环保光敏传感器

德键电子 PGM 系列提供了设计工程师一种、经济型、高品质、高性能的 CdS 及 LDR 商业级光敏元器件,具有灵敏度高、体积小的特点,其标准尺寸有 5mm,12mm,and 20mm,PGM 的环氧树脂涂层或密闭封装,提供高品质的性能,适用于需要快速反应和良好的光谱特征。

德键环保光敏传感器,对 2856K 色温的可见光敏感高,输出电流大。它的控制距离远,静态下电流损耗小。灵敏度好,低照度下起控灵敏,强光下电流信号输出稳定。一致性好,多个光敏同时使用时均能保证感光效果一致,不误触发。符合玩具类最新环保要求。在消费类电子产品中应用领域广泛,适用性强。

贴片光敏IC传感器,具备可见光接收红外抑制,高灵敏度环保线性光敏器件。是一款具备高精度环保型可见光照度传感器,光谱响应接近人眼灵敏度的光IC。单个芯片上感光面内置电流放大器电路,可以只测量可见光波段。与传统可见光到近红外接收的硅类产品相比,该光IC具有更小的输出波动。参数可以直接替代最通用的 Cds 光敏电阻,因此本款传感器可作为硫化镉光敏电阻的环保替代品。

光敏传感器常用技术名词

最大额定值 Absolute Maximum Ratings: 每个项目的最大极限值。


工作温度 Operating Temperature (Topr): 电器电源适用温度范围。
通常当工作温度升高时,功耗降低。 另外,实际工作温度超出范围时,禁止使用电器电源。在光敏三极体 (Phototransistor) 使用的情况下,可以应用的温度不被描述为封装器件的表面温度,而是被描述为工作温度(器件周围的环境空气温度)。


储存温度 Storage Temperature (Tstg): 在存储状态下,不施加电源时允许的温度范围。


功耗 Power Dissipation (PC): 当工作温度为 25°C 时,光接收光敏三极体的容许功耗。通常,随着环境温度的升高,允许的功耗 (PC) 趋向于下降。


感光峰值波长 Peak wavelength (λp): λp 是光敏三极体最敏感的波长值,以纳米(nm)测量。光敏三极体响应来自荧光或白炽光源的波长宽范围内的光,与红外(IR)LED 光源匹配时,它们表现最佳。这是因为光敏三极体在大约 840nm 的近红外具有峰值光谱响应。


集电极电流 Collector Current (IC): 当光接收光敏三极体在 25°C 的环境温度下导通电流时,可允许的最大集电极电流在可允许的功耗 (PC) 范围内流过光敏三极体。


    击穿电压 Breakdown Voltage: (VBR):
    VBR 是集电极和发射极之间允许的最大电压。 超过最大电压可能导致光敏三极体永久性损坏。 击穿电压为 100% 筛选参数。
  • 集电极 - 发射极击穿电压 Collect-emitter breakdown voltage Bvceo: 通常为 20V 至 60V。
  • 发射极 - 集电极击穿电压 Emitter-collector breakdown voltage Bveco: 通常为 3V 至 7V。

集电极 - 发射极击穿电压 Collector to Emitter Voltage: (VCEO): 在可接收侧的光敏三极体集电极和发射器之间允许施加的最大电压,当没有正向电流流经发光侧的 led 时 (指示灯不发出光)。 一般情况下,当电源电压接近此值时,瞬态操作轨迹不能保持在实际最大工作温度允许的功耗范围内,在切换过程中,可能会发生器件超功率的破坏。 注意将电源电压保持在足够的安全范围内,以便即使在这种切换瞬间内也不会发生过多的功率损耗。


发射极 - 集电极击穿电压 Emitter to Collector Voltage (VECO): 可以施加到光接收侧的光敏三极体的允许反向电压。 通常,该电压取决于光敏三极体的发射极和基极之间的反向耐电压,或低于反向耐电压。 如果施加超过该值的反向电压,则可能发生破坏或不可恢复的损坏。


Rise Time/ Fall Time
Rise Time/ Fall Time

暗电流 Collector Dark Current (Iceo): 当光敏三极体处于黑暗中并且从集电极到发射极施加电压时,将流过一定量的电流。该电流称为暗电流。 该电流由集电极 - 基极结的漏电流与晶体管的直流电流增益组成。该电流的存在防止光电晶体管完全被视为“关闭”,或者是理想“打开”的开关。暗电流被指定为允许在给定的集电极 - 发射极测试电压下流动的最大集电极电流。暗电流是施加的集电极 - 发射极电压和环境温度间的函数关系。 暗电流随温度的升高而升高。通常在 25°C 下规定此值。关于负载电阻的值,必须在使用条件范围内考虑该电流的最大值进行设计。


