LTH-301-07P5 光遮斷器規格書 - 槽型光電開關 - 英文技術文件

1. 產品概覽

LTH-301-07P5 係一款光遮斷器，屬於一種專為非接觸式開關應用而設計嘅光電元件。佢將一個紅外線發光二極管（LED）同一個光電晶體管整合喺一個緊湊嘅槽型外殼內。基本工作原理係透過外部物件阻斷發射器同檢測器之間嘅紅外線光束，從而引致光電晶體管輸出信號相應變化。呢種設計提供咗一種可靠且精確嘅方法，用嚟檢測物件嘅存在、不存在或位置，而無需物理接觸。

呢款器件嘅核心優勢在於其非接觸特性，消除咗機械磨損，從而實現高可靠性同長使用壽命。佢具備快速開關速度，適合需要快速檢測嘅應用。該元件設計用於直接安裝喺印刷電路板（PCB）上，或者配合雙列直插式插座使用，為系統設計同組裝提供靈活性。

典型目標市場同應用包括但不限於辦公室自動化設備，例如傳真機、影印機、打印機同掃描器。佢亦廣泛用於各種需要精確物件檢測嘅工業自動化、消費電子產品同儀器系統中。

2. 技術參數深度客觀解讀

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義咗器件可能遭受永久損壞嘅應力極限。呢啲額定值喺環境溫度（TA）為 25°C 時指定，喺正常操作條件下，即使係瞬間，都絕對唔可以超過。

輸入 LED：連續正向電流限制為 50 mA，喺脈衝條件下（每秒 300 個脈衝，10 μs 脈衝寬度）允許峰值正向電流為 1 A。LED 嘅最大功耗為 80 mW。反向耐壓能力為 5 V，呢個係保護 LED 免受意外反向偏壓嘅關鍵參數。

輸出光電晶體管：集電極-發射極電壓（V_CE）額定值為 30 V，而發射極-集電極電壓（V_EC）為 5 V。最大集電極電流為 20 mA，功耗限制為 100 mW。遵守呢啲限制對於確保光電晶體管嘅長壽命同穩定運行至關重要。

環境極限：器件嘅額定工作溫度範圍為 -25°C 至 +85°C。儲存溫度範圍更廣，為 -40°C 至 +100°C。引腳焊接溫度指定為 260°C 持續 5 秒，測量點距離外殼 1.6mm，呢個係組裝過程嘅關鍵資訊。

2.2 電氣及光學特性

呢啲特性定義咗器件喺 25°C 正常操作條件下嘅預期性能。佢哋為電路設計提供關鍵參數。

輸入 LED 特性：典型正向電壓（V_F）喺正向電流（I_F）為 20 mA 時為 1.2 V，最大值為 1.6 V。呢個參數對於設計 LED 驅動電路嘅限流電阻至關重要。反向電流（I_R）喺反向電壓（V_R）為 5 V 時最大值為 100 μA，表示 LED 喺關閉狀態下嘅漏電流。

輸出光電晶體管特性：集電極-發射極暗電流（I_CEO）喺 V_CE=10V 時最大值為 100 nA，代表 LED 關閉（無光）時嘅輸出漏電流。擊穿電壓（BV_CEO同 BV_ECO）確認咗最大額定值。

耦合器（系統）特性：呢啲參數描述咗 LED 同光電晶體管嘅綜合性能。當 LED 以 I_C(ON)）保證至少為 0.6 mA。呢個係槽位無阻擋時嘅關鍵輸出信號電平。集電極-發射極飽和電壓（V_F=20mA 同 V_CECE(SAT)_{）喺相同條件下，當 I}=5V 驅動時，導通狀態集電極電流（I_C=0.2mA 時最大值為 0.4 V，表示良好嘅導通狀態特性。響應時間，典型上升時間（T_r）為 3 μs，下降時間（T_f）為 4 μs（喺特定測試條件下），定義咗器件嘅開關速度能力。

3. 機械及封裝資料

3.1 外形尺寸

LTH-301-07P5 採用標準通孔封裝。詳細機械圖喺規格書中提供。所有尺寸均以毫米為單位。未指定尺寸嘅標準公差為 ±0.25 mm。關鍵尺寸包括外殼嘅總長度、寬度同高度，槽寬同槽深（定義咗遮斷物件通過嘅間隙），以及引腳間距同直徑。該元件設計用於波峰焊接或手工焊接製程。

極性識別：器件有特定引腳排列。通常，較長嘅引腳或外殼上嘅特定標記表示 LED 嘅陽極。必須查閱尺寸圖以獲取準確嘅引腳識別（例如，引腳 1 通常係 LED 陽極，引腳 2 係 LED 陰極，引腳 3 係光電晶體管發射極，引腳 4 係集電極），以確保 PCB 組裝期間方向正確。極性錯誤會導致器件無法工作。

