Fiche technique du phototransistor infrarouge LTR-S971-TB - Boîtier vue latérale - Vce 30V - Documentation technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTR-S971-TB est un composant discret de phototransistor infrarouge (IR) conçu pour les applications de détection. Il appartient à une vaste famille de dispositifs optoélectroniques destinés à être utilisés dans des environnements nécessitant une détection fiable de la lumière infrarouge. La fonction principale de ce composant est de convertir le rayonnement infrarouge incident en un signal électrique, spécifiquement un courant de collecteur proportionnel à la densité de puissance IR reçue.

Ses principaux avantages incluent une lentille hémisphérique à vue latérale logée dans un boîtier noir, ce qui aide à orienter le champ de vision et à réduire potentiellement les interférences de la lumière ambiante provenant d'autres angles. Le dispositif est conditionné pour les processus d'assemblage modernes, fourni sur bande de 8 mm sur des bobines de 13 pouces de diamètre, le rendant compatible avec les équipements de placement automatique et les processus de soudage par refusion infrarouge. Il est également conforme aux normes RoHS et aux normes de produit vert.

Les marchés cibles et les applications de ce phototransistor se situent principalement dans l'électronique grand public et la détection industrielle. Les principaux domaines d'application incluent son utilisation comme récepteur infrarouge dans des systèmes tels que les télécommandes, et permettant la détection infrarouge montée sur PCB pour des fonctions telles que la détection de proximité, la détection d'objets et les liaisons de transmission de données de base où l'IR est le support.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

La performance du LTR-S971-TB est définie par un ensemble de caractéristiques maximales absolues et de caractéristiques électriques/optiques détaillées, toutes spécifiées à une température ambiante (TA) de 25°C.

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Ces caractéristiques définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Elles ne sont pas destinées au fonctionnement normal.

• Dissipation de puissance (Pd) :100 mW. C'est la puissance maximale que le dispositif peut dissiper sous forme de chaleur.
• Tension collecteur-émetteur (V_CE) :30 V. La tension maximale pouvant être appliquée entre les bornes collecteur et émetteur.
• Tension émetteur-collecteur (V_EC) :5 V. La tension inverse maximale applicable entre l'émetteur et le collecteur.
• Plage de température de fonctionnement (T_op) :-40°C à +85°C. La plage de température ambiante pour un fonctionnement fiable du dispositif.
• Plage de température de stockage (T_stg) :-55°C à +100°C. La plage de température pour le stockage hors fonctionnement.
• Condition de soudage infrarouge :Résiste à 260°C pendant un maximum de 10 secondes, définissant sa capacité de soudage par refusion.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres définissent la performance du dispositif dans des conditions de test spécifiées, représentant un comportement opérationnel typique.

• Tension de claquage collecteur-émetteur (V_(BR)CEO) :30 V (Min). Mesurée avec un courant de fuite inverse (I_R) de 100µA et sans éclairage IR incident (E_e= 0 mW/cm²).
• Tension de claquage émetteur-collecteur (V_(BR)ECO) :5 V (Min). Mesurée avec I_E= 100µA et sans éclairage.
• Tension de saturation collecteur-émetteur (V_CE(SAT)) :0.4 V (Max). La tension aux bornes du dispositif lorsqu'il est complètement "passant", testée à I_C= 100µA sous une irradiance de 0.5 mW/cm².
• Temps de montée (T_r) et temps de descente (T_f) :15 µs (Typ). Ces paramètres de vitesse de commutation sont mesurés avec V_CE=5V, I_C=1mA, et R_L=1kΩ, indiquant son aptitude pour une détection à vitesse modérée.
• Courant d'obscurité du collecteur (I_CEO) :100 nA (Max). Le courant de fuite circulant du collecteur vers l'émetteur en l'absence de lumière, à V_CE=20V. Une valeur plus basse est meilleure pour le rapport signal/bruit.
• Courant de collecteur à l'état passant (I_C(ON)) :4.0 mA (Typ). Le courant de sortie lorsque le dispositif est éclairé, testé à V_CE=5V sous une irradiance de 0.5 mW/cm² provenant d'une source à 940nm. C'est un paramètre clé de sensibilité.

3. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à une section pour les courbes de caractéristiques électriques/optiques typiques. Ces représentations graphiques sont cruciales pour les ingénieurs concepteurs afin de comprendre le comportement du dispositif au-delà des spécifications ponctuelles.