集电极发射极饱和电压 Collector-Emitter Saturation Voltage (Vce(sat)): 饱和是光敏三极体的发射极基极和集电极基极结两者变为正向的状态。 从实际的角度来看,集电极 - 发射极饱和电压 Vce(sat) 是表示光电检测器近似开关 (闭合状态 )的因素。这是因为 Vce(sat) 是当检测器处于“开”状态时下降的电压。 Vce(sat) 通常是在给定的光照强度和指定的集电极电流值的情况下,允许的最大集电极发射器电压。


红外接收电流 IR Receiving Current (IL(4)): 红外线三极管起到电晶体的作用,其基本电压由撞击电晶体的光量决定。因此,它充当可变电流源。更多的 IR 光会导致更大的电流流过集电极 - 发射极引线。IL(4) 指定于 VEC = 5V, IR LED 850nm。


    上升时间/下降时间 Rise Time/ Fall Time:
  1. 脉冲上升时间 tr: 光敏三极管在规定工作条件下调节输入的脉冲光,使光敏三极管输出相应的脉冲电流至规定值,以输出脉冲前沿幅度的 10% - 90% 所需的时间。
  2. 脉冲下降时间 tf: 以输出脉冲后沿幅度的 90% - 10% 所需的时间。
  3. 脉冲延迟时间 td: 从输入光脉冲开始到输出电脉冲前沿的 10% 所需的时间。
  4. 脉冲储存时间 ts: 当输入光脉冲结束后,输出电脉冲下降到脉冲幅度的 90% 所需的时间。

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表 1 - 光电特性 (Ta=25°C) PT-IC-GC-3-PE-520

参数名称 符号 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位
亮电流 IL(1) Vcc=5V
Ev=10Lux
1.2 2.5 3.6 μA
IL(2) Vcc=5V
Ev=30Lux
3.6 7.5 10.8 μA
IL(3) Vcc=5V
Ev=100Lux
12 25 36 μA
暗电流 ID Vcc=5V/85°C
Ev=0Lux
- - 0.8 μA

分档 (组分) Binning

   表 2 - PT-IC-GC-3-PE-520 批次组分

批次组分 (Tamb = 25 °C, 除非另有规定)
参数 测试条件 组分 符号 最小值 最大值 单位
亮电流 EV = 100 lux, CIE 标准光源 A, VCE = 5 V A IPCE 12 23 μA
B IPCE 19 36 μA

图 3 - 负载电阻典型光电路
图 3 - 负载电阻典型光电路

Token 提供光电二极体和光敏三极体的环境光传感器。对于给定的辐照度,光电传感器可能会显示出由于晶片光敏性和电晶体增益的变异性,而导致的输出电流的批次变化。光电传感器的批次变化显著低微,因为它仅由光敏性的变化性引起。Token 为其环境光传感器提供光电传感器输出(组分)(表 2)。这些组不能单独订购,而是每个卷轴都标有标签 A,B 或 C,这样可以让用户选择适当的负载电阻来补偿这些宽公差。


选择负载电阻

为了最小化光感应器的输出可变性, 负载电阻 (RL) 需要根据分选标准照度进行测量组分来选择负载电阻(RL)。运行环境光感应器与三极管输出的典型光电路如图 3 所示。对于 PT-IC-GC-3-PE-520,30 lux (勒克司) 典型的输出电流为 7.5 μA。 在 100 lμx (勒克司),典型的输出电流为 25 μA 输出电流,范围为 12 μA 至 36μA。通过前面提到的组分,这 100 勒克司范围被分为两组。每个分组应使用不同的负载电阻,对于给定的勒克司水平,输出相对一致。

假设应用程序检测范围是从 10 lux 到 1000 lux。 使用 10 kΩ 负载电阻,产生 0.025 V 至2.5 V 的电压。电压的光电流等于 2.5 μA 至 250 μA。


   表 3 - 分档平均值

料号 分档 亮电流, IPCE at 100 lux (μA)
最小值 平均值 最大值
PT-IC-GC-3-PE-520 A 12 17.5 23
B 19 27.5 36

