LTR-X130P 光學感應器規格書 - 整合式接近感應同環境光感應 - I2C 介面 - 1.7V 至 3.6V - 粵語技術文件

1. 產品概覽

LTR-X130P 係一款高度整合、低電壓嘅光學感應器，將接近感應（PS）同環境光感應（ALS）功能結合喺單一、微型、無鉛表面貼裝嘅 ChipLED 封裝入面。佢嘅核心設計理念係為咗喺空間有限、使用電池供電嘅應用中，實現精密嘅物件偵測同光線測量。

呢款感應器嘅主要優勢在於佢嘅系統級整合。佢內置咗紅外線發射器（LED）、可見光同紅外線光電二極管、模擬至數位轉換器（ADC）、可編程中斷控制器，以及完整嘅 I2C 數位介面。呢種整合大大減少咗外部元件數量，簡化咗 PCB 佈局。一個關鍵性能特點係佢出色嘅環境光抑制能力，能夠喺高達 100,000 lux 嘅直射陽光條件下準確運作，適合戶外或光線充足嘅室內環境。可編程中斷功能允許主微控制器進入低功耗睡眠模式，只有當特定接近閾值被觸發時先會喚醒，從而優化整體系統嘅電源效率——呢點對於流動同便攜式裝置嚟講至關重要。

目標市場涵蓋廣泛嘅消費電子產品同計算裝置。佢嘅主要應用包括智能手機、平板電腦、手提電腦同顯示器嘅自動顯示背光調暗同亮度控制，從而提升用戶體驗並節省電力。此外，佢高達 10 厘米嘅物件偵測能力，可用於非接觸式手勢控制、存在偵測（例如，當用戶離開時關閉顯示器）以及各種裝置中嘅簡單避障等功能。

2. 深入技術參數分析

2.1 電氣同光學規格

除非另有說明，所有規格通常喺 VDD = 2.8V 同工作溫度（T_ope）為 25°C 嘅條件下測量。

電源特性：
感應器嘅工作電源電壓範圍好闊，由 1.7V 到 3.6V，兼容常見嘅電池輸出同穩壓電源軌。喺最大工作週期下，進行主動測量時嘅典型電源電流為 95 µA。一個重要嘅省電功能係待機（關閉）模式，呢個模式僅消耗 1 µA 電流。從呢個待機模式喚醒到準備好進行主動測量嘅時間通常為 10 ms，允許快速響應，同時保持非常低嘅平均功耗。

接近感應器（PS）特性：
PS 功能高度可配置。有效解析度可以喺 8、9、10 同 11 位元之間選擇，讓設計師可以喺測量精度同轉換速度之間作出取捨。整合嘅 IR 發射器工作喺峰值波長 940 nm。LED 驅動電流可以分步編程：2.5、5、10、25、50、75、100 同 125 mA，從而調整偵測範圍同功耗。LED 以 60 kHz 至 100 kHz 嘅頻率同 50% 工作週期脈衝。每個測量週期嘅脈衝數量可以從 1 到 255 配置，直接影響積分時間同靈敏度。喺典型條件下（32 個脈衝，60 kHz，100 mA 驅動，18% 灰卡目標），感應器可以偵測到最遠 10 厘米距離嘅物件。佢嘅環境光抑制能力指定為高達 100 klux 嘅直射陽光。

2.2 絕對最大額定值同工作條件

絕對最大額定值：呢啲係壓力極限，即使係瞬間都唔可以超過，以防止永久損壞。電源電壓（VDD）唔可以超過 4.0V。數位 I/O 引腳（SCL、SDA、INT）同 LDR 引腳嘅電壓範圍係 -0.5V 到 +4.0V。裝置可以喺 -40°C 到 +100°C 嘅溫度之間儲存。

建議工作條件：呢啲定義咗可靠性能嘅正常工作環境。VDD 應該保持喺 1.7V 到 3.6V 之間。LED 陽極電源（VLED）需要一個獨立嘅 3.0V 到 4.5V 電源。I2C 介面識別邏輯高電平（V_I2Chigh）為 ≥1.5V，邏輯低電平（V_I2Clow）為 ≤0.4V。完整嘅工作溫度範圍係 -40°C 到 +85°C，確保喺惡劣環境下都能運作。

