Hoja de Datos del Fototransistor LTR-5888DH - Carcasa Verde Oscuro - Voltaje Colector-Emisor 30V - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

El LTR-5888DH es un fototransistor infrarrojo (IR) de alto rendimiento diseñado para aplicaciones de detección que requieren una captación fiable de luz infrarroja. Su función principal es convertir la radiación infrarroja incidente en una corriente eléctrica. El dispositivo está encapsulado en una carcasa especial de plástico verde oscuro, una característica clave que reduce significativamente su sensibilidad a la luz visible. Este efecto de filtrado minimiza la interferencia de fuentes de luz visible ambiental, mejorando la relación señal-ruido y la fiabilidad en sistemas de detección infrarroja dedicados. El componente se caracteriza por un amplio rango de operación para la corriente de colector, alta sensibilidad a la luz IR y tiempos de conmutación rápidos, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren respuesta rápida.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

El dispositivo está clasificado para operar bajo condiciones máximas específicas para garantizar su fiabilidad y prevenir daños. La disipación de potencia máxima es de 100 mW. El voltaje colector-emisor (V_CEO) puede soportar hasta 30V, mientras que el voltaje emisor-colector (V_ECO) está limitado a 5V. El rango de temperatura de operación es de -40°C a +85°C, y puede almacenarse en entornos que van desde -55°C hasta +100°C. Para la soldadura, los terminales pueden tolerar una temperatura de 260°C durante 5 segundos cuando se mide a 1,6 mm del cuerpo del componente.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Los parámetros de rendimiento detallados se especifican a una temperatura ambiente (T_A) de 25°C. El voltaje de ruptura colector-emisor (V_(BR)CEO) es típicamente de 30V a una corriente de colector (I_C) de 1mA sin irradiancia. El voltaje de saturación colector-emisor (V_CE(SAT)) varía de 0,1V a 0,4V cuando la corriente de colector es de 100μA bajo una irradiancia de 1 mW/cm². La velocidad de conmutación se define por el tiempo de subida (T_r) y el tiempo de bajada (T_f), especificados como 15 μs y 18 μs respectivamente bajo condiciones de prueba de V_CC=5V, I_C=1mA, y una resistencia de carga (R_L) de 1 kΩ. La corriente de oscuridad del colector (I_CEO), que es la corriente de fuga cuando no hay luz, está entre 0,1 nA y 100 nA a V_CE=10V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El LTR-5888DH emplea un sistema de clasificación (binning) para categorizar los dispositivos en función de su Corriente de Colector en Estado de Conducción (I_C(ON)). Este parámetro es la corriente promedio generada por el fototransistor en condiciones estandarizadas (V_CE= 5V, E_e= 1 mW/cm²). La hoja de datos proporciona dos conjuntos de tablas de clasificación: una para el "Ajuste de Producción" y otra para el "Rango Garantizado de Corriente de Colector en Estado de Conducción". Cada clasificación (de la A a la H) corresponde a un rango específico de I

C(ON)_{y se identifica mediante un marcado de color en el componente. Por ejemplo, la Clasificación A (marcada en Rojo) en el ajuste de producción tiene un rango de I}C(ON)_{de 0,20 mA a 0,26 mA, mientras que su rango garantizado es de 0,16 mA a 0,31 mA. Esta clasificación permite a los diseñadores seleccionar componentes con una sensibilidad consistente para los requisitos específicos de su circuito, asegurando un rendimiento predecible en la producción en volumen. Las clasificaciones progresan desde una sensibilidad más baja (Clasificación A) hasta una sensibilidad más alta (Clasificación H).}4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varias curvas características que ilustran el comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables.

