光アイソレータが白いのはなぜですか？

ほとんどのオプトアイソレーター（オプトカプラー、オプトトライアック）に白いパッケージが付いていることに気づきました。何故ですか？

概要：

• 白または黒を除いて本質的に同一のオプトカプラーデバイスでは、メーカーのデータシートにスイッチング速度と熱性能の違いが示されていますが、いずれの場合も白が優れています。

• 実際のデバイスの最も注目すべき物理パラメータは、ホワイトパッケージの容量がはるかに小さいことです。静電容量が低いのは白い材料の誘電率が異なるためである可能性が高く、静電容量が小さいほどスイッチングが高速になる可能性があります。

• 引用されたデータシートには、多数の詳細な「同じグラフの白と黒」の比較曲線が用意されています。

• 白い素材の熱性能は、優れた放射特性から期待される範囲内です（熱伝導率も向上する可能性があります）。

• セラミックパッケージを使用しているため、初期のICの多くは白色でした。これは、ここで検討している材料とはかなり異なります。

データシートベースの違い

• データシートに白と黒のパッケージデータの比較が示されている、明らかに同一またはほぼ同一の部品の間には、いくつかの重要な違いから非常に重要な違いがあります。ただし、一部の製造元は、同じ業界標準部品番号の白と黒の代替品を提供しておらず、他のメーカーは選択肢を提供しています（たとえば、フェアチャイルドは4N25に白と黒を提供しています）。

色の選択肢が提供されている場合、最も顕著な違いは

• ブラックと比較して、ホワイトパッケージのスイッチング時間は1.5倍から3倍向上しました。

• 白いパッケージからのやや良い熱挙動。

  相関の緊密さは、製造業者がわずかな機械的差異を作ることによって多少損なわれますが、これはほぼ確実に関連性はありませんが、非常に少量の不確実性を残します。

実際のデータシートに基づいて確認できる違いは次のとおりです。

• 白いパッケージの方が熱特性が優れています。

  熱抵抗が低く、

  周囲温度が1度上がるごとに、部品のディレーティングを減らすことができます。

  最大許容損失はこれよりも高くなる可能性があります。

• おそらく誘電率の違いが原因で、ホワイトパッケージの出力容量への入力は低くなっています。

• 白いパッケージの方がスイッチング速度が速い。負荷抵抗によって異なります。ToffはTonよりも影響を受けましたが、どちらも大幅に異なりました。ホワイトではトンが2倍から3倍速くなります!!!

上記のすべての例は、Faichild 4N28オプトカプラーのデータシートに記載されています。

このバージョンの4N28は、白（「-M」サフィックス付き）または黒で入手できます。公開されているデータシートの違いは次のとおりです。

• 総消費電力。いずれの場合も25Cで250 mWですが、摂氏1度でディレーティングされます。

  黒-3.3 mW
  白-2.94 mW。

• DC平均順方向入力電流。これは傾向に反するように見えますが、明らかに直接熱的に関連しているわけではないことに注意してください。

  黒-100 mA
  白-60 mA

• LED-消費電力とCあたりのディレーティング。ここでも、「混合メッセージ」です。

  黒-150/2白-120 / 1.41。

• 検出器の消費電力。いずれの場合も、25 Cで150 mWですが、摂氏1度でディレーティングされます。

  黒
  -2.0 mW白-1.76 mW。

• 入力-出力絶縁電圧。奇妙な結果ですが、彼らは差別化しているようです。正弦波の場合、5300 VAC RMS = 7500 VAC_peakであることに注意してください。この「異なるが同じ」仕様の理由については議論の余地がありますが、このように指定するのは奇妙で誤解を招きます。純粋な正弦波の場合、これらの仕様は同じですが、1つは1分間、もう1つは1秒間です。

  黒-5300 VAC RMS、60 Hz、1 分

  白-7500 VACピーク、60 Hz、1 秒

• 絶縁容量。これは一部のアプリケーションにとって重要であるように見えますが、それらはそれぞれわずかに異なる仕様であり、特定の比較を妨げています。白の値は黒の値のわずか40％であり、有意性が高いようですが、白の最大値は白の標準の1000％ですが、黒の標準は明記されていません。ずさんな。

  黒-通常0.5 pF

  白-通常0.2 pF、最大2 pF

• パッケージの寸法。ああ！ばか。

  黒と白のバージョンには独自のパッケージ仕様があり、スルーホール、SMD、および0.4 "間隔の各バージョンの寸法の多くには、さまざまな小さな寸法の違いがあります。

• 絶対電流転送率-CTR。

  数値データに白と黒の違いはありません。

  これは、相対CTRデータから導き出される可能性のある推論に基づいて間違っているようです。

• 正規化された電流伝達率-CTR。ばかげたようです。

  グラフの軸は異なるスケールです（非常に悪い習慣）
  10 mAでCTR = 1相対に正規化すると、完全な比較ができなくなります。
  黒のピークは白よりも10 mA 高く、mAが低くなります。

• スイッチング速度。Ton、Toff、Trise、Tfall。グラフ8ページ。これらは、負荷抵抗、特にTrとToffによって変化します。これらは、プルアップ抵抗の時定数とデバイス容量に依存します。

• 標準的な負荷抵抗値（1k〜10k）では、白いパッケージの場合、Tonは約2〜3倍高速です!!!

  1kの負荷で、Toff黒は約1.5x Toff白です。

  10kの負荷で、Toff黒は約2.2x Toff白です。

  100k負荷（異常に高い）では、Toff黒は約3倍のToff白です。

注：上記のベースとなっているサンプルサイズは非常に小さいものです。ただし、違いは現実的で重要なようです。

彼らはいつもではありません。実際、白い光アイソレータはほとんど見かけません。以下はテレビから取り外された電源です。高電圧の境界を横切る2つの顕著な黒いオプトがあります。

その理由は、安全のため、または識別を支援するためです。たとえば、ほとんどのクラスYコンデンサはなぜ青いのですか？組み立てライン上または修理中に、同じアプリケーションに定格されていない他のデバイスとコンデンサーが混同されるのを防ぎます。他の理由も考えられます。おそらく、白いオプトアイソレーターが作られている特定の材料（プラスチックではなくセラミック）は、外部の損傷に対してより頑丈であるか、より高い電圧に耐えることができます。多分それらを設計したエンジニアはちょうど白いチップが好きだった;）。

東芝のフォトカプラとフォトリレーのカタログ（PDF、3 MB）は次のように述べています。

トーマスの安全性の主張は悪くないように聞こえますが、それらはすべて白であると予想され、彼は反証します。
したがって、すべてのオプトカプラーが白色であるとは限りませんが、そうでないものはわずかしかありませんでしたが、白色ICはこれらだけではありません。

これは、フォトカプラ（両方の部品の間に障壁がある）のように、古典的なIC（単純に、多くのトランジスタを意味する）ではない抵抗ネットワークのパッケージです。したがって、白と黒のフォトカプラがあり、白いICはフォトカプラである場合とそうでない場合があります。特定の技術的な理由があるとは思いません。