ITR9707 光電斷路器規格書 - 尺寸7.0x4.0x3.0mm - 正向電壓1.2V - 峰值波長940nm - 粵語技術文檔

1. 產品概覽

ITR9707 係一款細小嘅光電斷路器模組，亦稱為光電斷路器或槽型感應器。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單一個黑色熱塑性塑膠外殼入面。兩個元件並排安裝喺會聚嘅光軸上。基本工作原理係基於紅外線光束嘅阻斷。喺正常狀態下，光電晶體管會接收到同置嘅紅外線LED發出嘅輻射。當一個不透明物體通過發射器同檢測器之間嘅槽位時，光路就會被阻斷，導致光電晶體管嘅輸出狀態改變。呢個提供咗一個可靠、非接觸式嘅方法，用嚟檢測物體嘅存在、不存在或位置。

1.1 核心功能同優點

• 快速響應時間：能夠檢測高速事件，典型嘅上升同下降時間為15微秒。
• 高靈敏度：矽光電晶體管對紅外線照明提供強勁嘅電氣響應。
• 特定波長：採用峰值發射波長（λp）為940nm嘅紅外線LED，呢個波長喺可見光譜之外，可以減少環境光嘅干擾。
• 環保合規：產品不含鉛，符合RoHS指令，並遵守歐盟REACH法規。

1.2 目標應用

呢款器件設計用於各種非接觸式感應同開關應用，包括但不限於：電腦滑鼠同影印機中嘅位置感應、掃描器同軟碟機中嘅邊緣檢測、通用非接觸式開關，以及各種電子組件中嘅直接電路板安裝。

2. 技術規格同深入解讀

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。喺呢啲條件下操作唔保證正常。

• 輸入（紅外線LED）：最大連續正向電流（IF）為50 mA。最大反向電壓（VR）為5 V。喺25°C或以下嘅自由空氣溫度下，功耗（Pd）為75 mW。
• 輸出（光電晶體管）：最大集電極電流（IC）為20 mA。集電極-發射極擊穿電壓（BVCEO）為30 V。功耗（Pd）為75 mW。
• 熱特性：工作溫度範圍（Topr）為-25°C至+85°C。儲存溫度範圍（Tstg）為-40°C至+85°C。
• 焊接：引腳焊接溫度（Tsol）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

呢啲係喺Ta=25°C下測量嘅典型性能參數，定義咗器件嘅操作行為。

• 輸入特性：紅外線LED嘅正向電壓（VF）喺驅動電流（IF）為20mA時通常為1.2V，最大值為1.5V。反向電流（IR）喺VR=5V時最大值為10 µA。
• 輸出特性：集電極暗電流（ICEO），即無照明時嘅漏電流，喺VCE=20V時最大值為100 nA。當光電晶體管被驅動至飽和狀態時（IC=2mA，Ee=1mW/cm²），集電極-發射極飽和電壓（VCE(sat)）最大值為0.4V。
• 傳輸特性：呢個定義咗輸入同輸出之間嘅關係。當紅外線LED以IF=20mA驅動，並且光電晶體管以VCE=5V偏置時，保證導通狀態集電極電流（IC(on)）至少為0.5mA。呢個參數，稱為電流傳輸比（CTR），對於設計接口電路至關重要。
• 動態響應：喺指定測試條件下（VCE=5V，IC=1mA，RL=1kΩ），上升時間（tr）同下降時間（tf）通常都係15 µs。呢個決定咗最大開關頻率。

3. 性能曲線分析

3.1 紅外線LED特性

規格書提供咗紅外線發射元件嘅典型曲線。正向電流 vs. 環境溫度圖表顯示咗最大允許正向電流點樣隨住環境溫度升高超過25°C而降低，呢個對於熱管理好重要。正向電流 vs. 正向電壓曲線說明咗二極管嘅IV特性，對於選擇限流電阻係必不可少嘅。光譜靈敏度圖表確認咗940nm嘅峰值發射同發射帶嘅寬度。

