Hoja de Datos del Fototransistor Infrarrojo LTR-C971-TB - Paquete de Vista Lateral - Vce 30V - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

El LTR-C971-TB es un componente discreto de fototransistor infrarrojo diseñado para aplicaciones de detección. Forma parte de una amplia gama de productos destinada a proporcionar soluciones para la detección infrarroja, con características adecuadas para un rendimiento fiable en diversos sistemas electrónicos. El dispositivo está diseñado para cumplir con los estándares de la industria para procesos automáticos de colocación y soldadura.

1.1 Características

• Cumple con los estándares RoHS y de Producto Verde.
• Presenta una lente de cúpula negra con configuración de vista lateral.
• Embalado en cinta de 12 mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro para manejo automatizado.
• Compatible con equipos de colocación automática.
• Compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo.
• Conforme a las especificaciones de paquete estándar EIA.

1.2 Aplicaciones

• Módulos receptores infrarrojos.
• Sensores infrarrojos montados en PCB.

2. Dimensiones del Contorno

El contorno mecánico y las dimensiones del fototransistor LTR-C971-TB se proporcionan en los planos de la hoja de datos. Todas las dimensiones se especifican en milímetros, con una tolerancia estándar de ±0,1 mm salvo que se indique lo contrario. Es importante consultar los planos dimensionales detallados para un diseño preciso de la huella en el PCB. Las especificaciones están sujetas a cambios sin previo aviso.

3. Especificaciones Máximas Absolutas

La siguiente tabla enumera las especificaciones máximas absolutas para el fototransistor LTR-C971-TB a una temperatura ambiente (TA) de 25°C. Superar estos límites puede causar daños permanentes al dispositivo.

También se incluye en la hoja de datos un perfil de reflujo infrarrojo sugerido para procesos sin plomo, como referencia durante el montaje.

4. Características Eléctricas y Ópticas

Los parámetros eléctricos y ópticos clave se definen a TA=25°C. Estas características son cruciales para el diseño del circuito y la predicción del rendimiento.

Nota: La tolerancia de prueba para IC(ON) es de ±15%.

5. Curvas de Rendimiento Típicas

La hoja de datos incluye un conjunto de curvas características típicas medidas a 25°C de temperatura ambiente (salvo que se indique lo contrario). Estos gráficos representan visualmente la relación entre parámetros clave, como la corriente del colector frente a la irradiancia, el tiempo de respuesta bajo diferentes cargas y la dependencia de la corriente de oscuridad con la temperatura. Analizar estas curvas ayuda a los ingenieros a comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones de operación no estándar o variables, lo cual es esencial para un diseño de sistema robusto.

6. Diseño de Pads de Soldadura y Recomendaciones

Se proporcionan las dimensiones recomendadas para los pads de soldadura en el diseño del PCB para garantizar una soldadura adecuada y estabilidad mecánica. La hoja de datos sugiere usar una plantilla metálica para la impresión de pasta de soldar con un espesor de 0,1 mm (4 mils) o 0,12 mm (5 mils). Adherirse a estas dimensiones de pad y especificaciones de plantilla es fundamental para lograr uniones de soldadura fiables durante el proceso de reflujo y prevenir problemas como el efecto "tombstoning" o soldadura insuficiente.

7. Especificaciones de Embalaje en Cinta y Carrete

El LTR-C971-TB se suministra en formato de cinta y carrete, adecuado para líneas de montaje automatizadas de alto volumen. Se especifican las dimensiones detalladas del embalaje tanto para la cinta portadora como para el carrete. Las notas clave incluyen: todas las dimensiones están en milímetros, los bolsillos vacíos de componentes se sellan con cinta de cubierta superior, cada carrete de 13 pulgadas contiene 6000 piezas, se permite un máximo de dos componentes faltantes consecutivos, y el embalaje cumple con las especificaciones ANSI/EIA 481-1-A-1994.

8. Precauciones Importantes y Guías de Manejo

8.1 Aplicación Prevista

Este componente está diseñado para su uso en equipos electrónicos ordinarios, incluidos equipos de oficina, dispositivos de comunicación y aplicaciones domésticas. No está destinado a sistemas críticos para la seguridad donde un fallo podría poner en peligro la vida o la salud (por ejemplo, aviación, dispositivos médicos). Para dichas aplicaciones, se requiere consultar con el proveedor del componente antes del diseño.

