目錄
1. 產品概覽
LTH-301-19 係一款緊湊型非接觸式開關裝置，專為需要可靠物件檢測或位置感測嘅應用而設計。佢採用紅外線發光二極管（IR LED）配對光電晶體管嘅原理運作。當物件阻斷發射器同檢測器之間嘅紅外線光束時，光電晶體管嘅輸出狀態就會改變，從而提供一個開關信號。呢款裝置適合直接安裝喺PCB上或配合雙列直插式插座使用，為各種工業同消費電子應用提供快速可靠嘅解決方案。
2. 技術參數深度客觀解讀
2.1 絕對最大額定值
呢啲額定值定義咗可能導致裝置永久損壞嘅極限。IR二極管可以承受60 mA嘅連續正向電流同5 V嘅反向電壓。光電晶體管嘅集電極電流限制喺20 mA，功耗為100 mW。對於IR二極管，喺脈衝條件下（10 μs脈衝寬度，300 pps）容許1 A嘅峰值正向電流。裝置嘅額定工作溫度範圍係-25°C至+85°C，儲存範圍係-40°C至+100°C。喺距離本體1.6mm位置測量時，引腳焊接溫度唔可以超過260°C持續5秒。
2.2 電氣與光學特性
本節詳細說明裝置喺25°C環境溫度下嘅典型工作性能。
2.2.1 輸入LED特性
IR LED嘅正向電壓（VF）喺正向電流（IF）為20mA時，典型值為1.6V，最大值為1.6V。反向電流（IR）喺反向電壓（VR）為5V時，最大值為100 μA。
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）最小為30V。發射極-集電極擊穿電壓（V(BR)ECO）最小為5V。集電極-發射極暗電流（ICEO）喺VCE=10V時，最大值為100 nA，表示LED關閉時嘅漏電流。
2.2.3 耦合器特性
當光電晶體管被驅動至飽和狀態時（IC=70μA，IF=1.4mA），集電極-發射極飽和電壓（VCE(SAT)）最大值為0.4V。導通狀態集電極電流（IC(ON)）喺VCE=3.3V同IF=1.4mA時，典型值為70 μA；喺VCE=5V同IF=20mA時，可以達到10 mA，顯示裝置喺唔同驅動條件下嘅靈敏度同輸出能力。
2.2.4 響應時間
開關速度以上升時間（tr）同下降時間（tf）來表徵。典型上升時間為3 μs（最大15 μs），典型下降時間為4 μs（最大20 μs），喺特定測試條件下測量（VCE=5V，Ic=2mA，RL=100Ω）。呢個定義咗裝置進行高速檢測嘅能力。
3. 機械與封裝資料
3.1 封裝尺寸
裝置採用標準通孔封裝。所有尺寸均以毫米為單位指定，默認公差為±0.25mm，除非另有說明。規格書中提供精確嘅尺寸圖，詳細說明本體尺寸、引腳間距同PCB佈局所需嘅整體佔位面積。
3.2 極性識別
正確嘅方向至關重要。規格書包含一個圖表，清晰標示IR LED嘅陽極同陰極，以及光電晶體管嘅集電極同發射極。錯誤安裝裝置可能導致故障或損壞。
4. 性能曲線分析
規格書包含典型嘅電氣同光學特性曲線，除非另有指定，否則均喺25°C環境溫度下繪製。呢啲圖表對於理解超出表格中最小值、典型值同最大值嘅裝置行為至關重要。
4.1 傳輸特性
曲線可能顯示輸入LED正向電流（IF）同輸出光電晶體管集電極電流（IC）喺唔同集電極-發射極電壓（VCE）下嘅關係。呢個說明咗電流傳輸比（CTR），係增益嘅關鍵參數。
4.2 輸出飽和特性
描繪VCE(SAT)對應IC喺唔同IF水平下嘅圖表，有助設計師理解光電晶體管完全導通時嘅輸出電壓水平，呢點對於同邏輯電路介面非常重要。
4.3 溫度依賴性
雖然主要數據係喺25°C下，但特性曲線可能顯示暗電流（ICEO）同輸出電流等參數如何隨溫度變化，呢點對於喺指定工作範圍內設計穩定系統至關重要。
5. 焊接與組裝指引
5.1 焊接參數
絕對最大額定值規定，引腳可以喺260°C下焊接最多5秒，溫度喺距離塑膠外殼1.6mm（0.063"）處測量。呢點對於防止內部元件同塑膠封裝受到熱損壞至關重要。
5.2 處理與儲存
裝置應儲存喺指定嘅溫度範圍內，即-40°C至+100°C。喺處理同組裝過程中應遵守標準嘅ESD（靜電放電）預防措施，以防止半導體結損壞。
6. 應用建議
6.1 典型應用場景