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。佢喺近紅外區域達到峰值，同配對紅外線LED嘅940nm輸出緊密匹配。呢種光譜匹配最大化咗靈敏度，並最小化咗對唔需要嘅環境光源嘅響應。

4. 機械同封裝資訊

4.1 封裝尺寸

ITR9707 採用標準、細小嘅封裝。關鍵尺寸包括整體主體寬度約為7.0mm，高度為4.0mm，深度為3.0mm。槽隙寬度，決定咗可以檢測到嘅物體大小，係一個關鍵尺寸。引腳間距標準化用於通孔PCB安裝。除非另有說明，所有尺寸公差通常為±0.3mm。

4.2 極性識別同安裝

元件有標準引腳排列，紅外線LED嘅陽極同陰極喺一邊，光電晶體管嘅發射極同集電極喺另一邊。黑色外殼同特定引腳長度或封裝標記通常指示方向。喺PCB佈局同組裝期間必須觀察正確極性。

5. 焊接同組裝指引

5.1 引腳成型注意事項

如果需要彎曲引腳嚟安裝，必須喺焊接之前進行。彎曲點應該距離環氧樹脂封裝主體底部至少3mm，以避免傳遞應力導致外殼破裂或損壞內部晶片。彎曲時必須固定引腳，並且操作應該喺室溫下進行。

5.2 推薦焊接參數

• 手動焊接：烙鐵頭溫度唔應該超過300°C（對於最大30W嘅烙鐵）。每個引腳嘅焊接時間應該為3秒或更短。焊點必須距離環氧樹脂球體至少3mm。
• 波峰/浸焊：預熱溫度最高應該為100°C，持續最多60秒。焊錫槽溫度唔應該超過260°C，喺波峰中嘅停留時間為5秒或更短。同樣，保持距離封裝至少3mm。

建議使用焊接溫度曲線，強調受控嘅升溫、峰值溫度平台同受控嘅冷卻，以防止熱衝擊。

5.3 焊接後處理

避免喺器件因焊接仍然熱嘅時候施加機械應力或振動。讓佢自然冷卻到室溫。浸焊或手動焊接唔應該重複超過一次。唔建議對呢款器件進行超聲波清洗。

6. 儲存同處理

對於超過標準3個月（從發貨日起計）嘅長期儲存，器件應該儲存在密封容器中，容器內為氮氣氣氛，溫度10°C~25°C，相對濕度20%~60%。打開防潮包裝後，組件應該喺24小時內或盡快使用。必須避免喺高濕度環境中溫度急劇變化，以防止冷凝，呢啲冷凝可能導致後續焊接期間嘅腐蝕或其他損壞。

7. 包裝同訂購資訊

標準包裝配置係每管78件。四十二管裝入一個盒，四個盒裝入一個主紙箱。包裝上嘅標籤包括客戶部件編號（CPN）、製造商部件編號（P/N）、數量（QTY）、參考標誌（REF）同批次編號（LOT No）等欄位，用於追溯。

8. 應用設計考慮因素

8.1 典型電路配置

典型應用電路涉及一個同紅外線LED陽極串聯嘅限流電阻。數值係根據電源電壓（Vcc）、LED嘅正向電壓（VF ~1.2V）同所需正向電流（IF，例如20mA）計算得出。光電晶體管通常用於開關模式，作為下拉器件連接，其集電極接Vcc（如有需要通過上拉電阻），其發射極接地。當光束未被阻斷時（晶體管導通），集電極節點嘅電壓會較低；當光束被阻斷時（晶體管截止），電壓會較高。

