ITR1502SR40A/TR8 反射式光遮斷器規格書 - 尺寸 4.0x3.0x2.0mm - 正向電壓 1.2V - 功耗 75mW - 黑色透明鏡頭 - 粵語技術文件

1. 產品概覽

ITR1502SR40A/TR8 係一款高度集成嘅表面貼裝反射式光遮斷器，專為非接觸式感應應用而設計。佢將一個紅外線發射器同一個矽光電晶體探測器整合喺一個超細嘅黑色透明鏡頭封裝入面。呢款器件設計用於可靠嘅物件存在或移動偵測，指定嘅最佳感應距離為 4 毫米。佢嘅無引腳封裝專為兼容現代回流焊接製程而設計，適合大批量自動化組裝。

1.1 核心功能同優勢

• 高靈敏度：矽光電晶體對反射嘅紅外光提供強勁嘅電氣響應，實現可靠偵測。
• 可見光截止：黑色透明鏡頭材料有效阻隔環境可見光，最大限度減少環境光源導致嘅誤觸發。
• 超細體積：尺寸為 4.0 毫米 x 3.0 毫米 x 2.0 毫米，非常適合空間受限嘅 PCB 設計。
• 可回流焊接：無引腳（帶裝）封裝允許標準 SMT 組裝，支持最高 260°C 持續 5 秒嘅焊接溫度。
• 環保合規：器件符合無鹵素標準（Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm）、歐盟 REACH 法規，並且符合 RoHS 標準。
• 長焦距：喺佢嘅封裝系列中，提供相對較長嘅 4 毫米最佳感應距離。

1.2 目標市場同應用

呢款元件針對需要可靠、低成本物件感應嘅消費電子產品、辦公自動化同工業控制系統設計師。佢嘅主要功能係無需物理接觸即可偵測物件嘅存在、不存在或通過。

• 打印機同影印機：偵測卡紙、紙盤狀態或介質存在。
• 光學儲存驅動器（例如 CD/DVD）：感應光碟托盤位置或偵測光碟存在。
• 投影機同顯示器：監控濾網狀態、蓋板位置或其他內部機構。
• 自動販賣機同資訊亭：偵測產品派發或用戶互動。
• 家用電器：智能門鎖、咖啡機或其他自動化設備中嘅位置感應。

2. 深入技術參數分析

ITR1502SR40A/TR8 嘅性能由一系列全面嘅電氣同光學參數定義。理解呢啲參數對於正確嘅電路設計同可靠嘅系統運作至關重要。

2.1 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗器件可能遭受永久損壞嘅應力極限。喺呢啲條件下操作唔保證正常。

• 輸入功耗（Pd）：喺 25°C 或以下自由空氣溫度時為 75 mW。
• 正向電流（IF）：50 mA（連續）。
• 峰值正向電流（IFP）：對於佔空比 1%、脈衝 ≤100μs 嘅情況為 1 A。
• 反向電壓（VR）：5 V。
• 集電極功耗（PC）：75 mW。
• 集電極電流（IC）：25 mA。
• 集電極-發射極電壓（V_CEO）：30 V。
• 發射極-集電極電壓（V_ECO）：5 V。
• 工作溫度（T_opr）：-25°C 至 +85°C。
• 儲存溫度（T_stg）：-40°C 至 +100°C。
• 引腳焊接溫度：距離本體 1/16 英寸處，260°C 持續 5 秒。

2.2 電光特性（Ta=25°C）

呢啲係喺指定測試條件下保證嘅性能參數。

輸入（紅外線發射器 - IR GaAs 晶片）：

• 正向電壓（V_F）：典型值 1.2V，喺 I_F= 20 mA 時最大值 1.4V。呢個定義咗驅動時 LED 上嘅壓降。
• 反向電流（I_R）：喺 V_R= 6V 時最大值 10 μA。
• 峰值波長（λ_P）：喺 I_F= 10 mA 時為 940 nm（標稱值）。呢個屬於近紅外光譜，人眼睇唔到。

輸出（光電晶體 - 矽晶片）：

• 暗電流（I_CEO）：典型值 1 nA，喺 V_CE= 20V 時最大值 100 nA。呢個係探測器無光入射時嘅漏電流。
• 傳輸特性 - 集電極電流（I_C(ON)）：喺測試條件下：V_CE=2V, I_F=4mA，以及距離 d=4mm 處有反射目標時，最小值 60 μA，典型值，最大值 450 μA。呢個係指示靈敏度嘅關鍵參數。
• 傳輸特性 - 關斷狀態電流（I_C(OFF)）：喺相同測試條件但無反射（或有吸收目標）時，最大值 600 nA。
• 響應時間（t_r, t_f）：上升同下降時間嘅典型值均為 20 μs，最大值 100 μs。測試條件：V_CE=2V, I_C=100μA, R_L=1kΩ, d=4mm。呢個定義咗開關速度。

