目錄
1. 產品概覽
LTH-301-23P1 係一款細小、通孔安裝嘅光遮斷器模組。佢嘅功能係一個非接觸式光學開關，利用一個紅外線發光二極管（IR LED）配對一個光電晶體管。核心原理係IR LED發射光線，由光電晶體管接收。當有物件阻斷咗發射器同接收器之間嘅光路，光電晶體管嘅輸出狀態就會改變，從而實現精確嘅位置感應、物件檢測或限位開關，而無需物理接觸。佢嘅主要優點包括開關速度快、非接觸式操作可靠，以及設計適合直接PCB或雙列直插式插座安裝，令佢成為打印機、影印機、自動販賣機同埋工業自動化等需要耐用性同精確度嘅應用嘅理想選擇。
2. 深入技術參數分析
2.1 絕對最大額定值
呢啲額定值定義咗器件可能受到永久損壞嘅極限。唔建議喺呢啲極限或接近極限下持續操作器件。
- IR二極管連續正向電流（IF）：50 mA。呢個係可以通過紅外線LED嘅最大穩態電流。
- IR二極管反向電壓（VR）：5 V。超過呢個施加喺LED上嘅反向偏壓會導致擊穿。
- 晶體管集電極電流（IC）：20 mA。光電晶體管集電極可以處理嘅最大連續電流。
- 晶體管功耗（PD）：25°C時為75 mW，高於25°C時以1.33 mW/°C線性遞減。呢個限制咗光電晶體管產生嘅熱量。
- IR二極管峰值正向電流：1 A（脈衝寬度 = 10 µs，300 pps）。允許短暫嘅高電流脈衝，適用於需要高瞬時光輸出嘅應用。
- 二極管功耗（PD）：25°C時為60 mW，同樣以1.33 mW/°C遞減。呢個規定咗IR LED嘅熱極限。
- 光電晶體管集電極-發射極電壓（VCEO）：30 V。當晶體管關閉時，可以施加喺集電極同發射極之間嘅最大電壓。
- 光電晶體管發射極-集電極電壓（VECO）：5 V。集電極-發射極結上嘅最大反向電壓。
- 操作溫度範圍：-25°C 至 +85°C。器件可靠操作嘅環境溫度範圍。
- 儲存溫度範圍：-55°C 至 +100°C。非操作狀態下儲存嘅溫度範圍。
- 引腳焊接溫度：距離外殼1.6mm處，260°C持續5秒。定義咗回流焊或手動焊接嘅溫度曲線，以防止封裝損壞。
2.2 電氣及光學特性
呢啲參數喺標準測試條件下（TA= 25°C）量度，定義咗器件嘅典型性能。
2.2.1 輸入LED特性
- 正向電壓（VF）：通常喺IF= 20 mA時為1.2V至1.6V。呢個係用標準測試電流驅動時，IR LED上嘅壓降。必須根據呢個值同供電電壓計算限流電阻。
- 反向電流（IR）：VR= 5V時最大為100 µA。呢個係LED反向偏置時嘅小量漏電流。
2.2.2 輸出光電晶體管特性
- 集電極-發射極擊穿電壓（V(BR)CEO）：IC= 1mA時最小為30V。呢個高擊穿電壓允許喺集電極電路中使用更高嘅供電電壓。
- 發射極-集電極擊穿電壓（V(BR)ECO）：IE= 100µA時最小為5V。
- 集電極-發射極暗電流（ICEO）：VCE= 10V時最大為100 nA。呢個係光電晶體管處於完全黑暗（無IR光）時嘅漏電流。低數值對於感應應用中良好嘅信噪比至關重要。
2.2.3 耦合器（完整器件）特性
- 集電極-發射極飽和電壓（VCE(SAT)）：IC= 0.2mA 同 IF= 20mA時最大為0.4V。呢個係光電晶體管完全"導通"（飽和）時兩端嘅電壓。數值越低越好，因為可以最小化功率損耗。
- 導通狀態集電極電流（IC(ON)）：VCE= 5V 同 IF= 20mA時最小為0.4 mA。呢個指定咗當IR LED被驅動且光路暢通時產生嘅最小光電流。呢個參數直接關係到器件嘅靈敏度。
- 上升時間（Tr）：測試條件下（IC=2mA，RL=1kΩ，VCE=5V）典型值為25 µs。呢個係當IR LED開啟時，光電晶體管輸出從最終值嘅10%過渡到90%所需嘅時間。
