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SFH 9221

Reflexlichtschranke mit VCSEL-Sender

Reflective Interrupter with VCSEL-Emitter

2004-08-30 1

Wesentliche Merkmale

• Großer Arbeitsabstand (2-10mm)

• IR-GaAs-VCSEL (Vertical Cavity Surface

Emitting Laser)in Kombination mit einer

Si-Fotodiode

• Enge Strahlverteilung des Senders

• Tageslichtsperrfilter

Anwendungen

• Positionssensor

• Endabschaltung

• Drehzahlüberwachung, -regelung

• Bewegungssensor

• Strichcodeleser

Typ

Type Bestellnummer

Ordering Code IP [µA]

(IF = 8 mA, VR = 5 V, d = 5 mm) (see note on page 5)

SFH 9221 Q62702-P5468 1 <

Beim Betrieb dieses Bauteils sind die Sicherheitsvorschriften für die Laserklasse 1M nach

IEC 60825-1 Am. 2 zu beachten.

Operating this device the safety instructions for laser class 1M according to IEC 60825-1 Am.

2 have to be observed.

ATTENTION - Observe Precautions For Handling - Electrostatic Sensitive Device

Features

• Long operating distance (2-10mm)

• IR-GaAs-VCSEL (Vertical Cavity Surface

Emitting Laser) in combination with a Silicon

photodiode

• Narrow beam characteristics of the emitter

• Daylight cut-off filter

Applications

• Position sensor

• End position switch

• Speed monitoring and regulating

• Motion sensor

• Bar Code reading

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SFH 9221

Grenzwerte

Maximum Ratings

Bezeichnung

Parameter Symbol

Symbol Wert

Value Einheit

Unit

Sender (GaAs-VCSEL-Diode)

Emitter (GaAs VCSEL diode)

Sperrspannung

Reverse voltage VR3V

Vorwärtsgleichstrom

Forward current IF10 mA

Verlustleistung

Power dissipation Ptot 25 mW

Empfänger (Si-Fotodiode)

Detector (silicon photodiode)

Sperrspannung

Reverse Voltage VR20 V

Verlustleistung

Total power dissipation Ptot 150 mW

Reflexlichtschranke

Reflective Interrupter

Lagertemperatur

Storage temperature range Tstg – 40 … + 85 °C

Betriebstemperatur

Operating temperature range Top – 40 … + 85 °C

Elektrostatische Entladung

Electrostatic discharge ESD 400 V

Umweltbedingungen / Environment conditions 3 K3 acc. to EN 60721-3-3 (IEC 721-3-3)

SFH 9221

2004-08-30 3

Kennwerte (TA = 25 °C)

Characteristics

Bezeichnung

Parameter Symbol

Symbol Wert

Value Einheit

Unit

Sender (GaAs-VCSEL Diode)

Emitter (GaAs-VCSEL diode)

Wellenlänge der Strahlung

Wavelength at peak emission

IF = 8 mA, tp = 20 ms

λpeak 850 nm

Spektrale Bandbreite bei 50% von Imax

Spectral bandwidth at 50% of Imax

IF = 8 mA

∆λ 1nm

Abstrahlwinkel

Half angle

IF = 10 mA

ϕ± 15 Grad

deg.

Schwellenstrom1)

Threshold current1) Ith 2.6 (<5) mA

Durchlaβspannung

Forward voltage

IF = 10 mA

VF1.8 (≤ 2.3) V

Sperrstrom

Reverse current

VR = 3 V

IR 0.01 (≤ 1) µA

Kapazität

Capacitance

VR = 0 V, f = 1 MHz

CO25 pF

Wärmewiderstand2)

Thermal resistance2) RthJA 1500 K/W

Empfänger (Si-Fotodiode)

Detector (silicon photodiode)

Wellenlänge der max. Fotoempfindlichkeit

Wavelength of max. sensitivity λS max 900 nm

Dunkelstrom, VR = 10 V

Dark current IR 50 (≤ 5000) pA

Kapazität, VR = 0 V, f = 1 MHz, E = 0

Capacitance C013 pF

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SFH 9221

Reflexlichtschranke

Reflective Interrupter

Fotostrom

Photocurrent

Kodak neutral white test card, 90% Reflexion

IF = 8 mA; VR = 5 V; d = 5 mm

(see note on page 5)

IP min. 1µA

1) Der VCSEL emittiert nur bei Flussströmen größer als Ith

1) VCSEL only emits at forward currents higher than Ith

2) Montage auf PC-Board mit > 5 mm2 Padgröβe

2) Mounting on pcb with > 5 mm2 pad size

Kennwerte (TA = 25 °C)

Characteristics (cont’d)

Bezeichnung

Parameter Symbol

Symbol Wert

Value Einheit

Unit

OHM02257

Reflector

with 90% reflexion

(Kodak neutral white

test card)

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Schaltzeiten (TA = 25 °C, VR = 5 V, IP = 1.5 µA1), RL = 50 Ω)

Switching Times

Bezeichnung

Parameter Symbol

Symbol Wert

Value Einheit

Unit

Anstiegzeit

Rise time tr10 ns

Abfallzeit

Fall time tf10 ns

1) IP eingestellt über den Durchlaβstrom der Sendediode, den Reflexionsgrad und den Abstand des Reflektors vom

Bauteil (d)

1) IP as a function of the forward current of the emitting diode, the degree of reflection and the distance between

reflector and component (d)

Anm.: Es wird empfohlen die Lichtschranke bei dem spezifizierten Arbeitpunkt von ca. 8mA für den Emitter

einzusetzten, weil andere Betriebsströme zu einem größeren Streubereich beim Koppelfaktor führen. Der

Abgleich erfolgt über den Ar beitswiderstand am Detektor.