注意：工作暗電流可能會受周圍環境（例如環境紅外光源）影響。

2.3 集電極電流分檔範圍

器件根據其喺標準測試條件下測量到嘅集電極電流（I_C(ON)）進行分揀（分檔）。咁樣設計師就可以為其應用選擇具有一致靈敏度嘅部件。

• A 檔：60 μA ≤ I_C(ON)< 120 μA
• B 檔：100 μA ≤ I_C(ON)< 220 μA
• C 檔：180 μA ≤ I_C(ON)< 350 μA
• D 檔：310 μA ≤ I_C(ON)≤ 450 μA

3. 性能曲線分析

提供嘅特性曲線為器件喺唔同條件下嘅行為提供咗寶貴嘅見解，呢啲對於穩健嘅系統設計至關重要。

3.1 電氣特性

正向電流 vs. 正向電壓：呢條曲線顯示咗紅外線發射器 LED 嘅典型 IV 特性。佢係非線性嘅，類似於標準二極管。喺 20mA 時，典型正向電壓約為 1.2V。

正向電流 vs. 集電極電流：呢個係傳輸曲線，顯示光電晶體嘅輸出電流（I_C）如何隨輸入 LED 驅動電流（I_F）增加而增加。喺工作區域內，關係大致呈線性，展示咗器件嘅增益。

集電極電流 vs. 集電極-發射極電壓：呢組曲線顯示咗喺唔同 I_C水平（例如 5mA, 10mA, 20mA, 50mA）下，隨 V_F變化嘅 I_CE。佢說明咗光電晶體充當電流源；喺某個 V_CE（飽和電壓，通常較低）以上，I_C主要由入射光（因此係 I_F）決定。

3.2 溫度特性

正向電壓 vs. 環境溫度：LED 嘅正向電壓具有負溫度係數，隨溫度升高而略微下降（從 -20°C 時約 1.21V 降至 80°C 時約 1.16V）。

相對集電極電流 vs. 環境溫度：呢係一條關鍵曲線。集電極電流（靈敏度）隨溫度升高而顯著下降。喺 80°C 時，相對輸出僅為其 25°C 時數值嘅約 80%。喺高溫操作嘅設計中必須考慮呢一點，以確保足夠嘅信號餘量。

集電極暗電流 vs. 環境溫度：暗電流隨溫度呈指數級增長（從 -40°C 時約 0.1nA 到 100°C 時接近 1000nA）。喺高溫應用中，呢種增加嘅漏電流可能成為信號嘅重要組成部分，可能降低信噪比。

功耗 vs. 環境溫度：呢條降額曲線顯示，器件嘅最大允許功耗隨環境溫度升高至 25°C 以上而線性下降，喺 100°C 時降至 0 mW。

3.3 光學同空間特性

波長光譜：相對輻射強度曲線顯示發射器嘅輸出中心位於 940 nm，具有典型嘅光譜寬度。黑色透明鏡頭有效傳輸呢種紅外光，同時阻隔較短嘅可見波長。

相對集電極電流 vs. Z 軸移動距離（鏡面）：呢條曲線定義咗感應輪廓。當反射目標處於最佳距離（4mm）時，輸出電流最高。信號隨目標移近或移遠而減弱，定義咗實際嘅感應窗口。曲線形狀大致呈高斯分佈。

開關時間 vs. 負載電阻：上升時間（t_r）同下降時間（t_f）都隨負載電阻（R_L）增加而增加。為咗最快嘅開關速度，應該使用較低嘅 R_L，但呢個亦會導致較低嘅輸出電壓擺幅。設計師必須平衡速度同信號電平。

4. 機械同封裝資訊

4.1 封裝尺寸

器件採用超細、無引腳表面貼裝封裝，尺寸為長 4.0 毫米、寬 3.0 毫米、高 2.0 毫米。關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸單位均為毫米。
• 公差為 ±0.1mm，除非另有說明。
• 引腳間距喺引腳從封裝伸出嘅位置測量。
• 產品質量約為 0.025 克。