选择电阻的目的是为每个组分的平均值具有相同的输出电压,表3。


   表 4 - 分档负载电阻

分档 A 分档 B
IPCE = 17.5 μA, RL = 10 kΩ
V = 17.5 μA x 10 kΩ
V = 175 mV
0.175 V = 0.0000275 A x RL
RL = 0.175 V/0.0000275 A
RL = 6.36 kΩ

通过分档改变电阻值,PT-IC-GC-3-PE-520 容差从 12 到 36 减少为 12 到 23。


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光敏传感器总汇表

类别 缩略图 型号 红外线 颜色 感光峰值
波长
(nm)
亮电流 暗电流
10Lux 30Lux 100Lux 0Lux
Φ3 平头有边 PT-A6-BC-3-PE-520 滤红外线 深蓝透明 520 3 ~ 12 9 ~ 36 30 ~ 120 0.2Max.
PT-IC-BC-3-PE-550 滤红外线 深蓝透明 550 1.5 ~ 5.0 4.5 ~ 15 15 ~ 50 0.8Max.
PT-IC-GC-3-PE-520 滤红外线 墨绿透明 520 1.2 ~ 3.6 3.6 ~ 10.8 12 ~ 36 0.8Max.
PT-IC-AC-3-PE-550 滤红外线 亮光透明 550 7 ~ 15 21 ~ 54 70 ~ 180 0.8Max.
PT-A1-AC-3-PE-850 不滤红外线 亮光透明 850 3 ~ 6 9 ~ 18 30 ~ 60 0.1Max.
Φ5 平头有边 PT-IC-GC-5-PE-520 滤红外线 墨绿透明 520 2 ~ 6 6 ~ 18 20 ~ 60 0.8Max.
PT-IC-BC-5-PE-550 滤红外线 深蓝透明 550 2.5 ~ 5.5 7.5 ~ 16.5 25 ~ 55 0.8Max.
PT-IC-AC-5-PE-550 滤红外线 亮光透明 550 7 ~ 18 21 ~ 54 70 ~ 180 0.8Max.
PT-A2-AC-5-PE-850 不滤红外线 亮光透明 850 1.5 ~ 4.5 4.5 ~ 13.5 15 ~ 45 0.1Max.
Φ5 草帽有边 PT-A1-AC-5-HE-850 不滤红外线 亮光透明 850 4.5 ~ 9.0 13.5 ~ 27 45 ~ 90 0.1Max.
Φ5 平头无边 PT-A6-AC-5-PN-580 滤红外线 亮光透明 580 2.5 ~ 10 7.5 ~ 30 25 ~ 100 0.2Max.
PT-IC-BC-5-PN-550 滤红外线 深蓝透明 550 2.5 ~ 5.5 7.5 ~ 16.5 25 ~ 55 0.8Max.
PT-IC-AC-5-PN-580 滤红外线 亮光透明 580 1.5 ~ 5.5 4.5 ~ 16.5 15 ~ 55 0.8Max.
PT-A4-AC-5-PN-850 不滤红外线 亮光透明 850 5 ~ 12 15 ~ 36 50 ~ 120 0.1Max.
PT-A2-AC-5-PN-850 不滤红外线 亮光透明 850 1.5 ~ 4.5 4.5 ~ 13.5 15 ~ 45 0.1Max.
Φ3 圆头有边 PT-A2-AC-3-BE-850 不滤红外线 亮光透明 850 15 ~ 45 45 ~ 145 150 ~ 450 0.1Max.
PT-A2-DC-3-BE-940 不滤红外线 暗透明 940 - - - 0.1Max.
Φ5 圆头有边 PT-A2-AC-5-BE-850 不滤红外线 亮光透明 850 30 ~ 90 90 ~ 270 300 ~ 900 0.1Max.
PT-A1-FC-5-BE-940 不滤红外线 暗透明 940 - - - 0.1Max.
Φ5 圆头无边 PT-A6-AC-5-BN-520 滤红外线 亮光透明 520 5 ~ 22 15 ~ 66 50 ~ 220 0.2Max.
PT-IC-AC-5-BN-520 滤红外线 亮光透明 520 4 ~ 12 12 ~ 36 40 ~ 120 0.8Max.
PT-A1-DC-5-BN-940 不滤红外线 暗透明 940 - - - 0.1Max.
贴片式 PT-B1-DC-0603-940 滤红外线 暗透明 940 - - - 0.1Max.
PT-A8-AC-1206-850 滤红外线 亮光透明 850 0.5 ~ 1.2 1.5 ~ 3.6 5 ~ 12 0.1Max.
PT-IC-BC-3528-550 不滤红外线 深蓝透明 550 1.5 ~ 4.5 4.5 ~ 13.5 15 ~ 45 0.1Max.
