ITR8307/L24/TR8 反射式光學感測器規格書 - 無鉛、符合RoHS及REACH標準

1. 產品概覽
1.1 核心優勢同目標市場
2. 深入技術參數分析
2.1 絕對最大額定值
2.2 電光特性
2.2.1 輸入（紅外線LED）特性
2.2.2 輸出（光電晶體管）特性
3. 性能曲線分析
3.1 紅外線LED特性
3.2 光電晶體管特性
3.3 完整感測器（ITR）特性
4. 機械同封裝資訊
4.1 封裝尺寸
4.2 極性識別
5. 焊接、組裝同儲存指引
5.1 濕度敏感性同儲存
5.2 迴流焊接條件
5.3 維修
6. 包裝同訂購資訊
6.1 包裝規格
6.2 載帶同捲盤尺寸
6.3 標籤規格
7. 應用建議同設計考慮
7.1 典型應用電路
7.2 設計考慮
8. 技術比較同差異化
9. 基於技術參數嘅常見問題（FAQ）
10. 實際應用例子
11. 工作原理
12. 技術趨勢

1. 產品概覽

ITR8307/L24/TR8係一款細小、表面貼裝嘅反射式光學開關，專為短距離感測應用而設計。佢將一個GaAs紅外線（IR）發光二極管（LED）發射器同一個高靈敏度NPN矽光電晶體管接收器，整合喺一個並排嘅塑膠封裝入面。呢種配置令佢可以透過量度反射返接收器嘅紅外線光強度，嚟檢測有冇反射面存在。

呢款元件嘅特點係反應時間快、對紅外線光靈敏度高，而且光譜響應會截止可見光波長，令佢唔受環境可見光干擾。佢採用無鉛（Pb-free）製造，符合歐盟RoHS同REACH指令，亦都符合無鹵素要求（Br <900 ppm，Cl <900 ppm，Br+Cl < 1500 ppm）。

1.1 核心優勢同目標市場

呢款感測器嘅主要優勢包括佢嘅薄身設計、細小佔位面積同快速光學反應，對於空間有限同高速應用嚟講至關重要。佢嘅設計令佢適合用喺各種需要可靠、非接觸式物件檢測嘅消費電子產品同微電腦控制設備。

典型嘅目標應用包括數碼相機（用於鏡頭或蓋檢測）、錄影機（VCR）、軟碟機、卡式錄音機同其他自動控制系統中嘅位置感測。

2. 深入技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

為咗防止永久損壞，唔可以喺超出呢啲限制嘅情況下操作呢款元件。主要額定值包括：喺25°C自由空氣溫度下，輸入（LED）功耗為75 mW；最大順向電流（IF）為50 mA；以及喺1%工作週期、脈衝≤100μs嘅情況下，峰值順向電流（IFP）為1 A。至於輸出（光電晶體管），最大集極功耗為75 mW，集極電流（IC）為50 mA，集極-射極電壓（BV_CEO）為30 V。工作溫度範圍係由-40°C到+85°C。

2.2 電光特性

呢啲參數係喺環境溫度（T_a）為25°C時指定，定義咗元件喺正常工作條件下嘅性能。

2.2.1 輸入（紅外線LED）特性

順向電壓（V_F）：喺順向電流（I_F）為20 mA時，典型值為1.2 V，最大值為1.6 V。呢個對於設計LED驅動電路至關重要。
峰值波長（λ_P）：940 nm，將佢嘅發射牢牢定位喺近紅外光譜範圍。

2.2.2 輸出（光電晶體管）特性

暗電流（I_CEO）：冇光入射時嘅漏電流，喺V_CE=10V時最大值為100 nA。數值越低表示斷路性能越好。
亮電流（I_C(ON)）：當LED啟動並且光反射到接收器時嘅集極電流。喺測試條件V_CE=2V同I_F=4mA下，佢嘅範圍好闊，由0.5 mA到15.0 mA。呢個參數好大程度上取決於目標物件嘅反射率同距離。
上升/下降時間（t_r, t_f）：典型值各為20 μsec，定義咗感測器嘅開關速度。

3. 性能曲線分析

規格書提供咗幾幅圖表，說明咗唔同條件下關鍵參數之間嘅關係。呢啲對於理解超出典型25°C點嘅實際行為至關重要。

3.1 紅外線LED特性

曲線顯示順向電流點樣隨環境溫度同順向電壓變化。順向電壓具有負溫度係數，意思係佢會隨溫度升高而降低。光譜分佈曲線確認咗峰值發射喺940 nm，而峰值波長本身會隨溫度輕微偏移。