2.3 交流電氣特性（I2C 介面）

感應器支援標準模式（100 kHz）同快速模式（400 kHz）I2C 通訊。關鍵時序參數包括：SCL 時鐘頻率（f_SCL）從 0 到 400 kHz，總線空閒時間（t_BUF）最小為 1.3 µs，SCL 低電平週期（t_LOW）最小為 1.3 µs，SCL 高電平週期（t_HIGH）最小為 0.6 µs，以及數據建立時間（t_SU:DAT）最小為 100 ns。SDA 同 SCL 信號嘅上升同下降時間必須少於 300 ns。輸入濾波器會抑制短於 50 ns 嘅雜訊尖峰。

3. 性能曲線分析

規格書提供咗對設計至關重要嘅典型性能圖表。

PS 計數 vs. 距離：呢條曲線說明咗感應器嘅原始數位輸出（PS 計數）同標準 18% 反射率灰卡距離之間嘅關係。曲線通常係非線性嘅，顯示當距離非常接近感應器時，計數會快速增加，然後隨著距離增加而逐漸下降。呢個圖表對於校準感應器同為應用中嘅特定偵測範圍設定適當嘅中斷閾值至關重要。

發射器角度響應：呢個圖表描繪咗內置紅外線 LED 嘅空間輻射模式。佢顯示咗發射嘅 IR 光強度作為與中心軸角度（通常係極座標圖）嘅函數。呢種封裝嘅典型模式可能顯示出寬廣、類似朗伯分佈嘅圖形。理解呢個模式對於機械設計好重要，因為佢影響接近感應器嘅有效視野同偵測區域。要實現指定嘅 10 厘米範圍，必須將任何覆蓋窗口或鏡頭與呢個模式正確對齊。

4. 機械同封裝資訊

LTR-X130P 封裝喺一個 8 引腳嘅 ChipLED 表面貼裝封裝內。規格書提供咗外形尺寸，所有測量單位均為毫米。未指定特徵嘅尺寸公差為 ±0.2 mm。封裝設計用於高產量電子製造中常見嘅標準自動拾放同回流焊接製程。

5. 焊接同組裝指引

雖然提供嘅摘錄中冇詳細說明特定嘅回流焊溫度曲線，但呢款裝置係為標準表面貼裝技術（SMT）組裝而設計。建議遵循 JEDEC J-STD-020 指引中嘅無鉛回流焊溫度曲線。濕度敏感等級（MSL）應從完整封裝規格中確認。裝置通常以帶有乾燥劑嘅防潮袋供應，如果使用前防潮袋嘅濕度指示卡顯示過度受潮，應根據標準程序進行烘烤。

6. 包裝同訂購資訊

LTR-X130P 嘅標準包裝係帶裝同捲盤包裝，兼容自動組裝設備。每捲包含 8000 個單位。零件編號係 LTR-X130P。

7. 應用設計建議

7.1 典型應用電路

建議嘅應用電路突出咗關鍵嘅設計考慮因素。一個基本要求係分開數位電源（VDD，1.7-3.6V）同 LED 陽極電源（VLED，3.0-4.5V）。呢種分離係必須嘅，以確保穩定嘅 LED 驅動電流，並防止 LED 脈衝產生嘅雜訊耦合到敏感嘅模擬同數位電源軌。電路包括 SDA、SCL 同 INT 線上嘅上拉電阻（Rp1、Rp2、Rp3）。佢哋嘅數值（1 kΩ 到 10 kΩ）應根據總線電容同所需嘅上升時間來選擇，以符合 I2C 規格。去耦電容必不可少：一個 1 µF ±20% X7R/X5R 陶瓷電容（C1）應盡可能靠近 VDD 引腳放置，亦建議使用一個 0.1 µF 電容（C2）。VLED 線上使用類似嘅 1 µF 電容（C3）。

7.2 引腳配置同功能

• 引腳 1（SDA）：I2C 串列數據線（雙向）。
• 引腳 2（INT）：低電平有效中斷輸出。當可編程接近事件發生時啟動。
• 引腳 3（LDR）：連接至 LED 陰極。使用內部驅動器時，呢個引腳連接至引腳 4（LEDK）。
• 引腳 4（LEDK）：LED 陰極連接。
• 引腳 5（LEDA）：LED 陽極連接。必須由獨立嘅 VLED 電源軌（3.0-4.5V）供電。
• 引腳 6（GND）：系統接地。
• 引腳 7（SCL）：I2C 串列時鐘輸入。
• 引腳 8（VDD）：數位電源輸入（1.7-3.6V）。

