Fiche Technique du Phototransistor Infrarouge LTR-C950-TB - Lentille Noire Vue de Dessus - 940nm - Document Technique Français

1. Vue d'Ensemble du Produit

Ce document détaille les spécifications d'un composant discret de phototransistor infrarouge. Le dispositif est conçu pour détecter la lumière infrarouge, typiquement à une longueur d'onde de 940 nm. Il présente un boîtier vue de dessus avec une lentille hémisphérique noire, ce qui aide à définir l'angle de vision et à réduire potentiellement les interférences de la lumière ambiante visible. Le composant est conditionné en bande et bobine, le rendant compatible avec les processus d'assemblage automatique en surface à grand volume. Il est conforme aux normes environnementales pertinentes.

1.1 Caractéristiques

• Conforme aux réglementations environnementales sur les substances dangereuses.
• Facteur de forme vue de dessus avec une lentille hémisphérique noire.
• Fourni en bande de 12 mm sur des bobines de 7 pouces de diamètre pour placement automatique.
• Compatible avec les processus standard de soudage par refusion infrarouge.
• Boîtier aux dimensions standardisées.

1.2 Applications

• Modules récepteurs infrarouges.
• Applications de détection infrarouge montées sur circuit imprimé (PCB).

2. Dimensions Extérieures

Le dispositif est conforme à un boîtier standard. Toutes les dimensions critiques sont fournies dans les diagrammes de la fiche technique en millimètres, avec une tolérance standard de ±0,1 mm sauf indication contraire. Le boîtier est conçu pour un montage fiable sur PCB.

3. Caractéristiques Absolues Maximales

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Toutes les valeurs sont spécifiées à une température ambiante (TA) de 25 °C.

• Dissipation de Puissance (PD) :100 mW
• Tension Collecteur-Émetteur (VCEO) :30 V
• Tension Émetteur-Collecteur (VECO) :5 V
• Plage de Température de Fonctionnement :-40 °C à +85 °C
• Plage de Température de Stockage :-55 °C à +100 °C
• Soudage par Refusion Infrarouge :Température de pic de 260 °C pendant un maximum de 10 secondes.

Un profil de température de refusion suggéré pour les procédés sans plomb est inclus, mettant l'accent sur les paramètres de préchauffage, température de pic et temps au-dessus du liquidus pour assurer des joints de soudure fiables sans dommage thermique.

4. Caractéristiques Électriques et Optiques

Ces paramètres définissent la performance du dispositif dans des conditions de test spécifiées à TA=25 °C. Ils sont cruciaux pour la conception du circuit.

• Tension de Claquage Collecteur-Émetteur, V(BR)CEO :30 V (min). Condition de test : IR = 100 µA, Éclairement énergétique (Ee) = 0 mW/cm².
• Tension de Claquage Émetteur-Collecteur, V(BR)ECO :5 V (min). Condition de test : IE = 100 µA, Ee = 0 mW/cm².
• Tension de Saturation Collecteur-Émetteur, VCE(SAT) :0,4 V (max). Condition de test : IC = 100 µA, Ee = 0,5 mW/cm².
• Temps de Montée (Tr) et Temps de Descente (Tf) :15 µs (typique). Condition de test : VCE = 5 V, IC = 1 mA, RL = 1 kΩ.
• Courant d'Obscurité du Collecteur (ICEO) :100 nA (max). Condition de test : VCE = 20 V, Ee = 0 mW/cm². Il s'agit du courant de fuite lorsqu'aucune lumière n'incide.
• Courant de Collecteur à l'État Passant, IC(ON) :S'étend de 1,5 mA (min) à 9,20 mA (max). Condition de test : VCE = 5 V, Ee = 0,5 mW/cm², λ=940 nm. C'est le paramètre clé indiquant la sensibilité.

5. Système de Code de Tri (Bin Code)

Les dispositifs sont triés en catégories de performance basées sur leur Courant de Collecteur à l'État Passant (IC(ON)) pour assurer une cohérence dans l'application. La tolérance de courant au sein de chaque catégorie est de ±15 %.

• CATÉGORIE A :IC(ON) = 1,5 mA à 2,9 mA
• CATÉGORIE B :IC(ON) = 2,9 mA à 5,5 mA
• CATÉGORIE C :IC(ON) = 5,5 mA à 9,2 mA

6. Courbes de Performance Typiques

La fiche technique fournit plusieurs graphiques illustrant le comportement du dispositif dans diverses conditions. Ils sont essentiels pour comprendre la performance au-delà des spécifications ponctuelles.