PT-IC-AC-3528-520 不滤红外线 亮光透明 520 7 ~ 18 21 ~ 54 70 ~ 180 0.8Max.
PT-A1-AC-3528-850 不滤红外线 亮光透明 850 2.5 ~ 5.0 7.5 ~ 15 25 ~ 50 0.1Max.
CdS (PGM5) PGM5506 不滤红外线 环氧树脂 540 2 ~ 6 - - 0.15Min.
PGM5516 不滤红外线 环氧树脂 540 5 ~ 10 - - 0.2Min.
PGM5526 不滤红外线 环氧树脂 540 8 ~ 20 - - 1.0Min.
PGM5537 不滤红外线 环氧树脂 540 16 ~ 50 - - 2.0Min.
PGM5539 不滤红外线 环氧树脂 540 30 ~ 90 - - 5.0Min.
PGM5549 不滤红外线 环氧树脂 540 45 ~ 140 - - 10.0Min.
PGM5616D 不滤红外线 环氧树脂 560 5 ~ 10 - - 1.0Min.
PGM5626D 不滤红外线 环氧树脂 560 8 ~ 20 - - 2.0Min.
PGM5637D 不滤红外线 环氧树脂 560 16 ~ 50 - - 5.0Min.
PGM5639D 不滤红外线 环氧树脂 560 30 ~ 90 - - 10.0Min.
PGM5649D 不滤红外线 环氧树脂 560 50 ~ 160 - - 20.0Min.
PGM5659D 不滤红外线 环氧树脂 560 150 ~ 300 - - 20.0Min.
PGM5506-MP 不滤红外线 金属外壳 540 2 ~ 6 - - 0.15Min.
PGM5516-MP 不滤红外线 金属外壳 540 5 ~ 10 - - 0.2Min.
PGM5526-MP 不滤红外线 金属外壳 540 8 ~ 20 - - 1.0Min.
PGM5537-MP 不滤红外线 金属外壳 540 16 ~ 50 - - 2.0Min.
PGM5539-MP 不滤红外线 金属外壳 540 30 ~ 90 - - 5.0Min.
PGM5549-MP 不滤红外线 金属外壳 540 45 ~ 140 - - 10.0Min.
CdS (PGM12) PGM1200 不滤红外线 环氧树脂 560 2 ~ 5 - - 1.0Min.
PGM1201 不滤红外线 环氧树脂 560 4 ~ 10 - - 2.0Min.
PGM1202 不滤红外线 环氧树脂 560 8 ~ 20 - - 5.0Min.
PGM1203 不滤红外线 环氧树脂 560 18 ~ 50 - - 10.0Min.
PGM1204 不滤红外线 环氧树脂 560 45 ~ 150 - - 20.0Min.
PGM1205 不滤红外线 环氧树脂 560 140 ~ 300 - - 20.0Min.
PGM1200-MP 不滤红外线 金属外壳 560 2 ~ 5 - - 1.0Min.
PGM1201-MP 不滤红外线 金属外壳 560 4 ~ 10 - - 2.0Min.
PGM1202-MP 不滤红外线 金属外壳 560 8 ~ 20 - - 5.0Min.
PGM1203-MP 不滤红外线 金属外壳 560 18 ~ 50 - - 10.0Min.
PGM1204-MP 不滤红外线 金属外壳 560 45 ~ 150 - - 20.0Min.
PGM1205-MP 不滤红外线 金属外壳 560 140 ~ 300 - - 20.0Min.
CdS (PGM20) PGM2000 不滤红外线 环氧树脂 560 2 ~ 5 - - 1.0Min.
PGM2001 不滤红外线 环氧树脂 560 4 ~ 10 - - 2.0Min.
PGM2002 不滤红外线 环氧树脂 560 8 ~ 20 - - 5.0Min.
PGM2003 不滤红外线 环氧树脂 560 18 ~ 50 - - 10.0Min.
PGM2004 不滤红外线 环氧树脂 560 45 ~ 150 - - 20.0Min.
PGM2005 不滤红外线 环氧树脂 560 140 ~ 300 - - 20.0Min.
PGM2000-PP 不滤红外线 塑盒封装 560 2 ~ 5 - - 1.0Min.
PGM2001-PP 不滤红外线 塑盒封装 560 4 ~ 10 - - 2.0Min.
PGM2002-PP 不滤红外线 塑盒封装 560 8 ~ 20 - - 5.0Min.
PGM2003-PP 不滤红外线 塑盒封装 560 18 ~ 50 - - 10.0Min.
PGM2004-PP 不滤红外线 塑盒封装 560 45 ~ 150 - - 20.0Min.
PGM2005-PP 不滤红外线 塑盒封装 560 140 ~ 300 - - 20.0Min.

