Hoja de Datos del Fototransistor Infrarrojo LTR-C950-TB - Lente Negro Vista Superior - 940nm - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un componente discreto de fototransistor infrarrojo. El dispositivo está diseñado para detectar luz infrarroja, típicamente a una longitud de onda de 940nm. Cuenta con un encapsulado de vista superior con una lente negra abovedada, que ayuda a definir el ángulo de visión y potencialmente reduce la interferencia de la luz visible ambiental. El componente se suministra en cinta y carrete, haciéndolo compatible con procesos de montaje superficial automatizados de alto volumen. Cumple con los estándares ambientales relevantes.

1.1 Características

• Cumple con las regulaciones ambientales para sustancias peligrosas.
• Factor de forma de vista superior con lente abovedada negra.
• Suministrado en cinta de 12mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro para colocación automatizada.
• Compatible con procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo.
• Contorno de encapsulado estandarizado.

1.2 Aplicaciones

• Módulos receptores infrarrojos.
• Aplicaciones de detección infrarroja montadas en PCB.

2. Dimensiones de Contorno

El dispositivo se ajusta a un contorno de encapsulado estándar. Todas las dimensiones críticas se proporcionan en los diagramas de la hoja de datos en milímetros, con una tolerancia estándar de ±0.1mm a menos que se especifique lo contrario. El encapsulado está diseñado para un montaje fiable en PCB.

3. Especificaciones Absolutas Máximas

Estas especificaciones definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. Todos los valores se especifican a una temperatura ambiente (TA) de 25°C.

• Disipación de Potencia (PD):100 mW
• Tensión Colector-Emisor (VCEO):30 V
• Estos parámetros definen el rendimiento del dispositivo bajo condiciones de prueba especificadas a TA=25°C. Son cruciales para el diseño del circuito.5 V
• Rango de Temperatura de Operación:-40°C a +85°C
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-55°C a +100°C
• Soldadura por Reflujo Infrarrojo:Temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos.

Se incluye un perfil de temperatura de reflujo sugerido para procesos sin plomo, enfatizando los parámetros de precalentamiento, temperatura máxima y tiempo por encima del líquido para garantizar uniones de soldadura fiables sin daño térmico.

4. Características Eléctricas y Ópticas

These parameters define the device's performance under specified test conditions at TA=25°C. They are crucial for circuit design.

• Tensión de Ruptura Colector-Emisor, V(BR)CEO:30 V (mín.). Condición de prueba: IR = 100µA, Irradiancia (Ee) = 0 mW/cm².
• Tensión de Ruptura Emisor-Colector, V(BR)ECO:5 V (mín.). Condición de prueba: IE = 100µA, Ee = 0 mW/cm².
• Tensión de Saturación Colector-Emisor, VCE(SAT):0.4 V (máx.). Condición de prueba: IC = 100µA, Ee = 0.5 mW/cm².
• Tiempo de Subida (Tr) y Tiempo de Bajada (Tf):15 µs (típico). Condición de prueba: VCE = 5V, IC = 1mA, RL = 1kΩ.
• Corriente de Oscuridad del Colector (ICEO):100 nA (máx.). Condición de prueba: VCE = 20V, Ee = 0 mW/cm². Esta es la corriente de fuga cuando no incide luz.
• Corriente del Colector en Estado Conducción, IC(ON):Varía desde 1.5 mA (mín.) hasta 9.20 mA (máx.). Condición de prueba: VCE = 5V, Ee = 0.5 mW/cm², λ=940nm. Este es el parámetro clave que indica la sensibilidad.

5. Sistema de Códigos de Bin

Los dispositivos se clasifican en bins de rendimiento según su Corriente del Colector en Estado Conducción (IC(ON)) para garantizar consistencia en la aplicación. La tolerancia de corriente dentro de cada bin es de ±15%.

• BIN A:IC(ON) = 1.5 mA a 2.9 mA
• BIN B:IC(ON) = 2.9 mA a 5.5 mA
• BIN C:IC(ON) = 5.5 mA a 9.2 mA

6. Curvas de Rendimiento Típicas

La hoja de datos proporciona varios gráficos que ilustran el comportamiento del dispositivo bajo diversas condiciones. Estos son esenciales para comprender el rendimiento más allá de las especificaciones de un solo punto.

• Sensibilidad Espectral:Una curva que muestra la sensibilidad relativa del fototransistor a través de diferentes longitudes de onda, alcanzando su máximo alrededor de 940nm.
• Corriente de Oscuridad del Colector vs. Temperatura Ambiente:Muestra cómo la corriente de fuga (ICEO) aumenta con la temperatura.
• Tiempo de Subida y Bajada vs. Resistencia de Carga:Ilustra cómo la velocidad de conmutación se ve afectada por el valor de la resistencia de carga (RL) en el circuito.
• Corriente Relativa del Colector vs. Irradiancia:Demuestra la relación entre la potencia de luz incidente (Ee) y la corriente de salida del colector.
• Diagrama de Sensibilidad:Un gráfico polar que muestra la respuesta angular relativa del sensor, la cual está influenciada por la lente abovedada negra.