• Sensibilité Spectrale :Une courbe montrant la sensibilité relative du phototransistor à différentes longueurs d'onde, avec un pic autour de 940 nm.
• Courant d'Obscurité du Collecteur vs. Température Ambiante :Montre comment le courant de fuite (ICEO) augmente avec la température.
• Temps de Montée et Descente vs. Résistance de Charge :Illustre comment la vitesse de commutation est affectée par la valeur de la résistance de charge (RL) dans le circuit.
• Courant de Collecteur Relatif vs. Éclairement Énergétique :Démontre la relation entre la puissance lumineuse incidente (Ee) et le courant de collecteur de sortie.
• Diagramme de Sensibilité :Un diagramme polaire montrant la réponse angulaire relative du capteur, influencée par la lentille hémisphérique noire.

7. Schéma des Pistes de Soudure et Informations sur le Boîtier

Les dimensions recommandées du motif de pastilles (pistes de soudure) sur le PCB sont fournies pour assurer un soudage correct et une stabilité mécanique. Une épaisseur de pochoir de 0,1 mm ou 0,12 mm est suggérée pour l'application de la pâte à souder. Les dimensions détaillées du conditionnement en bande et bobine sont également incluses, spécifiant l'espacement des alvéoles, le diamètre de la bobine et la taille du moyeu pour faciliter la manutention automatisée.

8. Consignes de Manipulation, Stockage et Assemblage

8.1 Conditions de Stockage

Pour les sachets scellés étanches à l'humidité avec dessicant, stocker à ≤ 30 °C et ≤ 90 % HR, avec une période d'utilisation recommandée d'un an. Pour les dispositifs retirés de leur emballage d'origine, l'ambiance ne doit pas dépasser 30 °C / 60 % HR. S'ils sont stockés hors du sachet d'origine pendant plus d'une semaine, un séchage à 60 °C pendant 20 heures est recommandé avant le soudage pour éliminer l'humidité et prévenir l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

8.2 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire, utiliser des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique.

8.3 Recommandations de Soudage

Des paramètres détaillés pour le soudage par refusion et manuel sont fournis :

• Soudage par Refusion :Préchauffer à 150-200 °C pendant jusqu'à 120 secondes, avec une température de pic ne dépassant pas 260 °C pendant un maximum de 10 secondes. La refusion ne doit être effectuée que deux fois maximum.
• Soudage Manuel :La température de la panne ne doit pas dépasser 300 °C, avec un temps de soudage de 3 secondes maximum par joint.

Les consignes font référence aux normes JEDEC et soulignent la nécessité de caractériser le processus pour des conceptions de PCB spécifiques.

8.4 Considérations sur le Circuit de Pilotage

Le phototransistor est un dispositif à sortie de courant. Pour les applications impliquant plusieurs capteurs, il est fortement recommandé d'utiliser des résistances de limitation de courant individuelles en série avec chaque dispositif (comme illustré dans le "Circuit A" de la fiche technique) pour assurer une réponse uniforme et empêcher qu'un seul dispositif n'absorbe tout le courant. Connecter les dispositifs directement en parallèle ("Circuit B") sans résistances individuelles peut entraîner des performances inégales en raison des variations des caractéristiques des dispositifs.

9. Notes d'Application et Considérations de Conception

9.1 Principe de Fonctionnement

Un phototransistor infrarouge fonctionne en convertissant la lumière infrarouge incidente en un courant électrique. Les photons ayant suffisamment d'énergie (correspondant à la longueur d'onde sensible du dispositif, autour de 940 nm) sont absorbés dans la région de base du transistor, générant des paires électron-trou. Ce courant photogénéré agit comme un courant de base, qui est ensuite amplifié par le gain du transistor, résultant en un courant de collecteur plus grand proportionnel à l'intensité lumineuse incidente. La lentille hémisphérique noire aide à focaliser la lumière entrante et définit le champ de vision.

9.2 Scénarios d'Application Typiques

L'utilisation principale se trouve dans les systèmes de réception infrarouge. Cela inclut :

• Récepteurs de Télécommande :Décodage des signaux des télécommandes de TV, audio et appareils électroménagers.
• Détection de Proximité :Détection de la présence ou de l'absence d'un objet en réfléchissant un faisceau IR.
• Commutateur Optique de Base :Interruption d'un faisceau pour le comptage ou la détection de position.
• Liaisons de Données Simples :Transmission de données sans fil à courte portée et basse vitesse utilisant une lumière IR modulée.

9.3 Liste de Vérification pour la Conception

• Sélectionnez la Catégorie de Tri appropriéeen fonction de la sensibilité requise pour votre application.
• Choisissez une résistance de charge (RL)en considérant l'excursion de tension de sortie souhaitée et le compromis avec la vitesse de réponse (voir la courbe Temps de Montée/Descente vs. RL).
• Mettez en œuvre un filtrage appropriédans le circuit de conditionnement du signal pour rejeter le bruit de la lumière ambiante (par ex., le scintillement des lampes fluorescentes à 100/120 Hz).
• Suivez les recommandations de conception de PCB et de soudagepour assurer la fiabilité.
• Prenez en compte le diagramme de sensibilité angulairelors de la conception du placement mécanique et du boîtier pour garantir que le capteur est correctement orienté.