4.1 Corriente de Oscuridad del Colector vs. Temperatura Ambiente

La Figura 1 muestra que la corriente de oscuridad del colector (I

) aumenta exponencialmente con el aumento de la temperatura ambiente. Esta es una consideración crítica para aplicaciones de alta temperatura, ya que el aumento de la corriente de fuga puede afectar el nivel de señal en estado de apagado y el piso de ruido del circuito de detección._CEO4.2 Disipación de Potencia del Colector vs. Temperatura Ambiente

La Figura 2 representa la curva de reducción (derating) para la disipación de potencia máxima permitida en el colector (P

). A medida que aumenta la temperatura ambiente, la disipación de potencia segura máxima disminuye linealmente. Este gráfico es esencial para la gestión térmica y para asegurar que el dispositivo opere dentro de su área de operación segura (SOA)._C4.3 Tiempos de Subida y Bajada vs. Resistencia de Carga

La Figura 3 demuestra la relación entre la velocidad de conmutación (tiempo de subida T

y tiempo de bajada T_r) y la resistencia de carga (R_f). Tanto T_Lcomo T_raumentan con una mayor resistencia de carga. Los diseñadores pueden usar esta curva para optimizar el equilibrio entre la velocidad de conmutación y la amplitud del voltaje de salida seleccionando una R_fapropiada._L value.

4.4 Corriente Relativa del Colector vs. Irradiancia

La Figura 4 grafica la corriente relativa del colector frente a la irradiancia infrarroja (E_e). La curva muestra una relación sub-lineal, donde la tasa de aumento de la corriente del colector disminuye a niveles de irradiancia más altos. Esta característica define la sensibilidad y el rango dinámico del fototransistor.

5. Información Mecánica y de Carcasa

El componente utiliza una carcasa estándar de fototransistor. Las notas dimensionales clave incluyen: todas las dimensiones están en milímetros, con una tolerancia general de ±0,25 mm a menos que se especifique lo contrario. La protuberancia máxima de la resina bajo la brida es de 1,5 mm. El espaciado de los terminales se mide en el punto donde estos salen del cuerpo de la carcasa. El material plástico verde oscuro se elige específicamente por sus propiedades de filtrado óptico.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

Los terminales pueden soldarse a una temperatura máxima de 260°C durante un tiempo no superior a 5 segundos. Esto debe medirse a una distancia de 1,6 mm (0,063 pulgadas) del cuerpo de la carcasa para prevenir daños térmicos al semiconductor interno. Se pueden utilizar procesos estándar de soldadura por ola o por reflujo compatibles con este perfil térmico. Se debe tener cuidado para evitar tensiones mecánicas excesivas en los terminales durante el manejo y la colocación.

7. Recomendaciones de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

El LTR-5888DH es ideal para diversas aplicaciones de detección infrarroja, incluyendo detección y conteo de objetos, sensores de ranura (por ejemplo, en impresoras o máquinas expendedoras), detección de proximidad y automatización industrial donde se utiliza el principio de interrupción de haz. Su carcasa verde oscuro lo hace particularmente adecuado para entornos con alta luz visible ambiental, como bajo luz diurna o iluminación interior brillante.

7.2 Consideraciones de Diseño

Al diseñar un circuito, el valor de la resistencia de carga (R_L) es crucial. Una R_Lmás pequeña proporciona una conmutación más rápida (como se ve en la Figura 3) pero resulta en una amplitud de voltaje de salida más pequeña para una fotocorriente dada. Una R_Lmás grande da una mayor amplitud de voltaje pero una respuesta más lenta. El voltaje de operación no debe exceder los límites absolutos máximos. La selección de la clasificación debe alinearse con la sensibilidad requerida para la fuerza de la señal IR esperada en la aplicación. Para una operación estable, considere la dependencia de la temperatura de la corriente de oscuridad, especialmente en entornos de alta temperatura.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

La característica diferenciadora principal del LTR-5888DH es su carcasa verde oscuro. En comparación con las carcasas estándar transparentes o incoloras, esta carcasa actúa como un filtro de luz visible integrado. Esto elimina o reduce la necesidad de un filtro óptico externo, simplificando el ensamblaje, reduciendo el número de componentes y potencialmente bajando el costo. Su combinación de alta sensibilidad, conmutación rápida y un amplio rango de corriente de colector lo convierte en una opción versátil entre los fototransistores infrarrojos.

9. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es el propósito de la carcasa verde oscuro?
R: El plástico verde oscuro filtra una porción significativa de la luz visible, permitiendo que principalmente la luz infrarroja alcance el área sensible del fototransistor. Esto mejora el rendimiento en entornos con luz ambiental brillante al reducir falsos disparos o ruido.

P: ¿Cómo selecciono la clasificación correcta para mi aplicación?
R: Elija una clasificación basada en la fuerza de la señal infrarroja esperada en su aplicación. Si la fuente IR es débil o distante, puede ser necesaria una clasificación de mayor sensibilidad (por ejemplo, H, Naranja). Para señales fuertes, una clasificación de menor sensibilidad (por ejemplo, A, Rojo) podría ser suficiente y podría ofrecer beneficios como una corriente de oscuridad más baja. Consulte siempre el rango de corriente garantizado, no solo el rango de ajuste de producción.

P: ¿Por qué la velocidad de conmutación depende de la resistencia de carga?
R: La resistencia de carga y la capacitancia interna del fototransistor forman un circuito RC. Una resistencia más grande aumenta la constante de tiempo RC, ralentizando la carga y descarga de esta capacitancia durante los eventos de conmutación, aumentando así los tiempos de subida y bajada.

10. Caso Práctico de Aplicación

Caso: Detección de Papel en una Impresora de Oficina
En un sensor de bandeja de papel de impresora, un LED infrarrojo se coloca en un lado del camino del papel, y el LTR-5888DH se coloca directamente opuesto. Cuando hay papel, este bloquea el haz IR, causando que la corriente del fototransistor caiga. La carcasa verde oscuro es crítica aquí porque las impresoras a menudo se usan en oficinas bien iluminadas. Evita que las luces fluorescentes o LED de la habitación sean malinterpretadas como la señal IR del LED, asegurando una detección fiable de falta de papel. Típicamente se seleccionaría una clasificación de sensibilidad media (por ejemplo, C o D), y se elegiría un valor de resistencia de carga para proporcionar una señal de salida digital limpia al microcontrolador de la impresora con un tiempo de respuesta apropiado para el movimiento del papel.

11. Principio de Funcionamiento

Un fototransistor funciona de manera similar a un transistor bipolar de unión (BJT) estándar, pero con una región base sensible a la luz. En lugar de una corriente de base, los fotones incidentes (partículas de luz) generan pares electrón-hueco en la unión base-colector cuando su energía es suficiente. Estos portadores fotogenerados actúan como una corriente de base, que luego es amplificada por la ganancia de corriente del transistor (beta, β). Esto resulta en una corriente de colector que es mucho mayor que la fotocorriente original, proporcionando alta sensibilidad. El LTR-5888DH está optimizado para responder a fotones en el rango de longitud de onda infrarroja.

12. Tendencias Tecnológicas

La tendencia en sensores ópticos discretos como los fototransistores es hacia una mayor integración, carcasas más pequeñas y funcionalidad mejorada. Si bien los componentes discretos siguen siendo vitales para aplicaciones sensibles al costo o de rendimiento específico, existe un movimiento hacia soluciones integradas que combinan el fotodetector, el amplificador y, a veces, una interfaz digital (como I2C) en un solo encapsulado. Estos sensores integrados ofrecen salidas digitales calibradas y pueden ser más fáciles de usar, pero pueden tener un costo más alto. Para necesidades de detección puras, de alta velocidad o analógicas, los fototransistores discretos como el LTR-5888DH continúan siendo una solución confiable y efectiva. El uso de materiales de carcasa especializados para filtrado óptico, como se ve aquí, es un método clave para mejorar el rendimiento sin aumentar la complejidad del circuito.