Fiche technique du phototransistor infrarouge LTR-C971-TB - Boîtier vue latérale - Vce 30V - Documentation technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTR-C971-TB est un composant discret de phototransistor infrarouge conçu pour les applications de détection. Il fait partie d'une large gamme de produits visant à fournir des solutions pour la détection infrarouge, avec des caractéristiques adaptées à des performances fiables dans divers systèmes électroniques. Le dispositif est conçu pour répondre aux normes industrielles pour les processus de placement et de soudure automatiques.

1.1 Caractéristiques

• Conforme aux normes RoHS et produit vert.
• Doté d'une lentille hémisphérique noire avec une configuration en vue latérale.
• Conditionné en bande de 12 mm sur des bobines de 7 pouces de diamètre pour une manipulation automatisée.
• Compatible avec les équipements de placement automatique.
• Compatible avec les processus de soudure par refusion infrarouge.
• Conforme aux spécifications de boîtier standard EIA.

1.2 Applications

• Modules récepteurs infrarouges.
• Capteurs infrarouges montés sur PCB.

2. Dimensions du boîtier

Le contour mécanique et les dimensions du phototransistor LTR-C971-TB sont fournis dans les dessins de la fiche technique. Toutes les dimensions sont spécifiées en millimètres, avec une tolérance standard de ±0,1 mm sauf indication contraire. Il est important de se référer aux dessins dimensionnels détaillés pour une conception précise de l'empreinte PCB. Les spécifications sont sujettes à modification sans préavis.

3. Limites absolues

Le tableau suivant liste les limites absolues pour le phototransistor LTR-C971-TB à une température ambiante (TA) de 25°C. Dépasser ces limites peut causer des dommages permanents au dispositif.

Un profil de refusion infrarouge suggéré pour les procédés sans plomb est également inclus dans la fiche technique pour référence lors de l'assemblage.

4. Caractéristiques électriques et optiques

Les principaux paramètres électriques et optiques sont définis à TA=25°C. Ces caractéristiques sont cruciales pour la conception du circuit et la prédiction des performances.

Note : La tolérance de test pour IC(ON) est de ±15%.

5. Courbes de performance typiques

La fiche technique inclut un ensemble de courbes caractéristiques typiques mesurées à une température ambiante de 25°C (sauf indication contraire). Ces graphiques représentent visuellement la relation entre des paramètres clés tels que le courant collecteur en fonction de l'éclairement, le temps de réponse sous différentes charges, et la dépendance du courant d'obscurité à la température. L'analyse de ces courbes aide les ingénieurs à comprendre le comportement du dispositif dans des conditions de fonctionnement non standard ou variables, ce qui est essentiel pour une conception de système robuste.

6. Conception des pastilles de soudure et recommandations

Les dimensions recommandées des pastilles de soudure pour la conception du PCB sont fournies pour assurer une soudure correcte et une stabilité mécanique. La fiche technique suggère d'utiliser un pochoir métallique pour l'impression de la pâte à souder avec une épaisseur de 0,1 mm (4 mils) ou 0,12 mm (5 mils). Le respect de ces dimensions de pastilles et des spécifications du pochoir est critique pour obtenir des joints de soudure fiables pendant le processus de refusion et pour éviter des problèmes comme l'effet "tombstoning" ou une soudure insuffisante.

7. Spécifications d'emballage en bande et bobine

Le LTR-C971-TB est fourni dans un format bande et bobine adapté aux lignes d'assemblage automatisées à grand volume. Les dimensions détaillées de l'emballage pour la bande porteuse et la bobine sont spécifiées. Les notes clés incluent : toutes les dimensions sont en millimètres, les poches de composants vides sont scellées avec un ruban de couverture, chaque bobine de 13 pouces contient 6000 pièces, un maximum de deux composants manquants consécutifs est autorisé, et l'emballage est conforme aux spécifications ANSI/EIA 481-1-A-1994.

8. Précautions importantes et directives de manipulation

8.1 Application prévue

Ce composant est conçu pour être utilisé dans des équipements électroniques ordinaires, y compris les équipements de bureau, les dispositifs de communication et les applications domestiques. Il n'est pas destiné aux systèmes critiques pour la sécurité où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé (par exemple, l'aviation, les dispositifs médicaux). Pour de telles applications, une consultation avec le fournisseur du composant est requise avant la conception.