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什么是环保光敏三极体/光电晶体管 (Phototransistors)?

环保光敏三极体是光电二极管与放大器集成组合单芯片。 这个集成组合用以克服光电二极管的主要均一增益限制。现代许多应用需要来自光电检测器的输出信号比单独光电二极管产生还要大,虽然来自光电二极管的信号总是可以通过使用外部运算放大器或其他电路来放大,但是这种方法通常不如使用光电晶体管那样实用或成本有效。

光电晶体管可以看作是一个光电二极管,其输出光电流信号被馈送到晶体管的基极。当不需要作为光电检测器的器件操作时,通常基极连接,可允许设计人员使用基极电流来偏置晶体管。光电晶体管的典型增益的范围可以从 100 到 1500。光电晶体管的电流 - 电压特性与 NPN 信号晶体管类似,唯一不同的是入射光提供基极驱动电流。

环保光敏三极体的结构非常类似于光电二极管的结构。实际上,当没有针对这种操作模式进行优化时,集电极 - 基极结的光电晶体管可以用作具有相当好的光电二极管,主要的结构差异在于光电晶体管比光电二极管多两个结。

光敏三极体适用于与以人眼相似的方式检测光或亮度,它们最常见于工业照明,消费电子和汽车系统,其中可以根据环境光线条件自动调整设置。通过打开,关闭或调整功能,环境光传感器可以节省电池电量,并提供额外的安全性,而无需手动调整。德键电子提供各种各样的环境光传感器,有引脚型和表面封装贴片,光电二极管或光电晶体管输出。


环境光传感器 (Ambient Light Sensor) 有那些产品?

环境光传感器
Ambient Light Sensors
光敏电阻器 CdS Cds 优点:与人眼相似。
缺点:含镉、铅 ROHS 禁止物质。
光敏二极体
Photo Diode
Cds 优点:光二极体在单元之间的一致性相对较高。
缺点:电流输出量较低, 需要外加放大电路。
光敏三极体
Phototransistor
Cds 优点:含放大电路,光电电晶体输出电流大。
缺点:温度特性较差。
光敏 IC
Photo IC
Cds 优点:放大、逻辑控制、开关等多种集成功能
缺点:对专业产品单依赖性高。

为什么要使用环保光敏晶体管?

环保光敏晶体管是光电晶体管,光敏传感器,光电晶体管,环保光敏三极体,环境光传感器的统称。环保光敏晶体管是固态光探测器,拥有内部增益。这使得它们在相同面积基础下比光电二极管更敏感,并可用于提供类比或数位输出信号。光敏晶体管系列的探测器提供以下特点:

  • 高性价比光电检测器,检测范围从可见光到近红外。
  • 可获得 100 到 1500 的增益。
  • 适度响应时间。
  • 可用于各种包装,包括环氧涂层,转印模塑,铸造,密封包装和芯片形式。
  • 替代传统 CDS 光敏电阻,不含镉、铅等有害物质,符合欧盟 ROHS 标准。
  • 可用于几乎任何可见光或近红外光源,如 IRED,霓虹灯,荧光灯,白炽灯泡,激光器,火源,阳光等。

源照明指南

光源 照明 (Lux) ALS 电路符号
月光 0.1 Circuit symbol
60W 灯泡 @1m 50
1W MES 灯泡 @0.1m 100
荧光灯 500
明亮的阳光 30,000

滤光 Filtering

大多数光电二极体和光敏三极体具有的环氧树脂滤光功能, 可提高相对的光谱灵敏度, 使之更接近人类的眼睛的灵敏度。这有时被称为 v(λ)曲线。料号包含字母 FC 的部件号具有此环氧树脂。图 1 显示了没有环氧树脂滤光的环境光传感器,图 2 显示了带有环氧滤光的传感器。对于这种环氧树脂滤光,带宽 (λ0.5) 从 430nm 降低到 800nm 到 430nm 到 600nm。

图 1 - 无环氧滤光

图 1 - 无环氧滤光

图 2 - 环氧树脂滤光

图 2 - 环氧树脂滤光


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