目錄
1. 產品概覽
LTH-1650-01 係一款細小嘅透射式光遮斷器模組。佢嘅核心功能係檢測其內置紅外線發光二極管 (LED) 同矽光電晶體管之間嘅紅外線光束有冇被遮斷。主要設計優勢在於其集成嘅 3mm 焦距，針對特定間隙嘅物件檢測優化咗靈敏度。作為紅外線截止型裝置，佢嘅設計旨在減少環境可見光嘅干擾，從而提升各種感應應用嘅可靠性。目標市場主要包括辦公室自動化設備、工業控制系統，以及需要非接觸式位置或物件檢測嘅消費電子產品。
2. 深入技術參數分析
2.1 絕對最大額定值
呢啲參數定義咗器件可能遭受永久損壞嘅應力極限。佢哋唔係用於正常操作嘅。
- 輸入 LED 功耗 (PD):最大 75 mW。呢個限制咗由順向電流同電壓降產生嘅總熱負載。
- LED 峰值順向電流 (ICP):脈衝條件下 (300 pps, 10 µs 脈衝寬度) 為 1 A。呢個允許短暫嘅高強度脈衝，以增強信號檢測。
- LED 連續順向電流 (IF):最大 60 mA DC。呢個係持續操作嘅安全極限。
- LED 反向電壓 (VR):5 V。超過呢個值可能會損壞 LED 接面。
- 光電晶體管功耗 (PC):最大 100 mW，由集極電流同集極-射極電壓決定。
- 集極-射極電壓 (VCEO):光電晶體管最大 30 V。
- 集極電流 (IC):輸出晶體管最大 20 mA。
- 操作溫度 (Topr):-25°C 至 +85°C。該器件適用於廣泛嘅工業同商業環境。
- 引腳焊接溫度 (TS):距離外殼 1.6mm 嘅引腳，最高 260°C 持續 5 秒。呢個對於波峰焊或回流焊製程至關重要。
2.2 電氣及光學特性
呢啲參數喺環境溫度 (TA) 為 25°C 時指定，定義咗器件喺正常操作條件下嘅性能。
- LED 順向電壓 (VF):喺 IF= 20 mA 時，典型值為 1.2V 至 1.6V。呢個用於計算所需嘅限流電阻值。
- LED 反向電流 (IR):喺 VR=5V 時，最大為 100 µA，表示 LED 反向偏壓時嘅漏電流。
- 集極-射極暗電流 (ICEO):喺 VCE=10V 且無光輸入時，最大為 100 nA。呢個係光電晶體管嘅漏電流，會影響 "關斷狀態" 信號電平。
- 集極-射極飽和電壓 (VCE(SAT)):喺 IC=0.05mA 同 IF=20mA 時，典型值為 0.4V。呢個係晶體管完全 "導通" 時兩端嘅電壓，對於邏輯電平介面好重要。
3. 分級系統說明
該器件採用基於導通狀態集極電流 (IC(ON)) 嘅性能分級系統，該電流喺標準化條件下測量 (VCE=5V, IF=20mA, 間隙 d=3.0mm)。呢個電流直接同耦合器嘅靈敏度相關。
- BIN A: IC(ON)範圍由 100 µA 至 300 µA。呢個係標準靈敏度等級。
- BIN B: IC(ON)範圍由 260 µA 至 650 µA。呢個等級提供更高靈敏度。
- BIN C: IC(ON)範圍由 400 µA 至 1200 µA。呢個係可用嘅最高靈敏度等級。
呢個分級系統允許設計師為其應用選擇具有一致靈敏度嘅器件，確保跨生產批次嘅可靠觸發閾值。
4. 性能曲線分析
規格書參考咗典型特性曲線，以圖形方式展示器件喺不同條件下嘅行為。雖然文中冇詳細說明具體圖表，但呢類器件嘅標準曲線通常包括：
