ITR8402-F-A 光电断续器规格书 - 尺寸 4.0x2.0x3.0mm - 正向电压 1.2V - 峰值波长 940nm - 中文技术文档

1. 产品概述

ITR8402-F-A 是一款紧凑型光电断续器模块，专为非接触式传感应用而设计。它集成了一个红外发射二极管和一个硅光电晶体管，两者在黑色热塑性塑料外壳内沿会聚光轴对齐。其基本工作原理是，在正常情况下，光电晶体管接收红外发射二极管发出的红外辐射。当不透明物体阻断发射器和检测器之间的光路时，光电晶体管停止接收信号，从而实现物体检测或位置传感。

该器件的关键特性包括快速响应时间、高灵敏度以及940nm的峰值发射波长（位于可见光谱之外，可最大限度减少环境光干扰）。该器件采用无铅材料制造，并符合RoHS和欧盟REACH等相关环保法规。

2. 技术参数详解

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久损坏的极限。在此条件下工作不保证性能。

• 输入（红外发射二极管）：在25°C或以下自由空气温度下，功耗为75 mW。最大反向电压为5V，最大正向电流为50 mA。
• 输出（光电晶体管）：集电极功耗为75 mW。最大集电极电流为20 mA。集电极-发射极电压为30V，发射极-集电极电压为5V。_CEO) is 30V, and the emitter-collector voltage (BV_ECO) is 5V.
• 环境：工作温度范围为-25°C至+85°C。存储温度范围为-40°C至+85°C。引脚焊接温度不得超过260°C，持续时间不超过5秒，测量点距封装本体3mm。_opr) range is -25°C to +85°C. Storage temperature (T_stg) range is -40°C to +85°C. Lead soldering temperature (T_sol) must not exceed 260°C for a duration of 5 seconds or less, measured 3mm from the package body.

2.2 光电特性

这些参数在环境温度为25°C时测量，定义了器件的典型性能。_a) of 25°C and define the typical performance of the device.

• 输入（红外发射二极管）：在正向电流为20mA时，典型正向电压为1.2V，最大值为1.5V。在反向电压为5V时，最大反向电流为10 µA。峰值波长为940nm。_F) is 1.2V at a forward current (I_F) of 20mA, with a maximum of 1.5V. Reverse current (I_R) is a maximum of 10 µA at V_R=5V. The peak wavelength (λ_P) is 940nm.
• 输出（光电晶体管）：在零辐照度、集电极-发射极电压为20V时，最大暗电流为100 nA。在辐照度为1 mW/cm²、集电极电流为2mA时，最大集电极-发射极饱和电压为0.4V。_CEO) is a maximum of 100 nA at V_CE=20V with zero irradiance. The collector-emitter saturation voltage (V_CE(sat)) is a maximum of 0.4V when the collector current (I_C) is 2mA under an irradiance (E_e) of 1 mW/cm².
• 传输特性：在集电极-发射极电压为5V、正向电流为20mA时，最小集电极电流为0.5 mA。在测试条件为集电极-发射极电压5V、集电极电流1mA、负载电阻1 kΩ时，典型上升时间和下降时间均为15 µs。_C(ON)) is 0.5 mA when V_CE=5V and I_F=20mA. The typical rise time (t_r) and fall time (t_f) are both 15 µs under test conditions of V_CE=5V, I_C=1mA, and a load resistor (R_L) of 1 kΩ.

3. 性能曲线分析

规格书提供了红外发射器和光电晶体管的典型特性曲线。这些曲线对于理解器件在不同条件下的行为至关重要。

3.1 红外发射器特性

这些曲线说明了正向电流与正向电压之间的关系，这对于设计驱动电路至关重要。它们还显示了集电极功耗随环境温度升高而降额的情况，这对热管理至关重要。光谱灵敏度曲线确认了940nm处的峰值发射。

光电晶体管的光谱灵敏度曲线显示了其在不同波长下的响应度，其峰值灵敏度通常与红外发射器的940nm输出对齐，确保了最佳的耦合效率。

4. 机械与封装信息

4.1 封装尺寸

ITR8402-F-A 采用紧凑的行业标准封装。关键尺寸包括整体尺寸、引脚间距和光学孔径的位置。除非另有说明，所有尺寸均以毫米为单位，标准公差为±0.3 mm。引脚间距在引脚从封装本体伸出的位置测量。

4.2 极性识别

该元件设计用于通孔安装。在PCB布局和组装过程中，必须仔细观察引脚配置，以确保红外发射二极管的阳极和阴极以及光电晶体管的集电极和发射极正确连接。

5. 焊接与组装指南

5.1 引脚成型

如果需要引脚成型，必须在焊接前进行。弯曲点应距环氧树脂封装底部至少3mm，以避免应力引起的损坏。弯曲时必须固定引脚，且不得触碰或对封装本身施加应力。引脚切割应在室温下进行。

If lead forming is required, it must be performedbeforesoldering. Bending should occur at a minimum distance of 3mm from the bottom of the epoxy package to avoid stress-induced damage. The leads must be secured during bending, and the package itself should not be touched or stressed. Cutting of leads should be done at room temperature.