3.2 光電晶體管特性

重要曲線包括集極暗電流 vs. 環境溫度（隨溫度指數上升）、集極電流 vs. 輻照度（顯示光電晶體管對光強度嘅響應）同集極電流 vs. 集極-射極電壓。光譜靈敏度曲線顯示接收器對大約800-900 nm嘅紅外線光最敏感，同LED嘅940 nm輸出匹配得好好。

3.3 完整感測器（ITR）特性

呢啲圖表模擬咗感測器喺實際反射設置中嘅行為。相對集極電流 vs. 距離曲線對於系統設計至關重要，顯示輸出信號點樣隨感測器同反射面（例如蒸鍍鋁玻璃）之間嘅間隙增加而衰減。另一條曲線顯示當一張卡喺感測器視場內移動時輸出嘅變化，對於邊緣或槽位檢測好有用。響應時間 vs. 負載電阻圖表有助於選擇合適嘅上拉電阻嚟優化速度。

4. 機械同封裝資訊

4.1 封裝尺寸

呢款元件採用細小嘅表面貼裝封裝。規格書提供咗詳細嘅尺寸圖，包括總長度、寬度、高度、引腳間距同焊盤尺寸等關鍵尺寸。除非另有說明，所有公差通常為±0.1 mm。工程師必須參考呢啲精確圖紙嚟設計PCB佔位，以確保正確焊接同機械對齊。

4.2 極性識別

封裝包括標記或特定形狀嚟指示第1腳。組裝期間正確嘅方向至關重要，因為反向連接可能會損壞元件。引腳排列圖標示咗紅外線LED嘅陽極同陰極，以及光電晶體管嘅集極同射極。

5. 焊接、組裝同儲存指引

5.1 濕度敏感性同儲存

呢款元件嘅濕度敏感等級（MSL）評定為4級。主要處理指引包括：

喺原裝密封防潮袋內嘅保存期限：喺<40°C同<90% RH下為12個月。
打開袋之後，如果喺工廠條件（<30°C/60%RH）下儲存，必須喺72小時內安裝；或者儲存喺乾燥環境（<20% RH）中。
如果濕度指示卡（HIC）超過20% RH，喺進行迴流焊接前需要烘烤（例如，喺125°C下烘烤24小時）。

5.2 迴流焊接條件

提供咗建議嘅無鉛焊料迴流溫度曲線。主要注意事項包括：

將迴流焊接限制喺最多兩個週期。
加熱期間避免對封裝施加機械應力。
防止焊接後PCB翹曲。

5.3 維修

唔建議喺焊接後進行維修。如果無可避免，應該使用雙頭烙鐵同時加熱元件兩側，以盡量減少熱應力。必須事先評估對元件特性嘅潛在影響。

6. 包裝同訂購資訊

6.1 包裝規格

標準包裝流程係：每捲1000件，每箱15捲，每箱2盒。

6.2 載帶同捲盤尺寸

提供咗載帶（口袋尺寸、間距）同捲盤（直徑、軸心尺寸）嘅詳細圖紙，用於自動貼片機編程。

6.3 標籤規格

包裝標籤包括客戶零件編號（CPN）、產品編號（P/N）、數量（QTY）同批號（LOT No.）等欄位，以便追溯。

7. 應用建議同設計考慮

7.1 典型應用電路

基本應用電路涉及將一個限流電阻串聯喺紅外線LED陽極。光電晶體管通常將集極連接到上拉電阻（V_CC），射極接地。集極節點嘅電壓用作數位或類比輸出信號。上拉電阻（R_L）嘅數值會影響輸出電壓擺幅同響應時間，正如規格書曲線所示。

7.2 設計考慮

物件反射率：感測器嘅輸出（I_C(ON)）同目標表面嘅反射率成正比。高反射材料（例如白色塑膠、金屬）提供強信號，而深色或吸收性材料就可能唔得。
距離同對齊：感測距離好短（通常幾毫米）。感測器同目標路徑之間精確嘅機械對齊對於穩定操作至關重要。
環境光抗擾度：雖然接收器嘅光譜靈敏度截止可見光，但強勁嘅環境紅外線光源（例如陽光、白熾燈泡）可能會造成干擾。喺呢啲環境下，可能需要光學屏蔽或調製/解調技術。
電氣雜訊：喺嘈雜環境中，建議喺元件附近使用旁路電容，並小心進行PCB佈局。