- 順向電流 vs. 順向電壓 (IF-VF):顯示紅外線 LED 嘅非線性關係，對於驅動電路設計至關重要。
- 集極電流 vs. 集極-射極電壓 (IC-VCE):以 LED 順向電流 (IF) 為參數嘅曲線族，說明光電晶體管嘅輸出特性。
- 導通狀態集極電流 vs. 順向電流 (IC(ON)-IF):展示光耦合嘅傳輸特性同線性度。
- 導通狀態集極電流 vs. 環境溫度 (IC(ON)-TA):顯示靈敏度如何隨溫度升高而下降，係設計中熱管理嘅關鍵因素。
- 響應時間特性:規格書指定喺測試條件下 (VR=5V, IF=2mA, RCE=100Ω)，上升時間 (TC) 為 3-15 µs，下降時間 (TL) 為 4-20 µs。呢啲值定義咗感應器嘅最大開關速度能力。
5. 機械及封裝資料
封裝為標準通孔式。規格書中嘅關鍵尺寸註記包括：
- 所有尺寸均以毫米提供，括號內為英寸。
- 除非特定特徵有不同標註，否則默認公差為 ±0.25mm (±0.010")。
- 焦距（發射器同檢測器窗口之間以獲得最大靈敏度嘅最佳間隙）指定為 3 mm。
- 封裝包括有助於精確 PCB 安裝同對準嘅成型槽或特徵。
- 極性喺封裝主體上清晰標記，通常喺 LED 陽極（或光電晶體管集極）引腳附近有一個點或一個倒角角。正確方向對於電路功能至關重要。
6. 焊接及組裝指引
需要適當處理以保持器件完整性。
- 焊接:引腳焊接溫度嘅絕對最大額定值為距離塑膠外殼 1.6mm (0.063") 處測量，260°C 持續 5 秒。呢個指引有助於防止喺波峰焊或手工焊接期間對內部晶片鍵合同塑膠封裝造成熱損壞。
- 清潔:使用與器件塑膠材料相容嘅標準 PCB 清潔溶劑。避免使用過高功率或長時間暴露於超聲波清潔。
- 儲存:器件應喺儲存溫度範圍 (Tstg) -40°C 至 +100°C 內，以及低濕度、防靜電環境中儲存，以防止吸濕同靜電放電 (ESD) 損壞。
7. 應用建議
7.1 典型應用場景
如規格書所示，主要應用包括：
- 打印機及傳真機:用於缺紙檢測、卡紙感應、蓋板打開檢測同字車位置感應。
- 光電開關:用於自動販賣機、工業自動化中嘅計數、限位開關同旋轉編碼盤感應。
- 消費電子產品:磁碟機、卡式錄音座或其他媒體處理系統中嘅槽式感應器。
7.2 設計考慮因素
- 限流電阻 (用於 LED):必須根據電源電壓 (VCC)、LED 順向電壓 (VF~1.4V 典型值) 同所需順向電流 (IF) 計算。唔好超過連續 IF額定值 60 mA。典型操作點為 20 mA。
- 負載電阻 (用於光電晶體管):連接至集極嘅上拉電阻 (RL) 嘅值決定輸出電壓擺幅並影響開關速度。較小嘅 RL提供更快嘅下降時間，但會降低輸出電壓幅度。測試條件使用 RL=100Ω。
- 電氣抗噪性:對於長線路或嘈雜環境，考慮喺器件附近嘅電源引腳之間添加一個小型旁路電容器 (例如 0.1µF)，並使用屏蔽電纜。
- 光學考慮:保持光路 (3mm 間隙) 無灰塵、污垢或凝結水。紅外線截止濾光片有幫助，但靠近感應器嘅強環境紅外線源 (如陽光或白熾燈泡) 可能導致誤觸發。
8. 技術比較及差異
與基本光電晶體管或光電二極管相比，呢款集成光遮斷器具有以下主要優勢：
- 預先對準光學:發射器同檢測器預先對準並固定喺一個剛性封裝內，消除咗組裝期間需要精確機械對準嘅需求，相比分立元件係一個顯著優勢。
