LTH-301-07 槽型光电断路器规格书 - 尺寸4.0x3.2x2.5mm - 正向电压1.2V - 功耗80mW - 中文技术文档

1. 产品概述

LTH-301-07是一款紧凑型槽式光电断路器模块，专为非接触式开关应用而设计。它将一个红外发光二极管（LED）和一个光电晶体管集成在单一外壳内，并由一个物理间隙隔开。其基本工作原理是阻断从发射器到探测器的红外光束。当不透明物体进入槽口时，它会阻断光路，导致光电晶体管的输出状态发生变化。与机械开关相比，这提供了一种可靠、无磨损的传感机制。

其核心优势包括：由于没有活动部件而具有的高可靠性、适用于检测快速运动的高速开关速度以及精确的位置传感。该器件设计用于直接PCB安装或与双列直插式插座配合使用，在组装方面提供了灵活性。典型的目标市场和应用涵盖办公自动化设备，如传真机、复印机、打印机和扫描仪，用于纸张检测、边缘感应和位置编码。

2. 深入技术参数分析

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应力极限。不保证在这些条件下运行。

• 输入LED：最大连续正向电流为50 mA。在脉冲条件下（300 pps，10 μs脉冲宽度），峰值正向电流可达1 A。最大功耗为80 mW，反向耐压限制为5 V。
• 输出光电晶体管：集电极-发射极电压额定值为30 V，而发射极-集电极电压为5 V。最大集电极电流为20 mA，功耗限制为100 mW。
• 热极限：工作温度范围规定为-25°C至+85°C，存储温度范围更宽，为-40°C至+100°C。在距离外壳1.6mm处测量时，引脚焊接温度不得超过260°C，持续5秒。

2.2 电气和光学特性

这些参数定义了器件在环境温度（TA）为25°C的正常工作条件下的性能。

• 输入LED正向电压（V_F）：在正向电流（I_F）为20 mA驱动时，典型值为1.2 V，最大值为1.6 V。此低电压适用于低功耗逻辑电路。
• 输出光电晶体管暗电流（I_CEO）：当无光入射时，在V_CE=10V条件下，保证泄漏电流小于100 nA，确保了良好的“关断”状态。
• 耦合器性能：关键参数是导通状态集电极电流（I_C(ON)），当LED以I_F=20mA驱动且V_CE=5V时，保证至少为0.6 mA。在这些条件下，集电极-发射极饱和电压（V_CE(SAT)）最大为0.4 V，表明其具有良好的低电阻“导通”状态。
• 开关速度：响应时间由上升时间（T_r）和下降时间（T_f）表征。典型值分别为3 μs和4 μs，最大值分别为15 μs和20 μs。此速度足以满足许多中速传感和计数应用。

3. 机械和封装信息

该器件采用标准通孔封装。规格书中提供了外形尺寸图，所有尺寸均以毫米为单位。主体主要尺寸（不包括引脚）约为长4.0mm、宽3.2mm、高2.5mm。槽口间隙宽度是决定可检测物体尺寸的关键尺寸。引脚间距适用于标准双列直插式安装。极性由外壳的物理形状和/或标记指示；较长的引脚通常对应LED的阳极。必须查阅尺寸图以确定槽口相对于PCB边缘和其他元件的精确位置，这一点至关重要。

4. 焊接和组装指南

4.1 焊接工艺

正确的焊接对于防止塑料外壳和内部元件损坏至关重要。外壳不得浸入焊料中。在器件处于高温状态进行焊接时，不得对引脚施加任何外部应力。

• 手工焊接（烙铁）：推荐最高温度为350°C，每个引脚的焊接时间不超过3秒。烙铁头应距离外壳基座至少2mm。
• 波峰焊：推荐特定的焊接曲线。预热温度不应超过100°C，持续时间不超过60秒。焊料波峰温度最高应为260°C，接触时间为5秒或更短。浸入位置必须确保焊料不会上升到距离外壳基座2mm以内。