4.2 推薦 PCB 焊盤圖案

提供推薦嘅焊盤佈局以確保可靠焊接同機械穩定性。強調一個關鍵設計規則：必須仔細控制焊錫量，以防止焊錫芯吸或滲入 PCB 同外殼本體之間嘅間隙。呢個區域過多嘅焊錫會產生應力，損害功能，或降低長期可靠性。焊盤設計通常包括散熱連接同足夠嘅銅面積以實現牢固結合。

4.3 極性同方向

器件有標記方向（通常係頂面嘅圓點或凹口）指示引腳 1。呢類器件嘅引腳排列係標準嘅：紅外線發射器陽極同陰極為一對，光電晶體集電極同發射極為另一對。必須查閱規格書圖表以獲取確切引腳分配。方向錯誤會導致器件無法工作。

5. 焊接、組裝同儲存指引

5.1 回流焊接條件

ITR1502SR40A/TR8 適用於無鉛回流焊接製程。提供推薦嘅溫度曲線，通常包括：

• 預熱/升溫：受控升溫以激活助焊劑。
• 均溫區：喺低於液相線嘅溫度下保持一段時間，以確保均勻加熱。
• 回流區：峰值溫度不應超過 260°C，並且高於 240°C 嘅時間應受限制（例如 30-60 秒）。
• 冷卻：受控冷卻期。

關鍵注意：同一器件不應進行超過兩次回流焊接，以避免對內部元件同模塑化合物造成熱應力損壞。

5.2 濕度敏感性同儲存（MSL 3）

封裝對濕度敏感。必須遵守以下程序以防止 "爆米花" 現象（回流期間因蒸氣壓導致封裝開裂）。

• 未開封袋儲存：喺 ≤30°C 同 ≤90% RH 下儲存。喺出貨後一年內使用。
• 開袋後：喺 ≤30°C 同 ≤70% RH 下儲存。
• 車間壽命：器件必須喺防潮袋打開後 168 小時（7 天）內完成焊接。
• 烘烤：如果超過車間壽命或濕度指示卡（乾燥劑）顯示飽和，請喺使用前將器件喺 60°C ±5°C 下烘烤 24 小時以去除吸收嘅水分。

6. 包裝同訂購資訊

6.1 帶裝規格

器件以符合標準 EIA-481 嘅帶裝包裝供應，適用於自動貼片組裝。

• 包裝數量：每卷 800 件。
• 每箱卷數：每外箱 38 卷。
• 外箱尺寸：409 毫米（A）x 245 毫米（B）x 360 毫米（C）。

卷盤有特定方向標籤指示前進方向。提供詳細嘅卷盤尺寸（軸心直徑、卷盤寬度等）以確保與貼片設備兼容。

6.2 包裝程序

卷盤包裝喺密封嘅鋁箔防潮袋中。每個袋內含一個乾燥劑包同一個濕度指示卡以監測濕度水平。然後將多個袋裝入一個主運輸箱。

7. 應用設計考慮

7.1 典型應用電路

基本應用電路涉及兩個主要部分：

1. 發射器驅動：一個限流電阻與 IR LED 串聯。電阻值計算為 R_limit= (V_CC- V_F) / I_F。例如，使用 5V 電源同所需 I_F為 20mA：R_limit= (5V - 1.2V) / 0.02A = 190Ω（使用標準 200Ω 電阻）。LED 可以連續驅動或脈衝驅動以降低功耗。
2. 探測器接口：光電晶體通常通過一個上拉電阻（R_L）從集電極連接到 V_CC。發射極連接到地。無反射光時，晶體管關斷，集電極嘅輸出電壓為高（V_CC）。檢測到光時，晶體管導通，將輸出電壓拉低至地電平。R_L嘅值會影響輸出電壓擺幅同響應速度（見性能曲線）。常用值為 1kΩ 至 10kΩ。

7.2 可靠感應嘅設計因素

• 目標反射率：信號強度與目標表面嘅反射率成正比。白色、反光表面會產生最強信號；黑色、啞光表面會產生最弱信號。系統必須設計為能夠處理最壞情況嘅目標。
• 目標距離同對準：感應器喺 4mm 處有一個特定嘅 "最佳點"。組裝公差或目標位置嘅變化會影響信號電平。設計機械夾具以保持一致嘅對準。
• 抗環境光能力：雖然黑色鏡頭阻隔咗大部分可見光，但強烈嘅紅外光源（陽光、白熾燈泡）仍然會造成干擾。喺接收器電路中使用調製（脈衝）LED 驅動信號同同步檢測可以大大提高抗環境光能力。
• 溫度補償：如曲線所示，靈敏度隨溫度下降。對於喺寬溫度範圍內操作嘅應用，電路應包含餘量或主動補償（例如，根據溫度調整 I_F）以確保喺高溫下可靠偵測。
• 電氣噪聲：保持感應器走線短並遠離嘈雜嘅數字或電源線。如果使用脈衝驅動，請喺器件附近嘅 V_CC同 LED 電源處使用旁路電容器。

