目錄
- 1. 產品概覽
- 2. 技術規格詳解
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電光特性 (Ta=25°C)
- 3. 性能曲線分析
- 3.1 紅外線LED特性
- 3.2 光電晶體管特性
- 4. 機械同封裝資料
- 4.1 封裝尺寸
- 4.2 極性識別同安裝
- 5. 焊接同組裝指引
- 5.1 引腳成型
- 5.2 焊接建議
- 5.3 推薦焊接溫度曲線
- 6. 儲存同處理
- 7. 包裝同訂購資料
- 7.1 包裝規格
- 7.2 標籤資料
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用場景
- 8.2 設計考慮因素
- 9. 技術比較同差異
- 10. 常見問題 (基於技術參數)
- 10.1 紅外線LED嘅典型工作電流係幾多？
- 10.2 光電晶體管有幾靈敏？
- 10.3 可唔可以用嚟感測透明物件？
- 10.4 物件同發射器同檢測器之間嘅建議間距係幾多？
- 11. 實用設計同使用案例
- 12. 工作原理
- 13. 技術趨勢
1. 產品概覽
ITR8104 係一款專為非接觸式感應同開關應用而設計嘅緊湊型光電斷路器模組。佢將一個紅外線發光二極管同一個NPN矽光電晶體管集成喺單一個黑色熱塑性塑膠外殼內。呢啲元件以會聚光軸並排排列。喺正常狀態下，光電晶體管會接收到LED發出嘅紅外線輻射。當一個不透明物件阻斷咗發射器同檢測器之間嘅光路時，光電晶體管就會停止導通，從而提供一個清晰嘅開關信號。
呢款器件嘅主要優點包括快速響應時間、高靈敏度，以及峰值發射波長為940nm，呢個波長喺可見光譜之外，可以最大限度噉減少環境光嘅干擾。該器件採用無鉛材料製造，並符合RoHS同歐盟REACH等相關環保法規。
2. 技術規格詳解
2.1 絕對最大額定值
喺呢啲限制之外操作器件可能會導致永久性損壞。
- 輸入 (紅外線LED)：
- 功耗 (Pd)：75 mW (喺或低於25°C時)
- 反向電壓 (VR)：5 V
- 正向電流 (IF)：50 mA
- 輸出 (光電晶體管)：
- 集電極功耗 (Pc)：75 mW
- 集電極電流 (IC)：20 mA
- 集電極-發射極電壓 (BVCEO)：30 V
- 發射極-集電極電壓 (BVECO)：5 V
- 熱特性：
- 工作溫度 (Topr)：-25°C 至 +85°C
- 儲存溫度 (Tstg)：-40°C 至 +85°C
- 引腳焊接溫度 (Tsol)：260°C，持續 ≤5 秒 (測量點距離封裝3mm)
2.2 電光特性 (Ta=25°C)
呢啲參數定義咗器件喺典型工作條件下嘅性能。
- 輸入 (紅外線LED) 特性：
- 正向電壓 (VF)：1.2V (典型值)，1.6V (最大值) 於 IF=20mA
- 反向電流 (IR)：10 μA (最大值) 於 VR=5V
- 峰值波長 (λP)：940 nm (典型值) 於 IF=20mA
- 輸出 (光電晶體管) 特性：
- 暗電流 (ICEO)：100 nA (最大值) 於 VCE=20V, Ee=0mW/cm²
- 集電極-發射極飽和電壓 (VCE(sat))：0.4V (最大值) 於 IC=0.5mA, IF=20mA
- 集電極電流 (IC(ON))：0.5 mA (最小值) 於 VCE=5V, IF=20mA
- 上升時間 (tr)：20 μs (典型值) 於 VCE=5V, IC=1mA, RL=1kΩ
- 下降時間 (tf)：20 μs (典型值) 於 VCE=5V, IC=1mA, RL=1kΩ