7. Diseño de Pads de Soldadura e Información del Empaque

Se proporcionan las dimensiones recomendadas del patrón de pistas (pads de soldadura) en el PCB para garantizar una soldadura adecuada y estabilidad mecánica. Se sugiere un espesor de plantilla de 0.1mm o 0.12mm para la aplicación de la pasta de soldar. También se incluyen dimensiones detalladas del empaque en cinta y carrete, especificando el espaciado de los bolsillos, el diámetro del carrete y el tamaño del núcleo para facilitar el manejo automatizado.

8. Guías de Manejo, Almacenamiento y Montaje

8.1 Condiciones de Almacenamiento

Para bolsas sin abrir, a prueba de humedad con desecante, almacenar a ≤ 30°C y ≤ 90% HR, con un período de uso recomendado de un año. Para dispositivos extraídos de su empaque original, el ambiente no debe exceder 30°C / 60% HR. Si se almacenan fuera de la bolsa original por más de una semana, se recomienda un horneado a 60°C durante 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad y prevenir el "efecto palomita" durante el reflujo.

8.2 Limpieza

Si es necesaria la limpieza, utilice disolventes a base de alcohol como alcohol isopropílico.

8.3 Recomendaciones de Soldadura

Se proporcionan parámetros detallados tanto para reflujo como para soldadura manual:

• Soldadura por Reflujo:Precalentar a 150-200°C hasta 120 segundos, con una temperatura máxima que no exceda los 260°C durante un máximo de 10 segundos. El reflujo debe realizarse un máximo de dos veces.
• Soldadura Manual:La temperatura de la punta del soldador no debe exceder los 300°C, con un tiempo de soldadura de 3 segundos máximo por unión.

Las guías hacen referencia a los estándares JEDEC y enfatizan la necesidad de caracterizar el proceso para diseños específicos de PCB.

8.4 Consideraciones del Circuito de Excitación

El fototransistor es un dispositivo de salida de corriente. Para aplicaciones que involucren múltiples sensores, se recomienda encarecidamente utilizar resistencias limitadoras de corriente individuales en serie con cada dispositivo (como se muestra en el "Circuito A" de la hoja de datos) para garantizar una respuesta uniforme y evitar que una sola unidad acapare la corriente. Conectar dispositivos directamente en paralelo ("Circuito B") sin resistencias individuales puede conducir a un rendimiento desigual debido a variaciones en las características de los dispositivos.

9. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

9.1 Principio de Funcionamiento

Un fototransistor infrarrojo funciona convirtiendo la luz infrarroja incidente en una corriente eléctrica. Los fotones con suficiente energía (correspondiente a la longitud de onda sensible del dispositivo, alrededor de 940nm) son absorbidos en la región base del transistor, generando pares electrón-hueco. Esta corriente fotogenerada actúa como una corriente de base, que luego es amplificada por la ganancia del transistor, resultando en una corriente de colector más grande que es proporcional a la intensidad de la luz incidente. La lente abovedada negra ayuda a enfocar la luz entrante y define el campo de visión.

9.2 Escenarios de Aplicación Típicos

El uso principal es en sistemas de recepción infrarroja. Esto incluye:

• Receptores de Control Remoto:Decodificación de señales de mandos a distancia de TV, audio y electrodomésticos.
• Detección de Proximidad:Detectar la presencia o ausencia de un objeto reflejando un haz de IR.
• Conmutación Óptica Básica:Interrumpir un haz para conteo o detección de posición.
• Enlaces de Datos Simples:Transmisión inalámbrica de datos de baja velocidad y corto alcance utilizando luz IR modulada.

9.3 Lista de Verificación de Diseño

• Seleccione el Código de Bin apropiadobasándose en la sensibilidad requerida para su aplicación.
• Elija una resistencia de carga (RL)considerando el rango de tensión de salida deseado y la compensación con la velocidad de respuesta (ver curva Tiempo Subida/Bajada vs. RL).
• Implemente un filtrado adecuadoen el circuito de acondicionamiento de señal para rechazar el ruido de la luz ambiental (por ejemplo, el parpadeo de lámparas fluorescentes a 100/120Hz).
• Siga las guías de diseño de PCB y soldadura recomendadaspara garantizar la fiabilidad.
• Considere el diagrama de sensibilidad angularal diseñar la colocación mecánica y la carcasa para asegurar que el sensor esté correctamente orientado.