- 優化間隙:3mm 焦距喺工廠設定，針對該特定氣隙達到峰值靈敏度。
- 環境光抑制:光電晶體管上方嘅紅外線截止濾光片顯著降低對可見光嘅靈敏度，提高典型室內照明條件下嘅信噪比。
- 緊湊外形:以單一細小封裝提供完整嘅光學開關解決方案。
9. 常見問題 (FAQs)
問: 唔同分級 (A, B, C) 有咩用途？
答: 分級根據器件嘅靈敏度 (IC(ON)) 進行分類。對於需要檢測低對比度物件、更長壽命 (因為 LED 輸出會隨時間下降) 或喺較高灰塵水平下操作嘅應用，請選擇更高分級 (B 或 C)。分級 A 對於標準應用已經足夠。
問: 我可唔可以直接用電壓源驅動 LED？
答: 唔可以。LED 係電流驅動器件。你必須使用串聯限流電阻將順向電流 (IF) 設定為安全且一致嘅值，如所有應用電路所示。
問: 點樣將輸出同微控制器連接？
答: 光電晶體管充當開關。將其射極接地，集極通過一個上拉電阻 (例如 10kΩ) 連接至數位輸入引腳。當光束未被遮斷時，晶體管導通，將引腳拉低。當光束被遮斷時，晶體管關斷，上拉電阻將引腳拉高。確保微控制器嘅輸入邏輯電平與輸出電壓擺幅兼容 ("導通" 時接近 0V，"關斷" 時接近 VCC)。
問: 咩因素會影響響應時間？
答: 光電晶體管嘅固有速度、負載電阻 (RL) 嘅值，以及電路走線嘅電容。為咗更快開關，喺所需輸出電流同電壓水平允許嘅情況下，使用較小嘅 RL。
10. 實際使用案例
場景: 桌面打印機中嘅缺紙感應器。
光遮斷器安裝喺打印機框架上，令紙盤中嘅紙疊位於 3mm 光學間隙內，阻擋紅外線光束。可能會使用連接至紙盤跟隨器嘅槓桿或標誌。當有紙時，光束被阻擋，光電晶體管關斷，其輸出為高電平。當最後一張紙被送入時，跟隨器移動，解除光束阻擋。光電晶體管導通，將輸出拉低。打印機主控制器檢測到呢個邏輯轉變，然後喺用戶介面上啟動 "缺紙" 警告。紅外線截止濾光片可防止打印機內部照明或房間燈光導致誤觸發。
11. 工作原理
該器件基於調製光耦合原理運作。當內部紅外線 LED 以適當電流正向偏壓時會發光。喺同一封裝內，正對面係一個矽 NPN 光電晶體管。光電晶體管嘅基極區域暴露於光線下。當來自 LED 嘅紅外線光子撞擊基極-集極接面時，會產生電子-電洞對。呢個光生電流充當基極電流，導致晶體管導通大得多嘅集極電流 (IC)，與光強度成正比。物件通過兩者之間嘅 3mm 槽口會遮斷呢道光束，導致光電晶體管關斷。咁樣就基於物理事件提供一個清晰、電氣隔離嘅開關信號。
12. 技術趨勢
光遮斷器仍然係位置感應中嘅基本組件。該領域嘅當前趨勢包括：
- 微型化:開發更細小嘅表面貼裝器件 (SMD) 封裝，以節省緊湊型消費電子產品中嘅 PCB 空間。
- 集成化:喺晶片上集成額外電路，例如用於遲滯嘅施密特觸發器、用於微弱信號嘅放大器，甚至數位介面 (I2C)，以提供經過處理嘅乾淨數位輸出，簡化微控制器介面。
- 性能增強:LED 效率同光電檢測器靈敏度嘅改進允許喺更低電流下操作，減少功耗同熱量產生。
- 專用變體:帶有槽輪用於旋轉編碼嘅器件，或發射器同檢測器面向同一方向以感應反射標記嘅反射式器件。
光遮斷嘅核心原理由於其非接觸性質、可靠性同簡單性，仍然穩健，確保其喺機電系統設計中持續相關。
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。 |