8. 技術比較同差異化

同更簡單嘅光電晶體管或光電二極管相比，ITR8307整合咗發射器同接收器，簡化咗光學設計同對齊。同透射式感測器（需要物件阻斷分開元件之間嘅光束）相比，反射式感測器允許更簡單嘅機械設計，只需喺物件一側進行感測。佢嘅主要區別在於其緊湊嘅SMD封裝、符合現代環保法規（無鉛、無鹵素）以及喺整個溫度範圍內有詳細記錄嘅性能。

9. 基於技術參數嘅常見問題（FAQ）

問：典型感測距離係幾多？

答：距離唔係一個固定規格，而係取決於目標反射率同所需輸出電流。對於標準反射面，相對集極電流 vs. 距離圖表顯示信號喺超過1-2 mm後會顯著衰減。設計時應以最短可靠距離為準。

問：我可唔可以直接用電壓源驅動LED？

答：唔可以。LED係電流驅動元件。你必須使用串聯限流電阻，根據你嘅電源電壓（V_F）同LED嘅順向電壓（V_CC≈ 1.2V）嚟設定順向電流（I_F）到所需值（例如20 mA）。R_limit= (V_CC- V_F) / I_F.

問：點解亮電流（0.5 到 15.0 mA）嘅範圍咁闊？

答：呢個範圍考慮咗LED輸出功率同光電晶體管靈敏度嘅正常製造差異。佢亦強調咗呢個參數喺應用中對特定反射目標同距離嘅強烈依賴性。電路設計必須適應呢個範圍，通常使用帶有可調閾值嘅比較器，而唔係依賴絕對電流值。

問：我應該點樣理解MSL 4評級？

答：MSL 4意思係封裝喺暴露喺標準工廠環境條件下72小時後，會吸收到足以造成損壞嘅濕氣。為咗避免喺高溫迴流過程中出現爆米花現象或分層，你必須遵循第5.1節概述嘅嚴格儲存、處理同烘烤指引。

10. 實際應用例子

場景：打印機中嘅紙張檢測。

感測器可以安裝喺送紙路徑附近。喺感測器位置對面嘅滾筒或固定表面上放置一條反射條。當冇紙張時，紅外線光會從反射條反射返接收器，產生高輸出（邏輯高電平）。當一張紙喺感測器同反射條之間通過時，佢會阻擋或顯著減少反射光，導致輸出下降（邏輯低電平）。呢個轉變可以被微控制器檢測到，以確認紙張存在、檢測卡紙或計算頁數。快速響應時間（20 μs）即使喺高速送紙時都可以進行檢測。

11. 工作原理

呢款元件基於調製光反射原理運作。內部紅外線LED發射一束940 nm嘅紅外線光。呢束光從封裝向外傳播。如果一個反射物件喺短距離內，並且喺LED同光電晶體管嘅視場內，一部分發射光就會被反射返嚟。NPN光電晶體管充當光控電流源。當反射嘅紅外線光子撞擊佢嘅基極區域時，佢哋會產生電子-電洞對，有效地產生基極電流。呢個基極電流被晶體管嘅增益放大，導致更大嘅集極電流（I_C）。呢個集極電流嘅大小同反射光嘅強度成正比，而反射光強度又取決於目標物件嘅距離同反射率。透過監測I_C（或負載電阻兩端嘅電壓），系統就可以確定物件嘅存在或接近程度。

12. 技術趨勢

好似ITR8307呢類反射式光學感測器，代表咗一種成熟可靠嘅技術，用於短距離、低成本嘅物件檢測。目前呢個領域嘅趨勢包括進一步小型化封裝以適應更細嘅消費設備、喺同一個封裝內整合信號調理電路（放大器、施密特觸發器、數位介面）以簡化系統設計並提高抗雜訊能力，以及為電池供電嘅IoT設備開發功耗更低嘅感測器。同時，亦持續透過改進光學設計同濾波技術，推動更高靈敏度同更好嘅環境光抑制能力。