Von einem Einsatz der Lichtschranke mit glänzenden oder gar spiegelnden Oberflächen wird abgeraten. Die

Abstrahlcharakteristik des Senders ändert sich sowohl über die Temperatur als auch mit dem Flußstrom

stärker als bei Standardemittern und führt somit e benfalls zur Erhö hung des Streub ereichs beim Kopp elfaktor.

Bei diffuser Streuung ist dieser Einfluß jedoch gering, und kann für die meisten Anwendungen vernachlässigt

werden.

Note: It is recomended to use the interrupter at the specified emitter current of about 8mA, as other operating currents

lead to a larger coupling factor variation. The tuning is done using the operating resistor on the detector side.

It is not recomended to use the interrupter in combination with shiny or mirror like surfaces. Changes in

temperatures and operating current are having a bigger influence on th e radiation characteristic as it is the case

for standard emitters. This means a higher variance of th e coupling factor. For diffuse surfaces the mentio ned

influence is low, and can be neglected for most of the applications.

IfRL

OUT

GND

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Photocurrent

Kodak 90%

Max. Permissible Forward Current

IF = f (TA)

Target Radiation characteristics

Ιrel = f (ϕ) IF =10mA

Ipmax

---------- fd()=

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

0 5 10 15 20

IC;rel

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

020406080100

°C

0˚

1.0

0.6

0.8

0.2

0˚

0.4

100˚

80˚

90˚

0.81.0 0.6 0.4

60˚

70˚

50˚

40˚ 30˚ 20˚

10˚

20˚ 40˚ 60˚ 80˚ 100˚ 120˚

OHF00144

Relative Spectral Sensitivity

Forward Current

IF = f (VF)

OHF00143

10-3

-2

-1

100

101

102

0.5 1 1.5 2 2.5V

Dark Current

Threshold Current Ith = f (TΑ)

OHF00145

20 40 60 80 100˚C

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

SFH 9221

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Maßzeichnung

Package Outlines

Maße werden wie folgt angegeben: mm (inch) / Di mensions are specified as follows: mm (inch).

3.4 (0.134)

3.0 (0.118)

5.8 (0.228)

6.2 (0.244)

0.15 (0.006)

0.13 (0.005)

0...0.1 (0...0.004)

2.1 (0.083)

1.7 (0.067)

GPLY0505

4.2 (0.165)

3.8 (0.150)

0.3 (0.012)

0.5 (0.020)

Raster (spacing)

(0.1 (0.004) typ.)

0.2 MA

Sender/Emitter

0.1 MB

2.54 (0.100)

1.27 (0.050)

(5˚)

(0.05 (0.002) typ.)

(1.2 (0.047) typ.)

(0.47 (0.019) typ.)

Empfänger/Receiver

Chip Positionen

Type 1 2 3 4 5 6

SFH 9221 Anode(E) – Anode(S) Cathode(S) – Cathode(E)

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SFH 9221

Empfohlenes Lötpaddesign IR-Reflow Löten

Recommended Solder Pad IR REflow Soldering

Maße werden wie folgt angegeben: mm (inch) / Dimensions are specified as follows: mm (inch).

Solder resist

Lötstopplack

Cu-area >5 mm

Cu-Fläche >5 mm

OHPY0030

3.9 (0.154)

1.2 (0.047)

1.27 (0.050)

0.6 (0.024)

1.27 (0.050)

Paddesign

Wärmeableitung

for improved

für verbesserte

Padgeometrie

Heat dissipation

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Bitte Verarbeitungshinwe is e für SMT-Bauelemente beachten!

Please observe the handling guidelines for SMT devices!

IR-Reflow Lötprofil (nach IPC 9501)

IR Reflow Soldering Profile (acc. to IPC 9501)

Löthinweise

Soldering Conditions

Bauform

Type Drypack

Level acc.

IPS-stand.

020

Tauch-, Schwalllötung

Dip, Wave Soldering Reflowlötung

Reflow Soldering Kolbenlötung

Iron Soldering

Peak Temp.

(solderbath) Max. Time in

Peak Zone Peak Temp.

(package

temp.)

Max. Time

in Peak

Zone

(Iron temp.)

SFH 9221 4 n. a. – 245 °C 10 sec. n.a.

OHLY059

050 100 150 200 2

100

150

200

250

300

240-245 C

10-40 s

183 C

120 to 180 s

defined for Preconditioning: up to 6 K/s

ramp-down rate up to 6 K/s

ramp-up rate up to 6 K/s

defined for Preconditioning: 2-3 K/s

2004-08-30 10

SFH 9221

Gurtung / Polarität und Lage siehe Dokument: Short Form Katalog: Gurtung und

Verpackung - SMT-Bauelemente - Gehäuse:SMT RLS

Methode of Taping / Polarity and Orientation see document: Short Form Catalog: Tape and Reel -

SMT-Components - Package: SMT-RLS

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components 1 may only be used in life-s upport dev ices or s ystem s 2 with the express written approv al o f OSRAM OS.

1 A critical component is a component used in a life-support device or system whose failure can reasonably be expected

to cause the failure of that life-support devic e or system, or to a ffect its safety or e ffectiveness of that device or system.

2 Life support devices or syste ms are intended (a) to be im planted in the human body, or (b) to sup port and/or maintain

and sustain human life. If they fail, it is reasonable to assume that the health of the us er may be endangered.