3. 性能曲線分析
規格書提供咗幾條對設計工程師至關重要嘅特性曲線。
3.1 紅外線LED特性
圖表顯示咗正向電流同環境溫度之間嘅關係，表明喺較高溫度下需要降額以保持喺功率限制內。光譜靈敏度曲線確認咗峰值發射波長喺940nm。另一張圖顯示咗峰值發射波長隨環境溫度嘅輕微變化，對於大多數應用嚟講通常可以忽略不計。
3.2 光電晶體管特性
關鍵圖表包括喺唔同溫度下集電極電流同正向電流之間嘅關係（傳輸特性），突顯咗器件嘅靈敏度。集電極功耗與環境溫度嘅關係圖對於熱管理至關重要，顯示咗最大允許功耗如何隨環境溫度升高而降低。
4. 機械同封裝資料
4.1 封裝尺寸
ITR8104 採用標準通孔封裝。關鍵尺寸包括引腳間距、本體寬度同總高度。所有尺寸均以毫米為單位，除非另有說明，一般公差為 ±0.3mm。引腳間距係喺引腳從塑膠封裝本體伸出嘅位置測量嘅。
4.2 極性識別同安裝
該器件具有標準引腳排列：紅外線LED陽極同陰極，以及光電晶體管集電極同發射極。外殼通常有標記或形狀嚟指示引腳1。喺PCB上安裝時，孔位必須精確對齊引腳位置，以避免對環氧樹脂本體施加機械應力，否則可能會降低性能或導致故障。
5. 焊接同組裝指引
5.1 引腳成型
- 彎曲必須喺距離環氧樹脂本體底部大於3mm嘅位置進行。
- 引腳成型必須喺焊接過程之前完成。
- 彎曲時必須穩固噉固定引線框架，以防止對封裝造成應力。
- 引腳切割應喺室溫下進行。
5.2 焊接建議
為防止熱損壞，請保持焊點到環氧樹脂燈泡嘅最小距離為3mm。
- 手動焊接：烙鐵頭溫度：最高 300°C (最大30W)。焊接時間：每引腳最多 3 秒。
- 波峰/浸焊：預熱溫度：最高 100°C (最多60秒)。焊錫槽溫度：最高 260°C。停留時間：最多 5 秒。
- 焊接後避免快速冷卻。讓器件逐漸恢復到室溫。
- 浸焊或手動焊接不應進行超過一次。
5.3 推薦焊接溫度曲線
該曲線建議逐步預熱，控制喺液相線以上嘅時間（通常為260°C），並控制冷卻速率，以最大限度噉減少對元件嘅熱衝擊。
6. 儲存同處理
- 初始儲存 (運輸後)：10–30°C，相對濕度 ≤70%，最多 3 個月。
- 長期儲存 (超過 3 個月)：10–25°C，相對濕度 20–60%，喺氮氣氣氛嘅密封容器中，最多一年。
- 開封後：儲存於 10–25°C，相對濕度 20–60%。請喺 24 小時內或盡快使用。未使用嘅器件請及時重新密封。
- 避免喺高濕度環境中快速溫度變化，以防止凝結。
- 清潔：超聲波清洗不建議用於此器件。
7. 包裝同訂購資料
7.1 包裝規格
標準包裝為：每管 100 件，每盒 20 管，每箱 4 盒。
7.2 標籤資料
產品標籤包括以下欄位：客戶產品編號 (CPN)、產品編號 (P/N)、包裝數量 (QTY)、發光強度等級 (CAT)、主波長等級 (HUE)、正向電壓等級 (REF)、批號 (LOT No.) 同日期/月份代碼 (X)。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
- 位置/速度感應：用於電腦滑鼠、影印機同軟碟機，以檢測旋轉或線性運動。
- 非接觸式開關：用於自動販賣機、安全系統同工業自動化中嘅物件檢測。
- 邊緣檢測：用於打印機同掃描器，以檢測紙張存在或媒體邊緣。
- 直接電路板安裝：適用於需要可靠、隔離開關嘅通孔PCB應用。
8.2 設計考慮因素
- 限流：始終使用串聯電阻器配合紅外線LED，以將正向電流 (IF) 限制喺所需值，通常為20mA或更少，以確保長期可靠性。