4. 焊接及組裝指引

焊接期間嘅正確處理對於防止塑膠外殼同內部半導體晶片受損至關重要。

一般預防措施：外殼絕對唔可以浸入焊錫中。產品喺焊接期間處於高溫時，唔可以對引線框架施加任何外部應力，因為咁樣會導致內部裂紋或錯位。

手工/引腳焊接：對於手動焊接，建議嘅最高烙鐵溫度為 350°C。每個引腳嘅焊接時間唔應該超過 3 秒，而且每個引腳只可以進行一次焊接。焊接點距離元件外殼底部唔可以近過 2 mm，以防止熱損壞。

波峰焊接：對於自動波峰焊接，建議使用特定嘅溫度曲線。預熱溫度唔應該超過 100°C，預熱時間最多 60 秒。焊錫波溫度最高為 260°C，接觸時間唔超過 5 秒。浸錫位置必須距離外殼底部唔低於 2 mm。遵守呢個溫度曲線可以防止熱衝擊，並確保可靠嘅焊點，同時唔會損害塑膠封裝嘅完整性。

5. 儲存條件及注意事項

為保持可焊性同防止性能下降，必須遵守特定嘅儲存條件。

理想嘅儲存環境係溫度低於 30°C，相對濕度低於 70%。元件應該喺交貨日期後 3 個月內組裝。若要延長儲存壽命，同時部件仍保留喺其原始防潮包裝內，應該將佢哋儲存喺帶有適當乾燥劑嘅密封容器中，或者喺氮氣吹掃嘅乾燥器中。然而，喺呢啲受控條件下，儲存時間唔應該超過一年。

一旦打開原始密封包裝，元件必須喺 3 個月內使用，並且應該保持喺 <25°C 同 <60% 相對濕度嘅受控環境中。必須避免環境溫度嘅快速變化，特別係喺高濕度環境中，以防止冷凝，冷凝會導致元件引腳氧化。如果儲存條件唔符合指定標準，引腳嘅可焊性可能會受損。喺呢種情況下，必須喺生產使用前進行可焊性評估同潛在嘅元件重新篩選。

6. 應用建議

6.1 典型應用場景

LTH-301-07P5 用途廣泛，適用於眾多應用：

• 打印機/影印機/掃描器中嘅紙張檢測：檢測紙張存在、卡紙或紙卷用完。
• 位置感測：檢測移動機構（例如打印機托架、機械臂）嘅原點位置或行程極限。
• 旋轉編碼：配合槽輪使用，測量旋轉軸嘅速度或位置。
• 物件計數：當物品通過槽位時，對傳送帶上嘅物品進行計數。
• 安全系統：作為光束遮斷感測器嘅一部分，用於入侵檢測。

6.2 設計考量

設計使用呢款光遮斷器嘅電路時，必須考慮幾個因素：

• LED 驅動電流：建議工作電流為 20 mA。必須根據電源電壓（V_CC）同 LED 正向電壓（V_F）使用歐姆定律計算串聯電阻：R = (V_CC- V_F) / I_F。使用典型 V_F值 1.2V 同 5V 電源，電阻大約為 (5V - 1.2V) / 0.02A = 190 歐姆。標準 200 歐姆電阻會係合適嘅。
• 光電晶體管偏置：光電晶體管輸出可以用於共發射極配置（發射極接地，集電極透過負載電阻 R_CC上拉至 V_L）或作為開關。R_L嘅值會影響輸出電壓擺幅同開關速度。較細嘅 R_L提供更快嘅響應，但輸出電壓變化較細。規格書測試條件使用 R_L=100Ω。
• 信號調理：輸出係隨光強度變化嘅模擬電流。對於數位開關應用，可能需要在負載電阻之後添加比較器或施密特觸發器電路，以提供乾淨嘅數位信號，特別係當遮斷物件未能完全阻擋光束時。
• 抗環境光能力：由於器件使用紅外線，佢對可見環境光有一定嘅免疫力。然而，強烈嘅紅外光源（例如陽光、白熾燈泡）會影響性能。使用調製嘅 LED 驅動信號同同步檢測可以大大增強抗環境光能力。
• 機械對準：遮斷物件必須可靠地通過槽位並完全阻斷光束，以確保操作一致。必須仔細考慮槽位尺寸同物件嘅大小同路徑。

7. 技術比較與區分

像 LTH-301-07P5 呢類光遮斷器，同其他感測技術競爭，例如機械微動開關、霍爾效應感測器同反射式光學感測器。

對比機械開關：主要優勢係完全無物理接觸，從而實現幾乎無限嘅機械壽命、無接觸彈跳、靜音操作，以及喺骯髒或多塵環境中更高嘅可靠性。缺點可能係成本稍高，同埋需要電子驅動電路。

對比反射式光學感測器：槽型光遮斷器提供更高嘅位置精度同一致性，因為發射器同檢測器喺固定幾何結構中精確對準。佢哋較少受目標物件反射率變化嘅影響。反射式感測器更適合檢測遠處嘅物件，或者喺無法設置物理槽位嘅地方使用。

對比霍爾效應感測器：霍爾感測器檢測磁場，唔係光遮斷。佢哋用於感測磁鐵嘅位置。選擇完全取決於應用：檢測任何不透明物件（光遮斷器）對比檢測磁場（霍爾感測器）。

LTH-301-07P5 嘅具體區分在於其平衡嘅電氣特性組合（正向電壓、輸出電流、速度）、適合波峰焊接嘅堅固機械封裝，以及明確界定嘅儲存同處理要求，使其成為批量製造嘅可靠選擇。

