ITR8402-F-A 光電遮斷器規格書 - 尺寸4.0x2.0x3.0mm - 順向電壓1.2V - 峰值波長940nm - 粵語技術文件

1. 產品概覽

ITR8402-F-A 係一款專為非接觸式感測應用而設計嘅緊湊型光電遮斷器模組。佢將一個紅外線發光二極管（IRED）同一個矽光電晶體管整合喺一個黑色熱塑性塑膠外殼內，並對準喺一條會聚光軸上。基本工作原理係，喺正常情況下，光電晶體管會接收到IRED發出嘅紅外線輻射。當一個不透明物體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接收信號，從而實現物體檢測或位置感測。

呢款器件嘅主要特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，可以減少環境光嘅干擾。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. 技術參數深入分析

2.1 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗可能導致器件永久損壞嘅極限。喺呢啲條件下操作並唔保證正常。

• 輸入端（IRED）：喺25°C或以下嘅自由空氣溫度時，功耗（Pd）為75 mW。最大反向電壓（VR）為5V，最大順向電流（IF）為50 mA。
• 輸出端（光電晶體管）：集極功耗（Pd）為75 mW。最大集極電流（IC）為20 mA。集極-射極電壓（BV_CEO）為30V，射極-集極電壓（BV_ECO）為5V。
• 環境條件：工作溫度（T_opr）範圍係-25°C至+85°C。儲存溫度（T_stg）範圍係-40°C至+85°C。引腳焊接溫度（T_sol）唔可以超過260°C，持續時間為5秒或更短，測量點距離封裝主體3mm。

2.2 電光特性

呢啲參數喺環境溫度（T_a）為25°C時測量，定義咗器件嘅典型性能。

• 輸入端（IRED）：典型順向電壓（V_F）喺順向電流（I_F）為20mA時為1.2V，最大值為1.5V。反向電流（I_R）喺V_R=5V時最大值為10 µA。峰值波長（λ_P）為940nm。
• 輸出端（光電晶體管）：暗電流（I_CEO）喺V_CE=20V且零輻照度時，最大值為100 nA。集極-射極飽和電壓（V_CE(sat)）喺集極電流（I_C）為2mA、輻照度（E_e）為1 mW/cm²時，最大值為0.4V。
• 傳輸特性：最小集極電流（I_C(ON)）喺V_CE=5V且I_F=20mA時為0.5 mA。典型上升時間（t_r）同下降時間（t_f）喺測試條件V_CE=5V、I_C=1mA、負載電阻（R_L）為1 kΩ下，兩者都係15 µs。

3. 性能曲線分析

規格書提供咗紅外線發射器同光電晶體管嘅典型特性曲線。呢啲曲線對於理解器件喺唔同條件下嘅行為至關重要。

3.1 紅外線發射器特性

曲線展示咗順向電流同順向電壓之間嘅關係，對於設計驅動電路好重要。佢哋亦顯示咗集極功耗隨環境溫度升高而降低嘅情況，呢點對於熱管理好關鍵。光譜靈敏度曲線確認咗940nm嘅峰值發射。

3.2 光電晶體管特性

光電晶體管嘅光譜靈敏度曲線顯示咗佢喺唔同波長下嘅響應度，其峰值靈敏度通常與紅外線發射器嘅940nm輸出相匹配，確保最佳嘅耦合效率。

4. 機械與封裝資訊

4.1 封裝尺寸

ITR8402-F-A 採用緊湊、符合行業標準嘅封裝。關鍵尺寸包括整體主體尺寸、引腳間距同光學孔徑嘅位置。除非另有說明，所有尺寸均以毫米為單位，標準公差為±0.3 mm。引腳間距喺引腳從封裝主體伸出嘅位置測量。

4.2 極性識別

呢個元件設計用於通孔安裝。喺PCB佈局同組裝期間，必須仔細觀察引腳配置，以確保IRED嘅陽極同陰極以及光電晶體管嘅集極同射極正確連接。

5. 焊接與組裝指引

5.1 引腳成型

如果需要進行引腳成型，必須喺焊接前進行。彎曲位置應距離環氧樹脂封裝底部至少3mm，以避免應力導致損壞。彎曲時必須固定好引腳，並且唔好觸碰或對封裝本身施加壓力。切割引腳應喺室溫下進行。

5.2 焊接過程

必須小心進行焊接，以防止熱損壞或機械損壞。

• 手動焊接：烙鐵頭最高溫度為300°C（適用於最大功率30W嘅烙鐵）。每個引腳嘅焊接時間唔應該超過3秒。保持焊點距離環氧樹脂球體至少3mm。
• 波峰焊/浸焊：最高預熱溫度為100°C，持續時間最多60秒。焊錫槽溫度唔應該超過260°C，停留時間最多5秒。同樣適用距離環氧樹脂球體3mm嘅規則。

提供咗推薦嘅焊接溫度曲線，強調受控嘅升溫、定義嘅峰值溫度平台同受控嘅冷卻階段。唔建議快速冷卻。焊接（浸焊或手焊）唔應該進行超過一次。焊接後，器件應避免受到機械衝擊，直至恢復到室溫。

5.3 清潔與儲存

禁止對組裝好嘅器件進行超聲波清潔，因為可能導致內部損壞。儲存時，器件應保持喺10-30°C，相對濕度為70%或以下。喺原裝運輸包裝內嘅建議儲存壽命為3個月。如需更長時間儲存，建議使用氮氣環境，溫度10-25°C，濕度20-60% RH。一旦開封，器件應喺24小時內使用，任何剩餘組件應立即重新密封。

