ITR20002 光遮斷器規格書 - 側視式封裝 - 940nm 波長 - 粵語技術文件

1. 產品概覽

ITR20002 係一款緊湊型、側視式紅外光遮斷器模組。佢將一個紅外發光二極管同一個 NPN 矽光電晶體管並排安裝喺一個黑色熱塑性塑膠外殼內嘅會聚光軸上。呢種配置專為物件檢測、位置感應同非接觸式開關應用而設計，透過阻斷發射器同檢測器之間嘅紅外光束路徑嚟實現。

1.1 核心功能同優點

• 快速響應時間：能夠快速檢測同切換，適合高速應用。
• 高靈敏度：矽光電晶體管能夠可靠地檢測來自紅外發射器嘅信號。
• 特定截止波長：峰值發射波長 (λp) 為 940nm，針對紅外感應進行優化，同時最大限度減少可見光嘅干擾。
• 環境合規性：產品不含鉛，符合 RoHS、歐盟 REACH 同無鹵素標準 (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm)。
• 會聚光軸：並排、會聚式設計簡化咗物件喺元件之間間隙內檢測時嘅對準。

1.2 目標應用

呢個模組專為多種光電感應任務而設計，包括：

• 滑鼠同影印機機構，用於檢測移動或紙張存在。
• 軟磁碟機，用於感應磁碟插入或磁軌位置。
• 通用非接觸式開關。
• 直接安裝喺印刷電路板 (PCB) 上。

2. 技術參數深入分析

呢部分對規格書中指定嘅關鍵電氣同光學參數提供詳細、客觀嘅解讀。

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。喺呢啲條件下操作唔保證正常。

• 輸入 (紅外發光二極管)：
  • 功耗 (Pd)：25°C 時為 100 mW。喺更高環境溫度下需要降額。
  • 反向電壓 (VR)：5 V。超過呢個值可能會擊穿發光二極管結。
  • 正向電流 (IF)：60 mA 連續。
  • 峰值正向電流 (IFP)：對於佔空比為 1%、脈衝 ≤100μs 嘅情況，可達 1 A。呢個允許短暫、高強度脈衝。
• 輸出 (光電晶體管)：
  • 集電極功耗 (Pc)：80 mW。呢個限制咗集電極電流同電壓嘅組合。
  • 集電極電流 (IC)：最大 20 mA 連續電流。
  • 集電極-發射極電壓 (BV_CEO)：35 V。當基極開路時，可以施加喺晶體管兩端嘅最大電壓。
  • 發射極-集電極電壓 (BV_ECO)：6 V。發射極同集電極之間嘅最大反向電壓。
• 熱額定值：
  • 工作溫度 (T_opr)：-25°C 至 +85°C。
  • 儲存溫度 (T_stg)：-40°C 至 +85°C。
  • 引腳焊接溫度 (T_sol)：距離封裝主體 1/16 英寸 (1.6mm) 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嘅典型工作參數。

• 輸入特性 (紅外發光二極管)：
  • 正向電壓 (V_F)：喺 I_F=20mA 時，通常為 1.2V 至 1.5V。呢個對於設計限流驅動電路好重要。
  • 峰值波長 (λ_P)：940nm。呢個係紅外發光二極管發出最多光功率嘅波長。
• 輸出特性 (光電晶體管)：
  • 暗電流 (I_CEO)：喺 V_CE=20V 且無光照 (E_e=0) 時，最大為 100 nA。呢個係定義關閉狀態本底噪聲嘅漏電流。
  • 集電極-發射極飽和電壓 (V_CE(sat))：喺 I_C=0.04mA 同 I_F=40mA 時，最大為 0.4V。當晶體管用作開關時，低 V_CE(sat)係理想嘅。
  • 集電極電流 (I_C(ON))：喺 V_CE=5V 同 I_F=20mA 時，範圍從 0.04mA 到 0.9mA。呢個參數，即傳輸特性，定義咗耦合器嘅靈敏度。寬範圍表明佢係一個可能被分級嘅關鍵參數。
  • 上升/下降時間 (t_r/t_f)：喺特定測試條件下 (V_CE=2V, I_C=100μA, R_L=100Ω)，分別典型為 20μs 同 25μs。呢啲值決定咗裝置嘅最大切換頻率。

3. 性能曲線分析

規格書參考咗紅外發射器同光電晶體管嘅典型特性曲線。雖然確切圖表唔喺度複製，但會解釋佢哋嘅重要性。

3.1 紅外發射器曲線

呢啲曲線通常說明咗唔同溫度下正向電流 (I_F) 同正向電壓 (V_F) 之間嘅關係，顯示 V_F嘅負溫度係數。佢哋亦可能顯示相對輻射強度與正向電流嘅關係，以及角度輻射圖案，呢個對於理解側視式封裝中嘅光束擴散至關重要。

3.2 光電晶體管曲線

呢啲曲線對於電路設計至關重要。佢哋通常包括：

• 集電極電流 vs. 集電極-發射極電壓 (I_C-V_CE)：唔同輻照度水平（或唔同紅外發光二極管電流）嘅曲線族。呢個顯示晶體管嘅輸出特性，有助於確定負載線。
• 集電極電流 vs. 輻照度 (或 I_F)：呢個傳輸曲線量化咗靈敏度，顯示對於給定輸入光水平產生幾多輸出電流。
• 暗電流 vs. 溫度：顯示漏電流點樣隨溫度增加，呢個會影響高溫環境下嘅信噪比。

4. 機械同封裝資料

4.1 封裝尺寸

ITR20002 採用標準側視式、通孔封裝。規格書中嘅尺寸圖提供咗 PCB 佈局同機械集成嘅關鍵測量。主要特點包括引腳間距、封裝主體尺寸同光學孔徑嘅位置。備註指明，除非尺寸圖上另有說明，否則公差為 ±0.25mm。