9.4 Rendimiento vs. Temperatura

Los diseñadores deben tener en cuenta los efectos de la temperatura. La Corriente de Oscuridad del Colector (ICEO) aumenta significativamente con la temperatura, lo que puede elevar el nivel de ruido en aplicaciones con poca luz. La fotocorriente en sí también tiene un coeficiente de temperatura. Para aplicaciones críticas en un amplio rango de temperatura (-40°C a +85°C), se recomienda realizar pruebas o simulaciones en los extremos de temperatura.

10. Comparación Técnica y Guía de Selección

Al seleccionar un fotodetector infrarrojo, los diferenciadores clave incluyen:

• Fototransistor vs. Fotodiodo:Los fototransistores proporcionan ganancia interna, produciendo una señal de salida mayor para un nivel de luz dado, simplificando el diseño del amplificador posterior. Sin embargo, generalmente son más lentos en tiempo de respuesta que los fotodiodos. Este dispositivo, con un tiempo de subida/bajada de 15µs, es adecuado para señales estándar de control remoto (por ejemplo, portadora de 38kHz) pero puede ser demasiado lento para comunicaciones de datos de muy alta velocidad.
• Longitud de Onda:La sensibilidad máxima de 940nm es ideal para emparejar con emisores infrarrojos de GaAs comunes y es menos visible para el ojo humano en comparación con fuentes de 850nm, reduciendo la contaminación lumínica percibida.
• Encapsulado y Lente:El encapsulado de lente negra de vista superior está optimizado para montaje superficial y proporciona un ángulo de visión controlado, lo que puede ayudar a rechazar la luz dispersa desde los lados.

11. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es el propósito del Código de Bin?

R: El Código de Bin garantiza un rango predecible de sensibilidad (IC(ON)). Para un rendimiento consistente en producción, especifique el bin requerido al realizar el pedido.

P: ¿Puedo usar este sensor a la luz del sol?

R: La luz solar directa contiene una cantidad masiva de radiación infrarroja y probablemente saturará el sensor. Está diseñado para uso en interiores o entornos controlados. Para uso exterior puede ser necesario un filtrado óptico o una operación pulsada con detección síncrona.

P: ¿Por qué son tan importantes el procedimiento de almacenamiento y horneado?

R: Los encapsulados de montaje superficial pueden absorber humedad del aire. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad puede vaporizarse rápidamente, causando delaminación interna o grietas ("efecto palomita"), lo que destruye el componente. El almacenamiento y horneado adecuados previenen esto.

P: ¿Cómo calculo la tensión de salida?

R: El fototransistor actúa como una fuente de corriente. La tensión de salida en el colector es aproximadamente VCC - (IC * RL). Elija RL y VCC basándose en el rango de salida deseado y la IC esperada de la fuente de luz.

12. Ejemplo Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un receptor IR simple para una señal de control remoto modulada a 38kHz.

1. Selección de Componentes:Utilice este fototransistor (por ejemplo, BIN B para sensibilidad media) y combínelo con un filtro de paso banda de 38kHz o un CI decodificador dedicado.
2. Circuito de Polarización:Conecte el colector a una fuente de 5V (VCC) a través de una resistencia de carga RL. El emisor se conecta a tierra. Un valor de RL = 1kΩ es un punto de partida común, proporcionando un buen equilibrio entre el rango de tensión de salida y la velocidad.
3. Acondicionamiento de Señal:La tensión en el colector caerá cuando se detecte luz IR. Esta señal acoplada en AC se alimenta luego a una etapa de amplificador o comparador para limpiar la forma de onda digital. Un capacitor en paralelo con RL puede ayudar a filtrar el ruido de alta frecuencia pero ralentizará la respuesta.
4. Diseño de PCB:Coloque el sensor en la parte frontal del PCB con una apertura clara en la carcasa. Manténgalo alejado de fuentes de ruido como reguladores conmutados. Siga el diseño de pads de soldadura recomendado.

13. Tendencias Tecnológicas

El campo de los componentes infrarrojos discretos continúa evolucionando. Las tendencias incluyen el desarrollo de fotodetectores con circuitos integrados de acondicionamiento de señal en un solo encapsulado, proporcionando salida digital y un mejor rechazo de la luz ambiental. También hay un impulso hacia dispositivos de mayor velocidad para permitir una transmisión de datos más rápida para aplicaciones como la asociación de datos por infrarrojos (IrDA) y detección de gestos. Además, las mejoras en el encapsulado apuntan a proporcionar ángulos de visión más estrechos y consistentes para aplicaciones de detección precisa, manteniendo la compatibilidad con los procesos de montaje automatizados. El dispositivo descrito en esta hoja de datos representa una solución madura y fiable para aplicaciones de alto volumen y sensibles al costo donde se requiere detección infrarroja básica.