- 下降時間（Tf）：相同條件下典型值為26 µs。呢個係IR LED關閉時嘅過渡時間。呢啲開關時間定義咗器件可以可靠操作嘅最高頻率。
3. 機械及封裝資料
3.1 封裝尺寸
器件封裝喺一個標準4腳雙列直插式封裝內。規格書中嘅關鍵尺寸註明包括：
- 所有尺寸以毫米提供，括號內為英寸。
- 標準公差為±0.25mm（±0.010"），除非特定特徵註明另有規定。
- 本體寬度約為7.62mm，引腳間距遵循標準0.1英寸（2.54mm）網格圖案，用於通孔PCB安裝。
封裝設計用於波峰焊或手動焊接工藝。規格書中嘅尺寸圖提供咗PCB封裝設計嘅關鍵測量值，包括引腳直徑、引腳間距（行與列之間）、本體長度同寬度，以及定義感應孔嘅槽隙寬度。
3.2 接腳排列及極性識別
器件有四個引腳。通常，兩個引腳用於IR LED嘅陽極同陰極，另外兩個用於光電晶體管嘅集電極同發射極。規格書圖紙標示咗引腳1，對於正確方向至關重要。IR LED係陽極驅動器件，而光電晶體管係NPN型，集電極應通過負載電阻連接至正電源，發射極接地。錯誤嘅LED極性連接會阻止其發光，而錯誤嘅光電晶體管連接會導致無輸出信號。
4. 焊接及組裝指引
規格書指定咗一個關鍵焊接參數：引腳可以承受260°C嘅溫度最多5秒，測量點距離塑膠外殼1.6mm（0.063"）。呢個指引對於防止喺波峰焊或手動焊接操作期間對內部半導體晶片同塑膠封裝材料造成熱損壞至關重要。對於回流焊，應使用峰值溫度不超過260°C且液相線以上時間（TAL）受控嘅標準曲線。建議遵循JEDEC或IPC標準進行通孔元件焊接。
5. 應用建議
5.1 典型應用電路
最常見嘅電路配置涉及用恆流源驅動IR LED，或者更簡單啲，用電壓源串聯一個限流電阻（Rlimit）。Rlimit= (VCC- VF) / IF。對於5V供電同期望嘅IF為20mA，假設VF= 1.4V，Rlimit= (5 - 1.4) / 0.02 = 180 Ω。光電晶體管輸出通常連接為開關：集電極通過上拉電阻（RCCload）連接至V，發射極接地。輸出信號取自集電極節點。當光線照射到晶體管時，佢導通，將集電極電壓拉低（接近VCE(SAT)）。當光路被阻斷時，晶體管關閉，集電極電壓被RCCload拉高至V。Rload嘅數值會影響開關速度同電流消耗；較細嘅電阻會提供更快嘅開關速度，但喺"導通"狀態下功耗更高。
5.2 設計考慮因素
- 環境光抗干擾性：由於器件使用紅外光，佢對可見環境光有一定嘅抗干擾能力。然而，強烈嘅IR輻射源（例如陽光、白熾燈泡）可能導致誤觸發。使用調製IR信號同同步檢測可以大大改善抗干擾性。
- 對準：發射器同接收器槽之間嘅精確機械對準對於最大信號強度至關重要。PCB封裝同安裝應確保呢種對準。
- 物件特性：阻斷光束嘅物件應對所用嘅IR波長不透明。反光或半透明材料可能無法可靠觸發感應器。
- 速度要求：上升同下降時間（約25 µs）將最大開關頻率限制喺大約1/(Tr+Tf) ≈ 20 kHz（對於方波），但實際限制會更低以確保完全過渡。
6. 性能曲線分析
規格書參考咗"典型電氣/光學特性曲線"部分。呢啲圖表通常包含喺呢類文件中，以視覺方式展示關鍵參數如何隨條件變化。預期曲線包括：
- 正向電流 vs. 正向電壓（IF-VF）：顯示IR LED嘅指數關係，有助於確定非測試條件電流下嘅VF。
- 集電極電流 vs. 集電極-發射極電壓（IC-VCE）：以入射光強度（或LED驅動電流）為參數嘅光電晶體管曲線族，顯示飽和區同放大區。
- 電流傳輸比（CTR） vs. 正向電流：CTR = (IC/ IF) * 100%。呢個圖表顯示光耦合嘅效率，通常喺非常高的IF.