8.2 設計因素

• 物體檢測：器件檢測完全阻斷槽內紅外線光束嘅不透明物體。反光或半透明材料可能無法觸發可靠嘅狀態變化。
• 抗環境光能力：940nm波長同匹配嘅光譜響應提供咗良好嘅對常見可見環境光嘅抑制。然而，強烈嘅紅外線光源（例如陽光、白熾燈泡）可能會造成干擾，對於關鍵應用可能需要光學屏蔽或調製/解調技術。
• 響應速度：15 µs嘅響應時間允許檢測相對高速移動嘅物體，適用於編碼器同速度感應器。
• 對準：內置嘅會聚光學器件簡化咗對準，但PCB必須設計成引腳插入時無應力，並且槽位必須保持暢通無阻。

9. 技術比較同定位

ITR9707 代表咗一種標準、具成本效益嘅通孔安裝解決方案。其主要區別在於其特定嘅940nm波長（係一個常見嘅行業標準）同其堅固嘅結構。同反射式感應器相比，斷路器提供更可靠同一致嘅檢測，因為佢哋較少受目標表面反射率變化嘅影響。同現代表面貼裝器件相比，通孔封裝喺受振動或使用手動組裝嘅應用中提供機械穩健性。

10. 常見問題（FAQ）

問：典型嘅工作距離或間隙係幾多？

答：工作間隙係封裝內部嘅物理槽位。器件檢測任何進入並阻斷呢個內部槽位嘅不透明物體。佢唔用於感應封裝外部遠處嘅物體。

問：我可以直接用電壓源驅動紅外線LED嗎？

答：唔可以。LED係電流驅動器件。必須串聯一個限流電阻以防止過大電流損壞LED，即使電源電壓似乎好低。

問：我應該點樣解讀最小IC(on)值0.5mA？

答：呢個係喺標準測試條件下（IF=20mA，VCE=5V）驅動輸入時保證嘅最小輸出電流。即使實際器件處於呢個最小規格，你嘅電路設計都應該正常運作，確保咗對生產變化嘅穩健性。

問：呢個感應器對陽光免疫嗎？

答：雖然940nm濾波器有幫助，但直射陽光含有大量紅外線輻射，可能會使感應器飽和。對於戶外使用或非常明亮嘅室內環境，建議使用額外嘅光學屏蔽或電子濾波（例如調製光）。

11. 實際應用示例

示例1：打印機中嘅卡紙檢測。斷路器安裝成讓紙張標誌或紙張本身通過其槽位。當有紙張時，光束被阻斷，光電晶體管截止。卡紙或缺紙情況（無阻斷）會導致晶體管導通，向微控制器發出信號。

示例2：用於電機速度嘅旋轉編碼器。附喺電機軸上嘅開槽圓盤喺斷路器嘅臂之間旋轉。當每個槽通過時，光束交替被阻斷同允許通過，產生方波脈衝序列。呢個信號嘅頻率同電機嘅轉速成正比。

12. 工作原理

ITR9707 基於透射光阻斷原理運作。紅外線光束由GaAlAs LED產生。呢束光穿過器件外殼內嘅一個小氣隙，並聚焦到矽NPN光電晶體管嘅敏感區域上。光電晶體管作為一個電流源；入射光子喺其基區產生電子-空穴對，感生基極電流，然後被晶體管嘅增益放大，產生大得多嘅集電極電流。當物體阻斷光束時，光子通量降至零，基極電流停止，集電極電流降至其非常低嘅暗電流水平。輸出電流嘅呢種急劇變化被用作指示物體存在嘅數字信號。

13. 技術趨勢

光電斷路器仍然係位置同運動感應中嘅基本組件。當前趨勢包括開發用於自動組裝嘅表面貼裝器件（SMD）版本，佢哋提供更細小嘅佔位面積同更低嘅輪廓。亦都趨向於喺芯片上集成額外電路，例如用於帶滯後數字輸出嘅施密特觸發器、用於模擬輸出嘅放大器，甚至完整嘅編碼器邏輯。此外，封裝材料嘅進步旨在提高熱性能同抗電路板清洗過程嘅能力。然而，光學阻斷嘅核心原理因其簡單性、可靠性同非接觸性質而繼續受到重視。