6. 包裝與訂購資訊

標準包裝規格為每管90件，每箱48管，每箱4盒。包裝上嘅標籤包括客戶零件編號（CPN）、零件編號（P/N）、包裝數量（QTY）、等級（CAT）、參考（REF）同批號（LOT No）等欄位。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

ITR8402-F-A 非常適合各種非接觸式感測同開關應用，包括但不限於：電腦滑鼠同影印機中嘅位置感測、掃描器同軟碟機中嘅紙張檢測、打印機中嘅邊緣檢測，以及通用物體檢測。其通孔封裝使其適合喺廣泛嘅消費同工業電子產品中直接安裝喺電路板上。

7.2 設計考慮因素

使用呢款光電遮斷器進行設計時，有幾個因素至關重要：

• 電路設計：IRED必須使用限流電阻，以確保喺其指定嘅順向電流（I_F）範圍內工作。光電晶體管輸出端通常需要一個上拉電阻，以定義光束未被阻斷時嘅邏輯高電平。
• 機械整合：PCB孔必須與元件引腳精確對齊，以避免安裝應力。發射器同檢測器之間嘅槽口必須保持暢通，無障礙物同污染。
• 熱管理：必須考慮IRED同光電晶體管兩者嘅功耗，特別係喺高環境溫度環境中。請參考降額曲線以獲取指引。
• 抗環境光能力：雖然940nm波長同外殼提供一定嘅抗干擾能力，但將系統設計為喺受控光環境下運行，或使用調製紅外線信號，可以增強喺惡劣條件下嘅可靠性。

8. 技術比較與差異化

ITR8402-F-A 喺速度、靈敏度同尺寸之間取得平衡。其快速嘅15µs響應時間使其適合需要快速檢測嘅應用，例如編碼器或高速計數。高靈敏度使其即使喺較低驅動電流或灰塵環境中也能可靠運行。與更專業化或反射式感測器相比，標準封裝中嘅並排、會聚軸設計為許多常見感測需求提供咗一個具成本效益嘅解決方案。

9. 常見問題解答（FAQ）

9.1 典型感測距離或間隙係幾多？

規格書並無指定最大感測間隙。呢個參數很大程度上取決於施加喺IRED上嘅電流、特定光電晶體管嘅靈敏度、所需輸出信號擺幅，以及阻斷物體嘅特性（不透明度、大小）。需要為每個應用進行實測確定。

9.2 我可唔可以喺陽光下使用呢個感測器？

陽光直射含有大量紅外線輻射，可能會使光電晶體管飽和，導致操作不可靠。對於戶外或高環境光應用，強烈建議使用額外屏蔽、光學濾波，或採用帶同步檢測嘅調製紅外線信號。

9.3 點解上升/下降時間要用1kΩ負載來指定？

光電晶體管嘅開關速度受其結電容同負載電阻形成嘅RC時間常數影響。使用標準負載（1 kΩ）來指定，可以喺唔同器件之間進行一致嘅比較。使用唔同嘅負載電阻會改變有效嘅上升同下降時間。

10. 實用設計與使用案例

10.1 案例研究：打印機卡紙檢測

喺呢個應用中，沿紙張路徑放置多個ITR8402-F-A感測器。紅外線光束通常會被紙張阻斷。當光束喺兩個感測器之間嘅預期傳輸時間內持續未被阻斷（光電晶體管導通），或者喺唔應該有紙張嘅感測器處被阻斷（光電晶體管關斷）時，就會檢測到卡紙。快速響應時間確保及時檢測，防止損壞。

10.2 案例研究：用於電機速度控制嘅旋轉編碼器

一個附喺電機軸上嘅開槽圓盤喺ITR8402-F-A嘅發射器同檢測器之間旋轉。當槽口通過光束時，佢哋會從光電晶體管產生脈衝輸出。呢啲脈衝嘅頻率與電機嘅轉速成正比。15µs嘅響應時間使其即使喺高轉速下也能準確測量速度。

11. 工作原理

光電遮斷器，或稱光遮斷器，係一個將紅外線光源同光電檢測器整合喺單一封裝內嘅獨立元件，兩者相對放置，中間有一個物理間隙。IRED被施加順向偏壓以發射不可見嘅紅外線光。對面放置嘅光電晶體管充當光控開關。當無光照射時（暗電流極小），其集極-射極電阻非常高（處於"關斷"狀態）。當紅外線光照射到其基極區域時，會產生電子-電洞對，有效地偏置晶體管，使大量集極電流流過，將其"導通"。放置喺間隙中嘅物體會阻擋光線，使光電晶體管關斷。呢個數位開/關信號用於檢測。

12. 技術趨勢

光電遮斷器嘅核心技術已經成熟，但趨勢集中於小型化（更細嘅SMD封裝）、數據傳輸應用嘅更高速度，以及喺封裝內整合額外電路（例如施密特觸發器或放大器），以提供更乾淨嘅數位輸出信號並提高抗噪能力。對於電池供電嘅IoT設備，亦存在降低工作電流嘅趨勢。使用調製光檢測來抑制環境光嘅基本原理，仍然係穩健工業同汽車應用嘅關鍵發展領域。