8. 技術比較同差異化

ITR1502SR40A/TR8 通過幾個關鍵屬性喺反射式感應器市場中脫穎而出：

• 對比更大嘅通孔遮斷器：佢嘅主要優勢係超細嘅 4.0x3.0mm SMD 佔位面積，實現小型化同自動化組裝，呢啲係較大嘅通孔器件無法比擬嘅。
• 對比其他 SMD 反射式感應器：喺呢個細小外形尺寸內，結合 4mm 最佳距離同用於阻隔可見光嘅黑色透明鏡頭係一個特定設計點。部分競爭對手可能提供更短嘅感應距離或唔同嘅鏡頭材料。
• 對比模擬輸出 vs. 數字感應器：呢款器件提供模擬光電晶體輸出，讓設計師完全控制閾值，並允許進行模擬距離/反射率測量。相比內置數字邏輯、僅提供開/關信號嘅感應器，呢個提供咗更大嘅靈活性。
• 對比分立發射器/探測器對：集成封裝確保咗發射器同探測器之間精確、固定嘅對準，呢個用兩個獨立元件難以實現且成本高昂。佢亦簡化咗 PCB 佈局同組裝。

9. 常見問題（基於技術參數）

Q1：分檔（A, B, C, D）有咩唔同？我點樣選擇？

A：分檔代表唔同嘅靈敏度範圍（I_C(ON)）。根據你所需嘅信號餘量選擇分檔。對於具有高反射率目標或短距離嘅應用，較低嘅分檔（A 或 B）可能就足夠。對於低反射率目標、較長距離或靈敏度會下降嘅高溫操作，較高嘅分檔（C 或 D）提供更多餘量。同一分檔內嘅一致性對於生產亦很重要。

Q2：我可唔可以直接用電壓驅動 IR LED，唔用限流電阻？

A：唔可以。LED 嘅正向電壓唔係固定值，會隨溫度和器件變化。直接用電壓源驅動會導致電流失控，很可能超過絕對最大額定值並損壞發射器。務必使用串聯限流電阻。

Q3：我嘅感應器工作唔穩定。可能係咩原因？

A：常見問題包括：1)信號餘量不足：檢查你特定目標下嘅 I_C(ON)，並確保佢遠高於你電路嘅偵測閾值，同時考慮溫度降額。2)環境光干擾：屏蔽感應器免受直接強光照射，或實施調製。3)焊點問題：確認使用咗推薦嘅焊盤圖案，並檢查有無錫橋或焊錫不足。4)暗電流過大：喺極高溫度下，暗電流可能變得顯著；確保你嘅電路能夠將佢同真實信號區分開。

Q4：我點樣計算器件嘅功耗？

A：總功耗係輸入（LED）同輸出（光電晶體）功耗之和。P_D(total)≈ (V_F* I_F) + (V_CE(sat)* I_C)。喺典型條件下（I_F=20mA, V_F=1.2V, I_C=5mA, V_CE=0.2V），P_D≈ 24mW + 1mW = 25mW，遠低於 25°C 時嘅 75mW 額定值。如果喺高於 25°C 下操作，請記住對此值進行降額。

10. 工作原理

ITR1502SR40A/TR8 基於調製光反射原理工作。內部紅外線發光二極管（IR LED）發射峰值波長為 940 nm 嘅光。呢啲光通過鏡頭射出封裝，照射到感應器前方嘅目標物件，並部分反射返嚟。集成嘅矽光電晶體對紅外光敏感，檢測呢啲反射光。當光子撞擊光電晶體嘅基極區域時，佢哋會產生電子-空穴對，呢啲對充當基極電流。呢個光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（I_C）。呢個集電極電流就係電氣輸出信號，與反射光嘅強度成正比。黑色透明鏡頭材料對 940 nm 紅外光透明，但對大多數可見光唔透明，從而提供抗環境可見光源嘅能力。發射器同探測器喺模塑封裝內固定、共面嘅對準，創造咗一條精確嘅光路，優化用於偵測感應器前方特定距離（4mm）處嘅物件。