8.2 Conditions de stockage

Un stockage approprié est essentiel pour maintenir la fiabilité du composant. Pour les sachets scellés étanches à l'humidité avec dessiccant, stocker à ≤30°C et ≤90% HR, avec une période d'utilisation recommandée d'un an. Une fois l'emballage d'origine ouvert, les composants doivent être stockés à ≤30°C et ≤60% HR. Il est conseillé de terminer la soudure par refusion IR dans la semaine suivant l'ouverture. Pour un stockage plus long hors du sachet d'origine, utiliser un conteneur scellé avec dessiccant ou un dessiccateur à azote. Les composants stockés non emballés pendant plus d'une semaine doivent être cuits à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant soudure.

8.3 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire, utiliser des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique. Éviter d'utiliser des nettoyants chimiques agressifs ou inconnus qui pourraient endommager le boîtier ou la lentille.

8.4 Procédé de soudure

Des recommandations de soudure détaillées sont fournies pour assurer la fiabilité de l'assemblage.

• Soudure par refusion :Préchauffer à 150–200°C pendant un maximum de 120 secondes. La température de pic ne doit pas dépasser 260°C, et le temps au-dessus de cette température doit être limité à 10 secondes maximum. La refusion doit être effectuée un maximum de deux fois.
• Fer à souder :La température de la pointe du fer ne doit pas dépasser 300°C, et le temps de soudure par borne doit être limité à 3 secondes maximum pour une opération unique.

La fiche technique souligne que le profil de température optimal dépend de la conception spécifique de la carte, des composants, de la pâte à souder et du four. Elle recommande d'utiliser le profil conforme JEDEC fourni comme cible générique et de respecter les limites à la fois de JEDEC et du fabricant de la pâte à souder.

8.5 Recommandation pour le circuit de commande

Pour les applications impliquant plusieurs dispositifs, il est fortement recommandé d'utiliser une résistance de limitation de courant en série pour chaque phototransistor dans le circuit. Cette pratique, illustrée comme "Modèle de circuit (A)" dans la fiche technique, aide à assurer l'uniformité du courant et des performances cohérentes sur tous les dispositifs. La connexion parallèle alternative sans résistances individuelles ("Modèle de circuit (B)") peut entraîner des variations de luminosité ou de sensibilité en raison des différences dans les caractéristiques courant-tension (I-V) individuelles des dispositifs.

9. Informations produit et révisions

Le fabricant se réserve le droit de modifier l'apparence et les spécifications du produit pour amélioration sans préavis. Les concepteurs doivent toujours se référer à la dernière version de la fiche technique pour les informations les plus récentes.

10. Analyse technique approfondie et considérations de conception

10.1 Principe de fonctionnement

Un phototransistor infrarouge fonctionne en convertissant la lumière infrarouge incidente en un courant électrique. Il s'agit essentiellement d'un transistor bipolaire à jonction où le courant de base est généré par des photons frappant la jonction base-collecteur (qui agit comme une photodiode). Lorsque la lumière infrarouge d'une longueur d'onde suffisante (typiquement 940 nm pour ce dispositif) illumine la zone active, des paires électron-trou sont générées. Ce photocourant est ensuite amplifié par le gain du transistor, résultant en un courant collecteur beaucoup plus important qui peut être facilement mesuré par le circuit externe. Le boîtier en vue latérale avec une lentille hémisphérique noire aide à définir un champ de vision spécifique et peut offrir un certain rejet de la lumière visible ambiante.

10.2 Analyse des paramètres clés

• Sensibilité (IC(ON)) :Le courant collecteur typique à l'état passant de 4,0 mA sous un éclairement de 0,5 mW/cm² à 940 nm indique la sensibilité du dispositif. Les concepteurs doivent s'assurer que l'intensité du signal IR incident atteint ou dépasse ce niveau d'éclairement pour une commutation ou une détection analogique fiable.
• Vitesse (Tr, Tf) :Les temps de montée et de descente typiques de 15 μs définissent la vitesse de commutation du dispositif. Ce paramètre est critique pour les applications de transmission de données (comme les télécommandes IR) où un débit binaire élevé est requis. La condition de test spécifiée (VCE=5V, IC=1mA, RL=1KΩ) fournit un repère standard.
• Courant d'obscurité (ICEO) :Le courant d'obscurité maximum de 100 nA à VCE=20V représente le courant de fuite en l'absence de lumière. Un faible courant d'obscurité est essentiel pour obtenir un rapport signal/bruit élevé, en particulier dans les scénarios de détection en faible lumière ou lors de l'utilisation de résistances de charge de haute valeur pour augmenter le gain en tension.
• Tensions nominales (V(BR)CEO, V(BR)ECO) :Les tensions de claquage collecteur-émetteur de 30V et émetteur-collecteur de 5V définissent la zone de fonctionnement sûre pour la polarisation appliquée. Les conceptions de circuit doivent s'assurer que ces limites ne sont pas dépassées, même dans des conditions transitoires.