8.2 Condiciones de Almacenamiento

Un almacenamiento adecuado es esencial para mantener la fiabilidad del componente. Para bolsas selladas a prueba de humedad con desecante, almacenar a ≤30°C y ≤90% HR, con un período de uso recomendado de un año. Una vez abierto el embalaje original, los componentes deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% HR. Se recomienda completar la soldadura por reflujo IR dentro de una semana después de abrirlo. Para un almacenamiento más prolongado fuera de la bolsa original, usar un contenedor sellado con desecante o un desecador de nitrógeno. Los componentes almacenados sin embalaje durante más de una semana deben secarse a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar.

8.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza, utilice disolventes a base de alcohol, como alcohol isopropílico. Evite el uso de limpiadores químicos agresivos o desconocidos que puedan dañar el encapsulado o la lente.

8.4 Proceso de Soldadura

Se proporcionan recomendaciones detalladas de soldadura para garantizar la fiabilidad del montaje.

• Soldadura por Reflujo:Precalentar a 150–200°C durante un máximo de 120 segundos. La temperatura máxima no debe superar los 260°C, y el tiempo por encima de esta temperatura debe limitarse a un máximo de 10 segundos. El reflujo debe realizarse un máximo de dos veces.
• Soldador de Estaño:La temperatura de la punta del soldador no debe superar los 300°C, y el tiempo de soldadura por terminal debe limitarse a un máximo de 3 segundos para una sola operación.

La hoja de datos enfatiza que el perfil de temperatura óptimo depende del diseño específico de la placa, los componentes, la pasta de soldar y el horno. Recomienda usar el perfil compatible con JEDEC proporcionado como objetivo genérico y adherirse a los límites tanto de JEDEC como del fabricante de la pasta de soldar.

8.5 Recomendación del Circuito de Conducción

Para aplicaciones que involucren múltiples dispositivos, se recomienda encarecidamente una resistencia limitadora de corriente en serie para cada fototransistor en el circuito. Esta práctica, ilustrada como "Modelo de Circuito (A)" en la hoja de datos, ayuda a garantizar la uniformidad de la corriente y un rendimiento consistente en todos los dispositivos. La conexión alternativa en paralelo sin resistencias individuales ("Modelo de Circuito (B)") puede provocar variaciones en el brillo o la sensibilidad debido a diferencias en las características corriente-tensión (I-V) de cada dispositivo.

9. Información del Producto y Revisiones

El fabricante se reserva el derecho de modificar la apariencia y las especificaciones del producto para su mejora sin previo aviso. Los diseñadores siempre deben consultar la última versión de la hoja de datos para obtener la información más actualizada.

10. Análisis Técnico y Consideraciones de Diseño

10.1 Principio de Funcionamiento

Un fototransistor infrarrojo funciona convirtiendo la luz infrarroja incidente en una corriente eléctrica. Esencialmente es un transistor de unión bipolar donde la corriente de base es generada por fotones que golpean la unión base-colector (que actúa como un fotodiodo). Cuando la luz infrarroja de longitud de onda suficiente (típicamente 940 nm para este dispositivo) ilumina el área activa, se generan pares electrón-hueco. Esta fotocorriente es luego amplificada por la ganancia del transistor, resultando en una corriente de colector mucho mayor que puede ser medida fácilmente por el circuito externo. El paquete de vista lateral con lente de cúpula negra ayuda a definir un campo de visión específico y puede ofrecer cierto rechazo a la luz visible ambiental.

10.2 Análisis de Parámetros Clave

• Sensibilidad (IC(ON)):La corriente de colector típica en estado de conducción de 4,0 mA bajo una irradiancia de 0,5 mW/cm² a 940 nm indica la sensibilidad del dispositivo. Los diseñadores deben asegurarse de que la intensidad de la señal IR incidente cumpla o supere este nivel de irradiancia para una conmutación o detección analógica fiable.
• Velocidad (Tr, Tf):Los tiempos típicos de subida y bajada de 15 μs definen la velocidad de conmutación del dispositivo. Este parámetro es crítico para aplicaciones de transmisión de datos (como controles remotos IR) donde se requiere una alta tasa de bits. La condición de prueba especificada (VCE=5V, IC=1mA, RL=1KΩ) proporciona un punto de referencia estándar.
• Corriente de Oscuridad (ICEO):La corriente de oscuridad máxima de 100 nA a VCE=20V representa la corriente de fuga cuando no hay luz presente. Una corriente de oscuridad baja es esencial para lograr una alta relación señal-ruido, especialmente en escenarios de detección con poca luz o cuando se utilizan resistencias de carga de alto valor para aumentar la ganancia de tensión.
• Tensiones de Ruptura (V(BR)CEO, V(BR)ECO):Las tensiones de ruptura de 30 V colector-emisor y 5 V emisor-colector definen el área de operación segura para el sesgo aplicado. Los diseños de circuito deben asegurar que estos límites no se superen, incluso en condiciones transitorias.