4.2 存储条件和保质期

为保持可焊性和器件完整性，规定了严格的存储条件。理想的存储环境是温度低于30°C，相对湿度低于70%。元件应在交货日期后3个月内组装。如需在原包装中长期存储，应将其存放在带有干燥剂的密封容器或氮气环境干燥器中，但不得超过一年。一旦防潮袋打开，元件必须在受控环境（温度<25°C，相对湿度<60%）下在3个月内使用。应避免在高湿度环境下发生快速温度变化，以防止冷凝，冷凝会导致引脚氧化。如果存储条件未满足，使用前需要进行可焊性评估。

5. 应用说明和设计注意事项

5.1 典型应用电路

最常见的配置是将光电断路器用作数字开关。一个限流电阻与输入LED串联，其阻值根据电源电压（V_CC）、所需正向电流（I_F，例如20mA）和LED的正向电压（V_F~1.2V）计算得出：R_limit= (V_CC- V_F) / I_F。输出光电晶体管通常通过一个上拉电阻（R_L）从集电极连接到V_CC。发射极接地。当光路畅通时，光电晶体管导通，将集电极输出电压拉低（接近V_CE(SAT)）。当光路被阻断时，光电晶体管关断，输出被R_L拉高。R_L的值同时影响输出电压摆幅和开关速度；较低的值提供更快的速度，但电流消耗更高。

5.2 设计注意事项

• 抗环境光干扰：由于该器件使用调制红外光（由其快速开关速度暗示），因此对稳定的环境光具有良好的抑制能力。然而，对于关键应用，可能需要额外的屏蔽或外壳设计来阻挡直射阳光或其他强红外光源。
• 物体特性：传感可靠性取决于物体对红外波长的阻光性。透明或高反射材料可能无法可靠地阻断光束。
• 对准：为确保操作一致性，需要将物体路径与槽口进行精确的机械对准。槽口宽度定义了可靠触发所需的最小物体尺寸。
• 去抖动：电气输出可能需要软件或硬件去抖动，特别是与可能发生抖动或振动的机械部件一起使用时。

6. 性能曲线和图形数据

规格书引用了典型的特性曲线，这些曲线对于详细的设计分析至关重要。虽然具体图表未在文本中复制，但它们通常包括：

• 正向电流与正向电压关系曲线（I_F-V_F）：显示输入LED的特性关系，有助于计算不同驱动电流下的精确压降。
• 集电极电流与集电极-发射极电压关系曲线（I_C-V_CE）：以入射光强度（或LED驱动电流）为参数的输出光电晶体管曲线族。此图对于确定工作点和负载电阻值至关重要。
• 电流传输比（CTR）与正向电流关系曲线：CTR是输出集电极电流与输入LED电流之比（I_C/I_F）。此曲线显示了效率如何随驱动电流变化，有助于优化功耗和输出信号强度的设计。
• 温度依赖性：显示正向电压、集电极电流或CTR等参数在工作温度范围内如何变化的曲线。这对于确保在非环境温度下的可靠运行至关重要。

7. 常见问题解答（FAQ）

7.1 光电断路器和光电反射器有什么区别？

光电断路器（或透射式传感器）的发射器和探测器面对面放置，中间有一个间隙。当物体阻挡光束时被检测到。光电反射器（或反射式传感器）的发射器和探测器并排放置，面向同一方向。当物体将发射的光反射回探测器时被检测到。LTH-301-07是一款槽型光电断路器。

7.2 我可以不用限流电阻，直接用电压驱动LED吗？

不可以。LED是电流驱动器件。将其直接连接到超过其正向电压的电压源会导致过大电流流过，可能将其烧毁。必须串联一个电阻来设定工作电流。

7.3 为什么存储湿度条件如此重要？

电子元件的塑料封装会从空气中吸收湿气。在高温焊接过程中，这些吸收的湿气会迅速膨胀，导致内部分层、开裂或“爆米花”现象，从而损坏器件。规定的存储条件和烘烤要求（如果暴露）就是为了防止这种情况发生。

7.4 如何选择光电晶体管上拉电阻（R_L）的值？

选择涉及权衡。较小的R_L提供更快的上升时间（因为它能更快地对电路电容充电）和更强的“低电平”信号，但当晶体管导通时会消耗更多功率。较大的R_L节省功率，但会减慢开关速度并导致上拉能力较弱。常见的起始值在1kΩ到10kΩ之间，但规格书中速度测量的测试条件R_L=100Ω表明它可以驱动相对较低的阻抗。