10.3 Conception du circuit d'application

La configuration la plus courante consiste à utiliser le phototransistor en mode interrupteur à émetteur commun. Le collecteur est connecté à la tension d'alimentation (VCC) via une résistance de charge (RL), et l'émetteur est mis à la masse. Le signal de sortie est prélevé au nœud du collecteur. La valeur de RL est un choix de conception clé : une RL plus grande fournit une excursion de tension de sortie plus élevée pour un photocourant donné (gain plus élevé) mais ralentit le temps de réponse en raison de l'augmentation de la constante de temps RC. Les spécifications de vitesse de la fiche technique sont données avec RL=1KΩ, fournissant un point de référence. Pour les applications analogiques nécessitant une réponse linéaire, le dispositif doit être utilisé en mode photodiode (base laissée ouverte, utilisant uniquement la jonction collecteur-base) ou avec une polarisation soigneuse pour éviter la saturation.

10.4 Considérations environnementales et d'assemblage

La plage de température de fonctionnement de -40°C à +85°C rend le dispositif adapté aux environnements grand public, industriels et certains environnements automobiles. Les concepteurs doivent considérer le coefficient de température du courant d'obscurité et de la sensibilité, qui augmentent et diminuent généralement avec la température, respectivement. Les directives strictes du profil de soudure sont nécessaires car le boîtier plastique et les fils de liaison internes sont sensibles au choc thermique et à la chaleur excessive. Suivre le profil basé sur JEDEC minimise les contraintes et prévient les défaillances latentes.

10.5 Comparaison et sélection

Lors de la sélection d'un capteur infrarouge, les ingénieurs comparent les phototransistors aux photodiodes. Les phototransistors offrent un gain plus élevé (courant de sortie par unité de lumière) mais sont généralement plus lents et ont une réponse plus non linéaire par rapport aux photodiodes. Le LTR-C971-TB, avec son amplification intégrée, est un excellent choix pour la détection numérique simple (présence/absence d'un signal IR) ou la détection analogique basse vitesse où une sortie élevée est nécessaire sans étages d'amplification supplémentaires. Pour les liaisons de données haute vitesse ou la mesure de lumière analogique précise, une photodiode PIN pourrait être plus appropriée.

10.6 Exemple pratique d'utilisation

Un cas d'utilisation typique est dans un capteur de proximité infrarouge pour un robinet sans contact. Une LED infrarouge émettrice émet des impulsions à 940 nm. Le phototransistor LTR-C971-TB, placé à proximité, détecte le signal réfléchi. Lorsqu'une main est placée sous le robinet, elle réfléchit la lumière IR vers le capteur, provoquant une augmentation du courant collecteur. Ce changement est détecté par un microcontrôleur, qui active ensuite la vanne d'eau. Le boîtier en vue latérale permet un module capteur compact où la LED et le phototransistor sont montés sur le même plan PCB. La sensibilité du dispositif assure une détection fiable même avec des réflexions faibles, et sa vitesse est plus que suffisante pour cette interface lente de mouvement humain. La conception inclurait la résistance série recommandée pour la LED de commande et une résistance de charge appropriée (par exemple, 10 kΩ) sur le collecteur du phototransistor pour convertir le changement de courant en une tension mesurable pour l'ADC ou l'entrée comparateur du microcontrôleur.

10.7 Tendances de l'industrie

La tendance pour les composants infrarouges discrets va vers une intégration plus élevée, des boîtiers plus petits et des performances améliorées. Bien que des dispositifs comme le LTR-C971-TB restent essentiels pour les conceptions sensibles au coût ou limitées en espace, l'adoption de solutions intégrées combinant le photodétecteur, l'amplificateur et la logique numérique (comme une sortie I²C) dans un seul boîtier est croissante. Ces modules simplifient la conception mais peuvent avoir un coût plus élevé. Une autre tendance est l'utilisation accrue de filtres de longueur d'onde spécifiques intégrés dans le boîtier pour améliorer l'immunité au bruit de lumière ambiante, une fonctionnalité mentionnée comme disponible dans la gamme de produits plus large. Pour les tâches de détection de base, le phototransistor discret offre un équilibre optimal entre performance, coût et flexibilité de conception.