- 時會降低。導通狀態集電極電流 vs. 溫度（IC(ON)A-T）：
- 說明光電晶體管嘅靈敏度如何隨環境溫度變化，通常顯示喺較高溫度下會降低。CEO暗電流 vs. 溫度（IA-T）：
顯示漏電流隨溫度呈指數增長，對於高溫操作至關重要。
分析呢啲曲線可以讓設計師優化工作點，了解跨溫度嘅性能權衡，並預測非標準條件下嘅行為。
7. 技術比較及差異CEO同機械微動開關相比，LTH-301-23P1具有明顯優勢：無接觸彈跳、操作壽命長得多（數百萬次 vs. 數千次）、不受灰塵或油污污染（因為係密封封裝），以及更快嘅開關速度。同反射式光學感應器相比，呢類透射式光遮斷器提供更一致同可靠嘅檢測，因為佢哋對目標物件嘅顏色或反射率較不敏感；佢哋只係檢測槽內有冇物件。呢個特定部件嘅關鍵區別在於佢平衡咗標準通孔封裝、穩健嘅電氣額定值（30V VF，50mA I
）同指定嘅開關速度，令佢成為一個多功能嘅通用選擇。
8. 常見問題（FAQ）
問：典型感應距離或槽隙寬度係幾多？
答：感應"距離"實際上係封裝內槽嘅寬度。物件必須穿過呢個物理間隙先可以阻斷光束。規格書尺寸圖提供咗確切嘅槽寬。
問：我可以直接用微控制器引腳驅動IR LED嗎？
答：可能可以，但你必須檢查引腳嘅電流供應能力。典型MCU引腳可以提供20-25mA，符合測試條件。然而，你必須按照應用筆記計算嘅結果串聯一個限流電阻。無電阻驅動LED可能會損壞LED同MCU引腳。
問：我點樣將光電晶體管輸出連接到微控制器？CC答：最簡單嘅方法係將光電晶體管用作數字輸入。將集電極連接到MCU嘅數字I/O引腳（通常有可以啟用嘅內部上拉電阻），並通過外部上拉電阻（例如10kΩ）連接到VCC used.
。發射極接地。當光束未被阻斷時，晶體管導通，將引腳拉低。當被阻斷時，引腳被拉高。確保MCU嘅輸入電平與V
兼容。L問：乜嘢會影響開關速度？F答：光電晶體管固有嘅上升/下降時間（約25µs）係主要限制。然而，電路因素可以進一步減慢速度。大嘅負載電阻（RL.
）會增加對任何寄生電容充電/放電嘅RC時間常數，減慢上升時間。同樣，用過大電流驅動IR LED會因載流子存儲效應導致關閉變慢。為咗達到最大速度，請使用推薦嘅I
同一個適中較小嘅R
。
9. 工作原理
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。 |