Bien que les courbes spécifiques ne soient pas détaillées dans le texte fourni, les tracés typiques pour un phototransistor comme le LTR-S971-TB incluraient :

• Courant de collecteur (I_C) en fonction de la tension collecteur-émetteur (V_CE) :Une famille de courbes paramétrée par différents niveaux d'irradiance infrarouge incidente (E_e). Cela montre les caractéristiques de sortie et la région de saturation.
• Courant de collecteur (I_C) en fonction de l'irradiance incidente (E_e) :Ce tracé, souvent à V_CE fixe, démontre la linéarité (ou non-linéarité) de la réponse du phototransistor à l'intensité lumineuse, ce qui est central pour sa sensibilité.
• Réponse spectrale :Une courbe montrant la sensibilité relative du dispositif à travers différentes longueurs d'onde de lumière. Bien que la condition de test spécifie 940nm, cette courbe montrerait la longueur d'onde de réponse maximale et la bande passante de sensibilité, importantes pour filtrer les sources lumineuses indésirables.
• Dépendance à la température :Graphiques montrant comment les paramètres clés comme le courant d'obscurité (I_CEO) et le courant de collecteur (I_C) varient avec la température ambiante, ce qui est critique pour les conceptions fonctionnant en dehors de la température ambiante.

4. Informations mécaniques et d'emballage

4.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif présente un boîtier à vue latérale avec une lentille hémisphérique. Toutes les dimensions sont fournies en millimètres avec une tolérance standard de ±0.1 mm sauf indication contraire. Le dessin mécanique exact définit la taille du corps, l'espacement des broches, la position de la lentille et l'empreinte globale critique pour la disposition du PCB.

4.2 Dimensions recommandées des pastilles de soudure

Un motif de pastilles (empreinte) recommandé pour le PCB est fourni. Le respect de ces dimensions assure une formation correcte des joints de soudure, une stabilité mécanique et un dégagement thermique pendant le processus de soudage.

4.3 Dimensions de l'emballage en bande et bobine

Des dessins détaillés spécifient les dimensions de la bande porteuse (taille de poche, pas), de la bande de couverture et des dimensions de la bobine. Ces informations sont essentielles pour la configuration de la ligne d'assemblage automatisée. Les spécifications clés notées sont une bobine de 13 pouces contenant 9000 pièces, avec un maximum de deux composants manquants consécutifs autorisés, conformément aux normes ANSI/EIA 481-1-A-1994.

5. Directives de soudage et d'assemblage

5.1 Conditions de stockage

Le dispositif est sensible à l'humidité. Dans son sac étanche à l'humidité scellé avec dessiccant, il doit être stocké à ≤30°C et ≤90% HR et utilisé dans l'année. Une fois ouvert, l'environnement de stockage ne doit pas dépasser 30°C et 60% HR. Les composants hors de leur emballage d'origine pendant plus d'une semaine doivent être séchés à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant soudage pour éviter l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

5.2 Paramètres de soudage

Soudage par refusion :Un profil conforme JEDEC est recommandé.

• Préchauffage : 150–200°C pendant un maximum de 120 secondes.
• Température de pic : Maximum de 260°C.
• Temps au-dessus de 260°C : Maximum de 10 secondes, avec un maximum de deux cycles de refusion autorisés.

Soudage manuel (fer à souder) :

• Température du fer : Maximum de 300°C.
• Temps de contact : Maximum de 3 secondes par joint.

La fiche technique souligne que le profil optimal dépend de la conception spécifique du PCB, des composants et de la pâte à souder utilisée.

5.3 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après soudage, seuls des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique doivent être utilisés.

6. Notes d'application et considérations de conception

6.1 Conception du circuit de commande

Un phototransistor est fondamentalement un dispositif à sortie de courant. La fiche technique fournit des directives cruciales pour la commande de plusieurs dispositifs.Le modèle de circuit (A)est la configuration recommandée, où chaque phototransistor a sa propre résistance de limitation de courant en série connectée à la tension d'alimentation. Cela assure l'uniformité de l'intensité en compensant les légères variations des caractéristiques courant-tension (I-V) entre les dispositifs individuels.Le modèle de circuit (B), où plusieurs dispositifs partagent une seule résistance, est déconseillé car il peut entraîner une luminosité inégale ou un partage de courant inégal en raison des désaccords entre dispositifs.

6.2 Champ d'application et précautions

Le composant est destiné aux équipements électroniques standard (bureau, communications, domestique). La fiche technique inclut une mise en garde spécifique contre son utilisation dans des applications critiques pour la sécurité ou à haute fiabilité—telles que l'aviation, les dispositifs médicaux de maintien de la vie, ou les systèmes de contrôle des transports—sans consultation préalable et qualification, car une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé.