10.3 Diseño del Circuito de Aplicación

La configuración más común es usar el fototransistor en modo interruptor de emisor común. El colector se conecta a la tensión de alimentación (VCC) a través de una resistencia de carga (RL), y el emisor se conecta a tierra. La señal de salida se toma del nodo del colector. El valor de RL es una elección clave de diseño: una RL más grande proporciona un mayor rango de tensión de salida para una fotocorriente dada (mayor ganancia) pero ralentiza el tiempo de respuesta debido al aumento de la constante de tiempo RC. Las especificaciones de velocidad de la hoja de datos se dan con RL=1KΩ, proporcionando un punto de referencia. Para aplicaciones analógicas que requieren respuesta lineal, el dispositivo debe operarse en modo fotodiodo (base abierta, usando solo la unión colector-base) o con un sesgo cuidadoso para evitar la saturación.

10.4 Consideraciones Ambientales y de Montaje

El rango de temperatura de operación de -40°C a +85°C hace que el dispositivo sea adecuado para entornos de consumo, industriales y algunos automotrices. Los diseñadores deben considerar el coeficiente de temperatura de la corriente de oscuridad y la sensibilidad, que típicamente aumentan y disminuyen con la temperatura, respectivamente. Las estrictas guías del perfil de soldadura son necesarias porque el encapsulado plástico y las conexiones internas de alambre son sensibles al choque térmico y al calor excesivo. Seguir el perfil basado en JEDEC minimiza el estrés y previene fallos latentes.

10.5 Comparación y Selección

Al seleccionar un sensor infrarrojo, los ingenieros comparan fototransistores con fotodiodos. Los fototransistores ofrecen mayor ganancia (corriente de salida por unidad de luz) pero generalmente son más lentos y tienen una respuesta más no lineal en comparación con los fotodiodos. El LTR-C971-TB, con su amplificación integrada, es una excelente opción para detección digital simple (presencia/ausencia de una señal IR) o sensado analógico de baja velocidad donde se necesita una salida alta sin etapas de amplificador adicionales. Para enlaces de datos de alta velocidad o medición precisa de luz analógica, un fotodiodo PIN podría ser más apropiado.

10.6 Ejemplo Práctico de Uso

Un caso de uso típico es en un sensor de proximidad infrarrojo para un grifo sin contacto. Un LED emisor infrarrojo emite pulsos a 940 nm. El fototransistor LTR-C971-TB, colocado cerca, detecta la señal reflejada. Cuando se coloca una mano bajo el grifo, refleja la luz IR de vuelta al sensor, haciendo que la corriente del colector aumente. Este cambio es detectado por un microcontrolador, que luego activa la válvula de agua. El paquete de vista lateral permite un módulo sensor compacto donde el LED y el fototransistor se montan en el mismo plano del PCB. La sensibilidad del dispositivo garantiza una detección fiable incluso con reflejos débiles, y su velocidad es más que adecuada para esta interfaz de movimiento humano lenta. El diseño incluiría la resistencia en serie recomendada para el LED de excitación y una resistencia de carga adecuada (por ejemplo, 10 kΩ) en el colector del fototransistor para convertir el cambio de corriente en una tensión medible para la entrada ADC o del comparador del microcontrolador.

10.7 Tendencias de la Industria

La tendencia en componentes infrarrojos discretos es hacia una mayor integración, paquetes más pequeños y un rendimiento mejorado. Si bien dispositivos como el LTR-C971-TB siguen siendo vitales para diseños sensibles al costo o con limitaciones de espacio, hay una creciente adopción de soluciones integradas que combinan el fotodetector, el amplificador y la lógica digital (como salida I²C) en un solo paquete. Estos módulos simplifican el diseño pero pueden tener un costo más alto. Otra tendencia es el mayor uso de filtros de longitud de onda específica integrados en el paquete para mejorar la inmunidad al ruido de la luz ambiental, una característica mencionada como disponible en la gama más amplia de productos. Para tareas básicas de detección, el fototransistor discreto ofrece un equilibrio óptimo de rendimiento, costo y flexibilidad de diseño.