- 負載電阻：通常喺光電晶體管嘅集電極同電源電壓 (VCC) 之間連接一個上拉電阻器。其值（例如1kΩ）會影響輸出電壓擺幅同開關速度。
- 環境光：雖然940nm濾波器有幫助，但設計物理屏障或外殼以屏蔽傳感器免受直接環境紅外線源（如陽光或白熾燈泡）嘅影響，可以提高可靠性。
- 響應時間：對於高速應用，請考慮20μs嘅典型上升/下降時間，並確保驅動電路能夠適應。
- 熱管理：遵守功率降額曲線，特別係喺高環境溫度環境中。
9. 技術比較同差異
ITR8104 提供咗一套平衡嘅特性。其940nm波長提供咗良好嘅可見光噪聲免疫力。並排、會聚軸設計提供咗明確嘅感應間隙，使其適合邊緣檢測同精確物件定位。快速嘅20μs響應時間使其能夠用於中速計數或編碼應用。通孔封裝為受振動影響嘅應用提供咗堅固嘅機械連接。同反射式傳感器相比，斷路器提供更明確嘅開/關信號，因為佢哋唔受目標物件反射率嘅影響。
10. 常見問題 (基於技術參數)
10.1 紅外線LED嘅典型工作電流係幾多？
電光特性係喺 IF= 20mA 時指定嘅，呢個係一個常見且可靠嘅工作點。為咗更高輸出，可以驅動到絕對最大值50mA，但呢個需要小心嘅熱管理，並且可能會降低長期可靠性。
10.2 光電晶體管有幾靈敏？
關鍵參數係 IC(ON)，當紅外線LED以20mA驅動且 VCE=5V 時，保證至少為0.5mA。呢個為帶有合適上拉電阻器嘅數字開關接口提供咗穩固嘅信號。
10.3 可唔可以用嚟感測透明物件？
唔可以。ITR8104 專為檢測完全阻斷紅外線光束嘅不透明物件而設計。透明或半透明材料可能會讓足夠嘅紅外線光通過，導致光電晶體管無法完全關閉。
10.4 物件同發射器同檢測器之間嘅建議間距係幾多？
規格書冇指定最大間距。有效間距取決於對準同紅外線LED嘅強度。為確保可靠操作，物件應完全佔據兩個元件之間嘅會聚光路。典型感應距離為幾毫米，由機械外殼定義。
11. 實用設計同使用案例
案例：打印機中嘅卡紙檢測
一個 ITR8104 安裝喺紙張路徑上。微控制器引腳通過一個150Ω電阻器驅動紅外線LED（喺3.3V下將 IF限制喺約20mA）。光電晶體管集電極通過一個4.7kΩ上拉電阻器連接到微控制器嘅數字輸入引腳，上拉到3.3V。喺有紙狀態下，紙張阻斷光束，光電晶體管關閉，輸入引腳通過上拉電阻讀取高電平。當紙張路徑暢通時，紅外線光到達光電晶體管，使其導通並將輸入引腳拉低。微控制器監控呢個引腳。當預期有紙時持續高電平狀態表示卡紙或送紙錯誤。快速響應時間確保快速檢測到卡紙，而940nm波長可防止房間照明造成誤觸發。
12. 工作原理
ITR8104 基於調製光檢測原理工作。一個紅外線LED以940nm嘅波長發射光子。一個位於LED對面嘅矽光電晶體管充當接收器。當具有足夠能量嘅光子撞擊光電晶體管嘅基極區域時，佢哋會產生電子-空穴對。呢個光生電流充當基極電流，導致晶體管導通大得多嘅集電極電流（光電效應結合晶體管放大）。光路中不透明物件嘅存在會阻止光子到達光電晶體管，消除基極電流並關閉晶體管。咁就產生咗一個與物件存在與否相關嘅數字輸出信號。
13. 技術趨勢
光電斷路器仍然係機電系統中嘅基本元件。當前趨勢集中於小型化（更小嘅SMD封裝）、喺封裝內集成額外信號調理電路（如施密特觸發器或放大器）以提供更乾淨嘅數字輸出，以及提高對環境污染物嘅抵抗力。另外仲有為高級編碼應用開發更高速度變體嘅趨勢。光學斷路嘅核心原理由於其電氣隔離、非接觸特性以及同純機械開關相比嘅可靠性，仍然非常穩健。
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。 |