9.4 Performance en Fonction de la Température

Les concepteurs doivent tenir compte des effets de la température. Le Courant d'Obscurité du Collecteur (ICEO) augmente significativement avec la température, ce qui peut élever le bruit de fond dans les applications à faible luminosité. Le photocourant lui-même a également un coefficient de température. Pour les applications critiques sur une large plage de température (-40 °C à +85 °C), des tests ou des simulations aux extrêmes de température sont conseillés.

10. Comparaison Technique et Guide de Sélection

Lors de la sélection d'un photodétecteur infrarouge, les principaux critères de différenciation incluent :

• Phototransistor vs. Photodiode :Les phototransistors offrent un gain interne, produisant un signal de sortie plus grand pour un niveau de lumière donné, simplifiant la conception de l'amplificateur suivant. Cependant, leur temps de réponse est généralement plus lent que celui des photodiodes. Ce dispositif, avec un temps de montée/descente de 15 µs, convient aux signaux de télécommande standard (par ex., porteuse 38 kHz) mais peut être trop lent pour une communication de données très haute vitesse.
• Longueur d'Onde :La sensibilité de pic à 940 nm est idéale pour s'associer aux émetteurs infrarouges GaAs courants et est moins visible à l'œil nu comparée aux sources à 850 nm, réduisant la pollution lumineuse perçue.
• Boîtier et Lentille :Le boîtier à lentille noire vue de dessus est optimisé pour l'assemblage en surface et offre un angle de vision contrôlé, ce qui peut aider à rejeter la lumière parasite latérale.

11. Questions Fréquemment Posées (FAQ)

Q : Quel est l'objectif du Code de Tri (Bin Code) ?

R : Le Code de Tri garantit une plage de sensibilité (IC(ON)) prévisible. Pour une performance cohérente en production, spécifiez la catégorie requise lors de la commande.

Q : Puis-je utiliser ce capteur en plein soleil ?

R : La lumière solaire directe contient une quantité massive de rayonnement infrarouge et saturera probablement le capteur. Il est conçu pour une utilisation en intérieur ou dans des environnements contrôlés. Un filtrage optique ou un fonctionnement pulsé avec détection synchrone peut être nécessaire pour une utilisation en extérieur.

Q : Pourquoi la procédure de stockage et de séchage est-elle si importante ?

R : Les boîtiers pour montage en surface peuvent absorber l'humidité de l'air. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité peut se vaporiser rapidement, provoquant un délaminage interne ou des fissures (effet "pop-corn"), ce qui détruit le composant. Un stockage et un séchage appropriés préviennent cela.

Q : Comment calculer la tension de sortie ?

R : Le phototransistor agit comme une source de courant. La tension de sortie au collecteur est approximativement VCC - (IC * RL). Choisissez RL et VCC en fonction de l'excursion de sortie souhaitée et du IC attendu de la source lumineuse.

12. Exemple Pratique de Conception

Scénario :Conception d'un simple récepteur IR pour un signal de télécommande modulé à 38 kHz.

1. Sélection des Composants :Utilisez ce phototransistor (par ex., CATÉGORIE B pour une sensibilité moyenne) et associez-le à un filtre passe-bande 38 kHz ou à un circuit intégré décodeur dédié.
2. Circuit de Polarisation :Connectez le collecteur à une alimentation de 5 V (VCC) via une résistance de charge RL. L'émetteur est connecté à la masse. Une valeur de RL = 1 kΩ est un point de départ courant, offrant un bon équilibre entre l'excursion de tension de sortie et la vitesse.
3. Conditionnement du Signal :La tension au collecteur chutera lorsque la lumière IR est détectée. Ce signal couplé en AC est ensuite envoyé vers un étage amplificateur ou comparateur pour nettoyer la forme d'onde numérique. Un condensateur en parallèle avec RL peut aider à filtrer le bruit haute fréquence mais ralentira la réponse.
4. Implantation :Placez le capteur à l'avant du PCB avec une ouverture claire dans le boîtier. Éloignez-le des sources de bruit comme les régulateurs à découpage. Suivez le schéma de pastilles de soudure recommandé.

13. Tendances Technologiques

Le domaine des composants infrarouges discrets continue d'évoluer. Les tendances incluent le développement de photodétecteurs avec des circuits de conditionnement de signal intégrés dans un seul boîtier, fournissant une sortie numérique et un rejet amélioré de la lumière ambiante. Il y a également une poussée vers des dispositifs plus rapides pour permettre une transmission de données plus rapide pour des applications comme l'association de données infrarouges (IrDA) et la détection de gestes. De plus, des améliorations dans le conditionnement visent à fournir des angles de vision plus étroits et plus cohérents pour des applications de détection précises tout en maintenant la compatibilité avec les processus d'assemblage automatisés. Le dispositif décrit dans cette fiche technique représente une solution mature et fiable pour les applications à grand volume et sensibles au coût où une détection infrarouge de base est requise.