LED規格術語詳解

LED技術術語完整解釋

一、光電性能核心指標

術語	單位/表示	通俗解釋	點解重要
光效（Luminous Efficacy）	lm/W（流明/瓦）	每瓦電能發出嘅光通量，越高越慳電。	直接決定燈具嘅能效等級同電費成本。
光通量（Luminous Flux）	lm（流明）	光源發出嘅總光量，俗稱"光亮度"。	決定燈具夠唔夠光。
發光角度（Viewing Angle）	°（度），例如120°	光強降至一半時嘅角度，決定光束闊窄。	影響光照範圍同均勻度。
色溫（CCT）	K（開爾文），例如2700K/6500K	光嘅顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。	決定照明氣氛同適用場景。
顯色指數（CRI / Ra）	無單位，0–100	光源還原物體真實顏色嘅能力，Ra≥80為佳。	影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。
色容差（SDCM）	麥克亞當橢圓步數，例如"5-step"	顏色一致性嘅量化指標，步數越細顏色越一致。	保證同一批燈具顏色冇差異。
主波長（Dominant Wavelength）	nm（納米），例如620nm（紅）	彩色LED顏色對應嘅波長值。	決定紅、黃、綠等單色LED嘅色相。
光譜分佈（Spectral Distribution）	波長 vs. 強度曲線	顯示LED發出嘅光喺各波長嘅強度分佈。	影響顯色性同顏色品質。

二、電氣參數

術語	符號	通俗解釋	設計注意事項
順向電壓（Forward Voltage）	Vf	LED點亮所需嘅最小電壓，類似"啟動門檻"。	驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。
順向電流（Forward Current）	If	使LED正常發光嘅電流值。	常採用恆流驅動，電流決定亮度同壽命。
最大脈衝電流（Pulse Current）	Ifp	短時間內可承受嘅峰值電流，用於調光或閃光。	脈衝寬度同佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。
反向電壓（Reverse Voltage）	Vr	LED能承受嘅最大反向電壓，超過則可能擊穿。	電路中需防止反接或電壓衝擊。
熱阻（Thermal Resistance）	Rth（°C/W）	熱量從芯片傳到焊點嘅阻力，值越低散熱越好。	高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。
靜電放電耐受（ESD Immunity）	V（HBM），例如1000V	抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。	生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。

三、熱管理與可靠性

術語	關鍵指標	通俗解釋	影響
結溫（Junction Temperature）	Tj（°C）	LED芯片內部嘅實際工作溫度。	每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。
光衰（Lumen Depreciation）	L70 / L80（小時）	亮度降至初始值70%或80%所需時間。	直接定義LED嘅"使用壽命"。
流明維持率（Lumen Maintenance）	%（例如70%）	使用一段時間後剩餘亮度嘅百分比。	表徵長期使用後嘅亮度保持能力。
色漂移（Color Shift）	Δu′v′ 或麥克亞當橢圓	使用過程中顏色嘅變化程度。	影響照明場景嘅顏色一致性。
熱老化（Thermal Aging）	材料性能下降	因長期高溫導致嘅封裝材料劣化。	可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。

四、封裝與材料

術語	常見類型	通俗解釋	特點與應用
封裝類型	EMC、PPA、陶瓷	保護芯片並提供光學、熱學介面嘅外殼材料。	EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。
芯片結構	正裝、倒裝（Flip Chip）	芯片電極佈置方式。	倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。
螢光粉塗層	YAG、硅酸鹽、氮化物	覆蓋喺藍光芯片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。	唔同螢光粉影響光效、色溫同顯色性。
透鏡/光學設計	平面、微透鏡、全反射	封裝表面嘅光學結構，控制光線分佈。	決定發光角度同配光曲線。

五、質量控制與分檔

術語	分檔內容	通俗解釋	目的
光通量分檔	代碼例如 2G、2H	按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。	確保同一批產品亮度一致。
電壓分檔	代碼例如 6W、6X	按順向電壓範圍分組。	便於驅動電源匹配，提高系統效率。
色區分檔	5-step MacAdam橢圓	按顏色坐標分組，確保顏色落喺極細範圍內。	保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。
色溫分檔	2700K、3000K等	按色溫分組，每組有對應嘅坐標範圍。	滿足唔同場景嘅色溫需求。

六、測試與認證

術語	標準/測試	通俗解釋	意義
LM-80	流明維持測試	喺恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。	用於推算LED壽命（結合TM-21）。
TM-21	壽命推演標準	基於LM-80數據推算實際使用條件下嘅壽命。	提供科學嘅壽命預測。
IESNA標準	照明工程學會標準	涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。	行業公認嘅測試依據。
RoHS / REACH	環保認證	確保產品不含有害物質（例如鉛、汞）。	進入國際市場嘅准入條件。
ENERGY STAR / DLC	能效認證	針對照明產品嘅能效同性能認證。	常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。

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