8. 技術比較同差異化

LTR-X130P 通過高度整合同喺挑戰性條件下嘅穩健性能來區分自己。同分立式解決方案（分開嘅 IR LED、光電二極管同信號調理 IC）相比，佢提供咗顯著更細嘅佔位面積、簡化嘅設計流程同減少嘅物料清單（BOM）。同其他整合式接近感應器相比，佢嘅主要優勢包括非常高嘅 100 klux 環境光抗擾度，呢點優於許多競爭對手，以及靈活、可編程嘅 LED 電流同脈衝計數設定，允許針對特定範圍、功耗同響應時間要求進行微調。工廠修整確保咗最小嘅單元間差異，提高咗最終產品嘅製造良率同一致性。

9. 常見問題（基於技術參數）

問：點解 VDD 同 VLED 必須係獨立嘅電源軌？
答：LED 脈衝可以消耗顯著電流（高達 125 mA）。共用一個電源軌會導致 VDD 線上出現大嘅電壓下降或雜訊，呢啲可能會破壞感應器敏感嘅模擬前端同數位邏輯嘅穩定性，導致讀數不準確或重置事件。獨立電源軌可以隔離呢啲雜訊。

問：點樣將偵測範圍增加到超過 10 厘米？
答：範圍受 LED 電流、脈衝數量同目標反射率影響。要增加範圍，你可以編程更高嘅 LED 電流（高達 125 mA）同/或增加每次測量嘅脈衝數量（高達 255）。請注意，呢樣會增加每個測量週期嘅功耗。

問：中斷功能點樣幫助節省電力？
答：唔使主微控制器不斷輪詢感應器讀數（保持 I2C 總線同 CPU 活動），感應器可以配置上同下接近閾值。主機將感應器同自己置於低功耗模式。只有當物件進入或離開定義嘅接近區域時，感應器先會啟動 INT 線，喚醒主機採取行動。咁樣可以最小化系統活動。

問：串擾消除功能有咩用途？
答：喺緊湊嘅封裝中，內部發射器嘅一啲 IR 光可以直接洩漏或喺內部反射到光電二極管上，而無擊中外部物件。呢樣會產生一個永久嘅偏移或串擾信號。感應器包含電路來測量並數位減去呢個偏移，確保接近計數真正代表來自外部物件嘅反射光。

10. 設計同使用案例研究

案例研究 1：智能手機顯示管理：喺智能手機中，LTR-X130P 放置喺聽筒附近。當用戶通話時將手機貼近耳朵，感應器偵測到頭部嘅接近（約 2-5 厘米內）。佢觸發一個中斷畀應用處理器，然後處理器關閉顯示觸控螢幕以防止意外嘅臉頰觸碰，並調暗背光以節省電力。當手機移開時，顯示器恢復正常。

案例研究 2：互動資訊亭存在偵測：一個公共資訊亭使用感應器偵測當有人接近到 50 厘米內。偵測到後，佢從低功耗睡眠狀態喚醒，啟動顯示器，並顯示吸引環。如果喺設定時間內冇偵測到任何人，佢會返回睡眠狀態，同 24/7 運行相比，顯著降低咗能耗。

11. 工作原理

LTR-X130P 基於主動紅外線接近感應同光度環境光感應嘅原理運作。對於接近測量，內部微控制器觸發整合嘅 IR LED 發射一系列調製脈衝，波長為 940 nm。感應器前面嘅任何物件都會反射一部分呢啲光線返嚟。專用嘅紅外線敏感光電二極管將反射光強度轉換成小光電流。呢個電流被積分並由高解析度 ADC 轉換成數位值。呢個數位值（PS 計數）嘅強度與物件嘅反射率同接近度成正比。感應器同時使用獨立嘅可見光光電二極管測量環境光，處理其輸出以從接近信號中減去環境 IR 分量，從而提高準確性。

I2C 通訊遵循標準協議。裝置有一個固定嘅 7 位元從機地址 0x53。主控制器使用呢個地址寫入配置寄存器（例如，設定 LED 電流、脈衝計數、中斷閾值）並讀取接近同環境光數據。讀寫協議，包括單次寫入、順序寫入同組合格式讀取（重複 START），均按照 I2C 規格實現。

12. 技術趨勢

像 LTR-X130P 呢類感應器嘅發展遵循幾個清晰嘅行業趨勢。持續推動更高嘅整合度，將更多功能（例如，顏色感應、手勢識別）結合到單一封裝中，同時縮小佔位面積。電源效率仍然至關重要，推動更低嘅工作同待機電流以及更智能嘅喚醒方案。極端環境下嘅性能正在改進，具有更好嘅陽光抗擾度同更寬嘅溫度範圍。此外，有一個趨勢係朝向更智能嘅感應器，內置算法提供更高層次、預處理嘅數據（例如，物件存在/不存在標誌，而非原始計數），以減輕主應用處理器嘅處理負擔並簡化軟件開發。