4.2 極性識別

對於通孔封裝，極性通常由封裝嘅物理形狀（平面或凹口）或引腳長度表示。規格書圖紙應清楚標記紅外發光二極管嘅陽極同陰極，以及光電晶體管嘅集電極同發射極。正確嘅極性對於裝置操作同防止損壞至關重要。

5. 應用同設計指引

5.1 典型應用電路

基本應用涉及用連接到電壓源嘅限流電阻驅動紅外發光二極管。光電晶體管通常以共發射極配置連接：集電極通過負載電阻 (R_L) 上拉到電源電壓，發射極接地。輸出信號取自集電極。R_L嘅值會影響輸出電壓擺幅、速度同電流消耗。較細嘅 R_L提供更快切換但較細電壓擺幅；較大嘅 R_L提供較大擺幅但響應較慢。

5.2 設計考慮因素

• 對準：並排、會聚軸設計意味著敏感檢測區域喺發射器同檢測器之間嘅間隙中。物件路徑嘅精確機械對準對於可靠操作係必要嘅。
• 抗環境光能力：雖然外殼中嘅 940nm 濾光片有幫助，但強烈嘅環境紅外光源（陽光、白熾燈泡）可能會使光電晶體管飽和。使用調製紅外信號同同步檢測可以大大提高抗干擾能力。
• 電流驅動：為咗長期可靠性，喺建議嘅 I_F（例如，20mA）或以下操作紅外發光二極管。以更高電流（喺 I_FP限制內）脈衝驅動發光二極管可以增加感應範圍或信號強度。
• 輸出接口：光電晶體管輸出可以直接饋入微控制器嘅數字輸入（帶適當上拉），或者喺模擬應用中饋入比較器以進行精確閾值檢測。

6. 包裝同訂購資料

6.1 標籤規格

產品標籤包含幾個代碼：

• CPN：客戶部件編號。
• P/N：製造商產品編號 (ITR20002)。
• QTY：包裝內數量。
• CAT / HUE / REF：呢啲可能係內部用於參數分級嘅代碼，例如發光強度 (CAT)、主波長 (HUE) 同正向電壓 (REF)。
• LOT No：可追溯批次號。

6.2 包裝規格

標準包裝係每袋 150 件，每盒 5 袋，每箱 10 盒。呢個資訊對於庫存規劃同生產線供料至關重要。

7. 技術比較同定位

ITR20002 代表咗一種經典、具成本效益嘅物件檢測解決方案。佢嘅關鍵區別在於其特定嘅側視式機械外形同會聚光軸，專為檢測通過特定槽口或間隙嘅物件而設計。同反射式感應器相比，佢提供更高可靠性同一致性，因為佢較少依賴目標物件嘅反射率。同發射器同檢測器相對嘅透射式感應器相比，佢允許更緊湊嘅機械設計，物件喺單一模組內阻斷光束。940nm 波長係一個常見標準，喺元件可用性、成本同環境光抑制之間提供良好平衡。

8. 常見問題 (FAQ)

8.1 典型感應距離或者間隙係幾多？

規格書將 I_C(ON)測試條件指定為反射器距離 5mm。呢個表明裝置針對極短距離檢測進行咗優化，可能喺幾毫米範圍內。實際可用間隙取決於紅外發光二極管嘅驅動電流、接收器電路嘅靈敏度同所需信號餘量。

8.2 點樣保護裝置免受電氣瞬變影響？

對於紅外發光二極管，一個簡單嘅串聯電阻通常就足夠。對於喺嘈雜環境中操作嘅光電晶體管，考慮喺集電極同發射極之間添加一個細電容器（例如，1-10nF）以濾除高頻噪聲，但要記住呢個會減慢響應時間。對於惡劣工業環境，輸入/輸出線上可能需要額外嘅外部鉗位二極管或 TVS 二極管。

8.3 可唔可以用喺旋轉開槽圓盤上做速度感應？

可以，呢個係一個常見應用。最大切換頻率將受上升/下降時間（典型約 20-25μs）限制，理論上允許頻率高達約 20 kHz。實際上，由於電路同佔空比限制，頻率會更低。確保圓盤上嘅槽口同間隙足夠寬，以允許光電晶體管完全開啟同關閉。

9. 工作原理

ITR20002 基於透射光阻斷原理操作。內部紅外發光二極管 (IRED) 被正向偏置，使其以 940nm 嘅峰值波長發光。位於會聚軸上嘅 NPN 矽光電晶體管，當冇任何物件阻擋路徑時，通常會接收到呢啲輻射。具有足夠能量嘅光子撞擊光電晶體管嘅基極區域，產生電子-空穴對。呢個光電流充當基極電流，然後被晶體管嘅電流增益（β）放大，產生大得多嘅集電極電流。當一個不透明物件放置喺發射器同檢測器之間嘅間隙時，光路被阻斷。光電流停止，晶體管關閉，導致集電極電流下降到非常低嘅值（暗電流）。集電極電流嘅呢種開/關變化提供咗一個指示物件存在或不存在嘅數字信號。

10. 免責聲明同可靠性備註

呢份技術文件中提供嘅資訊基於原始規格書。製造商嘅關鍵免責聲明同備註包括：

• 規格同材料可能會更改。
• 產品自出貨之日起 12 個月內符合已發布嘅規格。
• 圖表同典型值僅供參考，唔保證。
• 喺絕對最大額定值之外操作可能導致永久損壞。
• 未經明確授權，產品唔適用於安全關鍵、軍事、航空、汽車、醫療或生命維持應用。