6.3 Scénarios d'application typiques

• Récepteurs de télécommande infrarouge :Détection des signaux IR modulés provenant des télécommandes.
• Détection de proximité et d'objets :Détection de la présence ou de l'absence d'un objet en détectant la lumière IR réfléchie ou bloquée.
• Liaisons de données IR de base :Pour la transmission de données sans fil à courte portée et basse vitesse.
• Capteurs d'alarme de sécurité :Comme partie d'un système de détection d'intrusion par coupure de faisceau ou basé sur la réflexion.

7. Principe de fonctionnement

Un phototransistor fonctionne sur le principe de l'effet photodélectrique au sein d'une structure de transistor bipolaire à jonction (BJT). Les photons incidents avec suffisamment d'énergie (dans le spectre infrarouge pour ce dispositif) sont absorbés dans la région de jonction base-collecteur, générant des paires électron-trou. Ces porteurs photogénérés sont efficacement amplifiés par le gain en courant (bêta, β) du transistor. La borne de base est souvent laissée non connectée ou est utilisée avec une résistance pour le contrôle de polarisation. Le résultat est un courant de collecteur (I_C) beaucoup plus grand que le photocourant primaire, fournissant une amplification de signal inhérente. La lentille à vue latérale focalise et dirige la lumière IR entrante sur la zone semi-conductrice sensible, définissant le champ de vision du dispositif.

8. Emballage et informations de commande

L'emballage standard est de 9000 pièces par bobine de 13 pouces. Les spécifications de la bande et de la bobine sont conformes aux normes ANSI/EIA pour assurer la compatibilité avec les machines de placement automatique. La référence LTR-S971-TB identifie de manière unique cette variante spécifique (indiquant probablement le type de boîtier 'TB' pour vue latérale).

9. FAQ basée sur les paramètres techniques

Q : Quelle est la vitesse de réponse typique de ce capteur ?

R : Les temps de montée et de descente typiques sont de 15 microsecondes, le rendant adapté pour détecter les signaux IR modulés courants dans les télécommandes, qui fonctionnent généralement à des fréquences porteuses comme 38 kHz.

Q : Quelle est la sensibilité du LTR-S971-TB ?

R : Dans une condition de test de 0.5 mW/cm² à 940nm et V_CE=5V, il fournit typiquement 4.0 mA de courant de collecteur. Plus l'irradiance nécessaire pour produire un courant de sortie utilisable est faible, plus la sensibilité est élevée.

Q : Puis-je l'utiliser à l'extérieur ou dans des environnements à haute température ?

R : Sa plage de température de fonctionnement est de -40°C à +85°C, permettant une utilisation dans une large gamme d'environnements. Cependant, les concepteurs doivent considérer la dépendance à la température de son courant d'obscurité et de son courant de sortie, ce qui peut affecter le rapport signal/bruit aux extrêmes.

Q : Pourquoi une résistance séparée est-elle nécessaire pour chaque phototransistor en parallèle ?

R : En raison des variations naturelles de fabrication, les caractéristiques I-V des phototransistors individuels diffèrent légèrement. Une résistance partagée les force à avoir la même tension, ce qui peut provoquer un déséquilibre de courant significatif. Des résistances individuelles permettent à chaque dispositif de s'auto-polariser, assurant un partage de courant et une performance plus uniformes.

10. Exemple de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un simple compteur d'objets utilisant un capteur à faisceau coupé IR.

1. Configuration :Un émetteur IR (IRED) est placé d'un côté d'un tapis roulant, et le phototransistor LTR-S971-TB est placé directement en face.
2. Circuit :Le phototransistor est configuré en montage émetteur commun. Une résistance de rappel (par exemple, 1kΩ à 10kΩ) est connectée du collecteur à V_CC(par exemple, 5V). L'émetteur est connecté à la masse. Le signal de sortie est pris au nœud du collecteur.
3. Fonctionnement :Lorsque le faisceau IR n'est pas interrompu, le phototransistor est éclairé, ce qui le fait conduire et tire la tension du collecteur vers le bas (près de V_CE(SAT)). Lorsqu'un objet coupe le faisceau, l'éclairage cesse, le phototransistor se bloque, et la tension du collecteur est tirée vers le haut par la résistance.
4. Traitement du signal :Cette transition de tension numérique (bas-haut) peut être envoyée vers une broche d'entrée numérique d'un microcontrôleur ou un comparateur pour déclencher une routine de comptage.
5. Considérations de conception :La valeur de la résistance de rappel affecte la vitesse de commutation et la consommation de courant. La lumière IR ambiante (par exemple, du soleil) peut provoquer des déclenchements erronés, donc le système peut nécessiter un filtrage optique, un boîtier pour protéger de la lumière ambiante, ou une modulation/démodulation du faisceau IR.

Note : L'apparence et les spécifications du produit sont susceptibles d'être modifiées sans préavis pour amélioration.