5.2 焊接工艺

必须小心进行焊接，以防止热或机械损坏。

• 手工焊接：烙铁头最高温度为300°C（适用于最大额定功率30W的烙铁）。每个引脚的焊接时间不应超过3秒。焊点距环氧树脂球体至少保持3mm距离。
• 波峰焊/浸焊：最高预热温度为100°C，持续时间不超过60秒。焊锡槽温度不应超过260°C，停留时间最长5秒。距环氧树脂球体3mm的规则同样适用。

规格书提供了推荐的焊接温度曲线，强调受控的升温、定义的峰值温度平台和受控的冷却阶段。不建议快速冷却。焊接（浸焊或手工焊）不应超过一次。焊接后，在器件恢复到室温之前，应防止其受到机械冲击。

5.3 清洁与存储

禁止对组装好的器件进行超声波清洗，因为这可能导致内部损坏。存储时，器件应保存在10-30°C、相对湿度70%或更低的环境中。在原装运输包装中的建议存储寿命为3个月。如需更长时间存储，建议使用氮气环境，温度10-25°C，相对湿度20-60%。一旦开封，器件应在24小时内使用，任何剩余的元件应及时重新密封。

6. 包装与订购信息

标准包装规格为每管90件，每盒48管，每箱4盒。包装标签包含客户零件号、零件号、包装数量、等级、参考号和批号等字段。

7. 应用建议

7.1 典型应用场景

ITR8402-F-A 非常适合各种非接触式传感和开关应用，包括但不限于：电脑鼠标和复印机中的位置传感、扫描仪和软盘驱动器中的纸张检测、打印机中的边缘检测以及通用物体检测。其通孔封装使其适用于广泛的消费类和工业电子产品中的直接电路板安装。

7.2 设计注意事项

在设计使用此光电断续器时，以下几个因素至关重要：

• 电路设计：必须为红外发射二极管串联限流电阻，使其在规定的正向电流范围内工作。光电晶体管输出通常需要一个上拉电阻，以在光束未被阻断时定义逻辑高电平。_F). The phototransistor output typically requires a pull-up resistor to define the logic high level when the beam is uninterrupted.
• 机械集成：PCB孔必须与元件引脚精确对齐，以避免安装应力。发射器和检测器之间的槽口必须保持畅通，无遮挡和污染。
• 热管理：必须考虑红外发射二极管和光电晶体管的功耗，尤其是在高环境温度下。请参考降额曲线以获取指导。
• 抗环境光干扰：虽然940nm波长和外壳提供了一定的抗干扰能力，但设计系统在受控光环境下工作或使用调制的红外信号，可以增强在恶劣条件下的可靠性。

8. 技术对比与差异化

ITR8402-F-A 在速度、灵敏度和尺寸之间取得了平衡。其15µs的快速响应时间使其适用于需要快速检测的应用，例如编码器或高速计数。高灵敏度使其即使在较低驱动电流或多尘环境中也能可靠工作。与更专业或反射式传感器相比，其标准封装中的并排会聚轴设计为许多常见的传感需求提供了经济高效的解决方案。

9. 常见问题解答

9.1 典型的传感距离或间隙是多少？

规格书未指定最大传感间隙。此参数在很大程度上取决于施加到红外发射二极管的电流、特定光电晶体管的灵敏度、所需的输出信号摆幅以及阻断物体的特性（不透明度、尺寸）。需要针对每个应用进行经验性确定。

9.2 我可以在阳光下使用此传感器吗？

直射阳光含有大量红外辐射，可能使光电晶体管饱和，导致工作不可靠。对于户外或高环境光应用，强烈建议增加额外的屏蔽、光学滤波，或使用带同步检测的调制红外信号。

9.3 为什么上升/下降时间是用1kΩ负载指定的？

光电晶体管的开关速度受其结电容和负载电阻形成的RC时间常数影响。使用标准负载指定它，可以在器件之间进行一致的比较。使用不同的负载电阻将改变有效的上升和下降时间。

10. 实际设计与使用案例

10.1 案例研究：打印机卡纸检测

在此应用中，沿纸张路径放置多个 ITR8402-F-A 传感器。红外光束通常因纸张存在而被阻断。当光束在两个传感器之间保持未阻断（光电晶体管导通）的时间超过预期的传输时间，或者在不应有纸张的传感器处被阻断（光电晶体管关断）时，即检测到卡纸。快速响应时间确保了及时检测，防止损坏。

10.2 案例研究：用于电机速度控制的旋转编码器

连接到电机轴的带槽圆盘在 ITR8402-F-A 的发射器和检测器之间旋转。当槽口穿过光束时，它们会从光电晶体管产生脉冲输出。这些脉冲的频率与电机的转速成正比。15µs的响应时间使得即使在高转速下也能进行精确的速度测量。

11. 工作原理

光电断续器是一种独立的元件，将红外光源和光电探测器组合在一个封装内，两者隔着物理间隙相对放置。红外发射二极管正向偏置以发射不可见的红外光。对面的光电晶体管充当光控开关。当没有光照射到它时（暗电流极小），其集电极-发射极电阻非常高（处于"关断"状态）。当红外光照射其基区时，会产生电子-空穴对，有效地偏置晶体管，允许显著的集电极电流流动，使其"导通"。放置在间隙中的物体会阻挡光线，使光电晶体管关断。这个数字开/关信号用于检测。

12. 技术趋势

光电断续器的核心技术已经成熟，但趋势集中在小型化（更小的SMD封装）、用于数据传输应用的更高速度，以及在封装内集成附加电路（如施密特触发器或放大器），以提供更清晰的数字输出信号并提高抗噪能力。对于电池供电的物联网设备，也存在降低工作电流的趋势。用于抑制环境光的调制光检测基本原理，仍然是稳健工业和汽车应用开发的关键领域。