LTH-301-19 非常適合用於打印機（卡紙檢測、碳粉量）、影印機、自動販賣機（硬幣/物件檢測）、工業自動化（位置感測、限位開關）同消費電子產品中嘅非接觸式感測。其快速開關速度使其適用於計數或速度測量應用。
6.2 設計考量
限流電阻：必須使用一個外部電阻串聯喺IR LED上，以將其正向電流（IF）限制喺安全值，通常介乎測試條件1.4mA同絕對最大值60mA之間，以平衡亮度同使用壽命。
負載電阻：連接至光電晶體管集電極嘅負載電阻（RL）值會影響輸出電壓擺幅同響應時間。較小嘅RL提供更快嘅開關速度，但輸出電壓擺幅較小。
環境光：作為紅外線裝置，佢較少受到可見環境光干擾。然而，對於關鍵應用，可以採用機械屏蔽或調製/解調技術來增強抗噪能力。
對準：發射器同檢測器槽之間需要精確嘅機械對準，以實現最佳性能同最大感測距離。
7. 技術比較與區分
同機械開關相比，LTH-301-19 提供非接觸式操作嘅關鍵優勢，從而實現無磨損、更長使用壽命、靜音操作同更高嘅潛在開關速度。同其他光學感測器相比，其集成槽式封裝提供內置光路，簡化機械設計，並提高對比分開發射器同檢測器元件嘅對準可靠性。指定嘅飽和電壓（VCE(SAT)<0.4V）確保與低壓邏輯電路良好兼容。
8. 常見問題（基於技術參數）
問：暗電流（ICEO）參數嘅用途係咩？
答：暗電流係指當冇IR LED嘅光照射時（即光束被阻斷或LED關閉），流經光電晶體管嘅微小漏電流。較低嘅暗電流（最大100 nA）係理想嘅，因為佢可以最小化開關關閉狀態嘅電流，從而令開關嘅開同關狀態之間嘅區分更清晰。
問：我點樣選擇LED限流電阻嘅值？
答：使用歐姆定律：R = (Vcc - VF) / IF。Vcc係你嘅電源電壓，VF係LED正向電壓（設計時使用1.6V以留餘量），IF係你期望嘅工作電流（例如，20mA用於全輸出）。確保電阻中計算出嘅功耗喺其額定值範圍內。
問：呢個感測器可以用喺戶外嗎？
答：工作溫度範圍係-25°C至+85°C，涵蓋許多環境。然而，陽光直射包含強烈嘅紅外線輻射，可能會使感測器飽和。防塵防潮嘅環境密封唔係封裝規格嘅一部分，需要另行考慮。
問：咩因素會影響感測距離或間隙？
答：感測間隙受LED驅動電流（IF）、光電晶體管嘅靈敏度、對準情況同阻斷光束物件嘅不透明度影響。規格書冇指定最大間隙；必須針對特定物件同所需信號餘量進行實測確定。
9. 實際使用案例
案例：桌面打印機中嘅紙張檢測。LTH-301-19 可以安裝喺紙張路徑穿過其槽嘅位置。一個配置上拉電阻嘅微控制器GPIO引腳監控光電晶體管嘅集電極。當冇紙張時，紅外線光束到達檢測器，使光電晶體管導通，並將集電極電壓拉低（接近VCE(SAT)）。當紙張進入槽時，佢阻斷光束，使光電晶體管關閉，允許上拉電阻將集電極電壓拉高至Vcc。微控制器檢測呢個電壓轉變來確認紙張存在或觸發缺紙警報。快速響應時間確保即使對於快速移動嘅紙張也能檢測到。
10. 工作原理介紹
LTH-301-19 係一款傳輸型光學感測器，封裝喺U形塑膠外殼內。喺一邊，一個紅外線發光二極管（IR LED）發射出波長通常約為940nm嘅光。正對面，喺槽嘅另一邊，一個矽NPN光電晶體管作為接收器。光電晶體管設計成當入射光照射其基極區域時會產生電子-空穴對，呢啲對充當基極電流，從而控制更大嘅集電極-發射極電流。當槽內冇物件時，來自IR LED嘅光照射到光電晶體管，使其導通（ON狀態）。當物件進入槽時，佢阻斷光路，大幅減少照射到光電晶體管上嘅光，使其停止導通（OFF狀態）。呢個輸出電流/電壓嘅變化被用作開關信號。
11. 技術趨勢
像LTH-301-19呢類光遮斷器代表咗成熟可靠嘅技術。目前該領域嘅趨勢包括封裝小型化以實現更高密度嘅PCB安裝、開發表面貼裝器件（SMD）版本以促進自動化組裝，以及喺封裝內集成額外電路（如施密特觸發器或放大器）以提供乾淨嘅數位輸出信號並提高抗噪能力。另外，亦專注於通過優化LED效率同光電晶體管靈敏度來降低功耗，特別係對於電池供電應用。此外，一啲高級變體喺單一封裝內集成多個發射器或檢測器，用於編碼位置感測或提供冗餘。
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。 |