8. 常見問題（基於技術參數）

問：LED 嘅峰值正向電流額定值有咩用途？

答：呢個額定值（1A @ 300pps, 10μs）允許 LED 喺短時間內以遠高於其連續額定值（50mA）嘅電流進行脈衝驅動。呢個可以用嚟實現更光亮嘅光脈衝，從而提高信噪比，或者允許使用較低嘅工作週期，減少平均功耗同熱量產生。

問：I_C(ON)指定為最小值 0.6mA。呢個對我嘅電路設計意味住咩？

答：呢個係一個保證嘅下限。喺標準測試條件下（I_F=20mA, V_CE=5V），當槽位暢通時，光電晶體管將會吸入至少0.6mA。你實際應用中嘅電流可能會更高。你必須設計你嘅負載電阻（R_L）同任何後續邏輯閘，以識別對應於呢個最小電流嘅電壓電平。例如，使用 R_L=1kΩ，當光束未被阻擋時，輸出電壓最多會下降到 V_CE= 5V - (0.6mA * 1kΩ) = 4.4V。

問：點解儲存條件咁嚴格，特別係打開包裝袋之後？

答：元件引腳暴露喺潮濕空氣中容易氧化。氧化嘅引腳可焊性差，會導致焊點薄弱或無法焊接（去濕）。防潮包裝同嚴格嘅儲存規則係行業標準做法（符合 IPC/JEDEC 標準），旨在確保高組裝良率同長期可靠性。

問：我可唔可以喺戶外使用呢個感測器？

答：工作溫度範圍係 -25°C 至 +85°C，涵蓋咗許多戶外條件。然而，直接暴露喺陽光下（強烈嘅紅外線輻射源）會使光電晶體管飽和，導致誤觸發。該器件亦唔具備防水或防塵密封功能。對於戶外使用，需要仔細遮光以防止環境光影響，並提供環境保護，或者可能更適合使用其他感測器技術。

9. 工作原理介紹

光遮斷器基於簡單嘅光電原理運作。佢包含兩個主要組件，安裝喺一個物理間隙（槽位）嘅兩側：

1. 紅外線發射器（LED）：呢個係一個半導體二極管，當以適當電流（例如 20mA）正向偏置時，會發射紅外線（人眼睇唔到）。
2. 光電晶體管：呢個係一個光敏晶體管。當來自紅外線發射器嘅光子撞擊其基極區域時，會產生電子-電洞對，呢啲對充當基極電流。呢個光誘導嘅基極電流被晶體管嘅增益放大，導致大得多嘅集電極電流從集電極流向發射極。

操作狀態：

- 無阻擋（光束存在）：來自發射器嘅紅外線直接照射喺光電晶體管上。光電晶體管導通，允許顯著嘅集電極電流（I_C(ON)）流通。喺帶有上拉電阻嘅共發射極電路中，集電極嘅輸出電壓被拉低（接近 V_CE(SAT)）。

- 有阻擋（光束被阻斷）：放置喺槽位中嘅不透明物件阻斷咗紅外線。無光到達光電晶體管基極，因此佢關閉。只有極微小嘅漏電流（I_CEO，暗電流）流通。集電極嘅輸出電壓上升到接近電源電壓（V_CC）。

呢個高輸出電壓（光束被阻斷）同低輸出電壓（光束暢通）之間嘅轉換，為檢測邏輯提供咗一個乾淨嘅數位信號。

10. 發展趨勢

包括光遮斷器在內嘅光電感測器領域持續發展。行業中觀察到嘅客觀趨勢包括：

• 微型化：不斷推動更細嘅封裝尺寸（例如，佔用面積更細、高度更低嘅表面貼裝器件），以實現更緊湊嘅終端產品同更高密度嘅 PCB 組裝。
• 性能提升：半導體材料同封裝技術嘅改進旨在提供更高靈敏度（允許更低嘅 LED 驅動電流以降低功耗）、更快速嘅響應時間以適應高速應用，以及更好嘅參數溫度穩定性。
• 集成化同智能功能：一些現代光遮斷器將 LED 嘅驅動電路同光電晶體管輸出嘅信號調理（放大器、比較器、施密特觸發器）集成到同一個封裝中。咁樣簡化咗外部電路設計，並可以提供直接嘅數位邏輯電平輸出。集成多個感測元件亦係一個趨勢。
• 關注可靠性同製造：設計越來越優先考慮對自動化組裝製程（例如拾放同回流焊接）嘅穩健性。選擇材料時會考慮更好嘅抗熱應力同環境因素能力。
• 應用特定變體：持續開發針對特定市場需求嘅感測器，例如用於便攜式設備紙張處理嘅超薄感測器，或者用於高精度邊緣檢測嘅具有非常窄槽位嘅感測器。

LTH-301-07P5 代表咗一種成熟可靠嘅技術，滿足咗廣泛標準應用嘅核心要求，而呢啲更廣泛嘅趨勢塑造緊下一代器件嘅發展。