理介绍

槽型光电开关基于简单的光电原理工作。它包含两个主要部件，分别安装在物理间隙（槽口）的两侧：

红外发射器（LED）：

这是一种半导体二极管，当以适当的电流（例如20mA）正向偏置时，会发射红外光（人眼不可见）。

光电晶体管：

这是一种光敏晶体管。当来自红外发射器的光子撞击其基区时，会产生电子-空穴对，这些电子-空穴对充当基极电流。这种光感生的基极电流被晶体管的增益放大，导致从集电极流向发射极的集电极电流大得多。

工作状态：

1. 畅通（光束存在）：来自发射器的红外光直接照射在光电晶体管上。光电晶体管导通，允许显著的集电极电流（I
2. ）流动。在带有上拉电阻的共发射极电路中，集电极的输出电压被拉低（接近V）。

受阻（光束被阻挡）：

- 放置在槽口中的不透明物体阻挡了红外光。没有光线到达光电晶体管基极，因此它关闭。只有微小的漏电流（I，暗电流）流动。集电极的输出电压上升到接近电源电压（V_）。这种在高输出电压（光束被阻挡）和低输出电压（光束畅通）之间的转换，为检测逻辑提供了一个干净的数字信号。_{10. 发展趋势}包括槽型光电开关在内的光电传感器领域持续发展。行业中可观察到的客观趋势包括：

- 小型化：不断推动更小的封装尺寸（例如，占地面积更小、高度更低的表面贴装器件），以实现更紧凑的终端产品和更高密度的PCB组装。_CEO性能提升：_CC半导体材料和封装的改进旨在提供更高的灵敏度（允许更低的LED驱动电流以降低功耗）、更快的响应时间以适应高速应用，以及更好的参数温度稳定性。

集成化与智能化：

一些现代槽型光电开关将LED驱动电路和光电晶体管输出的信号调理（放大器、比较器、施密特触发器）集成到同一封装中。这简化了外部电路设计，并能提供直接的数字逻辑电平输出。集成多个传感元件也是一个趋势。

关注可靠性与制造：

• 设计越来越优先考虑对自动化组装工艺（如贴片和回流焊）的鲁棒性。选择材料是为了更好地抵抗热应力和环境因素。应用特定变体：
• 针对特定市场需求定制的传感器持续开发，例如用于便携设备纸张处理的超薄传感器，或具有非常窄的槽口用于高精度边缘检测的传感器。LTH-301-07P5代表了一项成熟可靠的技术，满足了大量标准应用的核心需求，而这些更广泛的趋势则塑造了下一代器件的发展方向。
• Integration and Smart Features:Some modern photo interrupters integrate the driver circuitry for the LED and signal conditioning (amplifier, comparator, Schmitt trigger) for the phototransistor output into the same package. This simplifies external circuit design and can provide a direct digital logic-level output. Integration of multiple sensing elements is also a trend.
• Focus on Reliability and Manufacturing:Designs increasingly prioritize robustness for automated assembly processes like pick-and-place and reflow soldering. Materials are selected for better resistance to thermal stress and environmental factors.
• Application-Specific Variants:Development continues for sensors tailored to specific market needs, such as ultra-thin sensors for paper handling in portable devices, or sensors with very narrow slots for high-precision edge detection.

The LTH-301-07P5 represents a mature and reliable technology that meets the core requirements for a wide array of standard applications, while these broader trends shape the development of next-generation devices.