Fiche technique LTR-S951-TB - Émetteur et détecteur infrarouge - Boîtier vue latérale - Vce 30V - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTR-S951-TB est un composant infrarouge (IR) discret intégrant un émetteur et un détecteur dans un seul boîtier compact à vue latérale. Ce dispositif est conçu pour les applications nécessitant une détection ou un capteur sans contact via la lumière infrarouge. Sa fonction principale implique que l'émetteur génère un rayonnement infrarouge et que le détecteur, un phototransistor dans ce cas, réagisse à la lumière IR incidente en modulant son courant de collecteur. Ses principaux avantages incluent un facteur de forme à vue latérale économisant de l'espace, une compatibilité avec les processus d'assemblage automatisé et une conception adaptée au soudage par refusion infrarouge, ce qui le rend idéal pour la fabrication de PCB en grande série. Les marchés cibles englobent l'électronique grand public, l'automatisation industrielle, les systèmes de sécurité et toute application utilisant les principes de télécommande ou de détection de proximité.

2. Interprétation approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Le dispositif est spécifié pour une dissipation de puissance maximale de 100 mW à une température ambiante (TA) de 25°C. La tension collecteur-émetteur (V_CE) ne doit pas dépasser 30 V, et la tension émetteur-collecteur (V_EC) ne doit pas dépasser 5 V. Ces valeurs définissent les limites absolues au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. La plage de température de fonctionnement est spécifiée de -40°C à +85°C, avec une plage de température de stockage plus large de -55°C à +100°C, garantissant la fiabilité dans diverses conditions environnementales. Le composant est également spécifié pour le soudage par refusion infrarouge avec une température de pic de 260°C pendant un maximum de 10 secondes.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Les principaux paramètres électriques sont définis à TA=25°C. La tension de claquage collecteur-émetteur (V_(BR)CEO) est d'un minimum de 30V, mesurée avec un courant inverse (I_R) de 100µA et sans éclairement énergétique (E_e=0). Le courant d'obscurité du collecteur (I_CEO), qui est le courant de fuite en l'absence de lumière, a une valeur maximale de 100 nA à V_CE=20V. Ce faible courant d'obscurité est crucial pour obtenir un rapport signal/bruit élevé dans les applications de détection. Le courant de collecteur à l'état passant (I_C(ON)), qui indique la réponse du phototransistor à la lumière IR, a une valeur typique de 5,5 mA lorsque V_CE=5V et est illuminé avec un éclairement énergétique de 0,5 mW/cm² provenant d'une source à 940nm. La vitesse de commutation est caractérisée par des temps de montée et de descente (t_r, t_f) typiques de 15 µs, dans des conditions de test spécifiées de V_CE=5V, I_C=1mA, et R_L=1kΩ. Cette vitesse est adaptée à de nombreux protocoles de télécommande et de transmission de données.

3. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut des courbes caractéristiques typiques essentielles pour la conception de circuits. Ces courbes représentent graphiquement la relation entre les paramètres clés dans des conditions variables. Bien que des tracés spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, de telles courbes incluent généralement le courant de collecteur (I_C) en fonction de la tension collecteur-émetteur (V_CE) pour différents niveaux d'éclairement énergétique, montrant les caractéristiques de sortie du phototransistor. Une autre courbe courante est le courant de collecteur en fonction de l'éclairement énergétique (E_e) à une V_CE fixe, illustrant la sensibilité du dispositif. Ces graphiques permettent aux concepteurs de prédire le comportement du composant dans leur application spécifique, garantissant que le circuit fonctionne dans les régions linéaires et sûres de la performance du phototransistor.

4. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le LTR-S951-TB présente un boîtier à vue latérale avec une lentille en dôme noire. Des dimensions détaillées du contour sont fournies dans la fiche technique, toutes les mesures étant en millimètres. Les tolérances sont généralement de ±0,1 mm sauf indication contraire. La conception à vue latérale permet au faisceau IR d'être parallèle à la surface du PCB, ce qui est utile pour les applications de détection sur les bords ou lorsque l'espace vertical est limité. Le boîtier est conçu pour être compatible avec les équipements de placement automatique, facilitant un assemblage efficace. Des sections distinctes fournissent les dimensions suggérées du plot de soudure pour la conception du PCB et les dimensions du boîtier pour le format en bande et bobine utilisé dans la manutention automatisée.

5. Guide de soudage et d'assemblage

5.1 Conditions de stockage

Pour un emballage non ouvert, étanche à l'humidité avec dessiccant, le dispositif doit être stocké à ≤30°C et ≤90% d'humidité relative (HR) et utilisé dans l'année. Une fois l'emballage d'origine ouvert, l'environnement de stockage ne doit pas dépasser 30°C ou 60% HR. Il est recommandé que les composants retirés de leur emballage d'origine subissent un soudage par refusion IR dans la semaine. Pour un stockage plus long hors du sachet d'origine, ils doivent être conservés dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans une atmosphère d'azote. S'ils sont stockés non emballés pendant plus d'une semaine, un séchage à environ 60°C pendant au moins 20 heures est requis avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

5.2 Processus de soudage

Le dispositif est compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge. Les conditions recommandées incluent une zone de préchauffage de 150–200°C, un temps de préchauffage maximum de 120 secondes, une température de pic ne dépassant pas 260°C, et un temps au-dessus de 260°C limité à 10 secondes maximum. La refusion doit être effectuée au maximum deux fois. Pour le soudage manuel à l'étain, la température de la panne ne doit pas dépasser 300°C, et le temps de soudage par broche doit être limité à 3 secondes. La fiche technique fait référence aux profils standards JEDEC comme base pour la configuration du processus, soulignant la nécessité de suivre les spécifications du fabricant de pâte à souder et d'effectuer une caractérisation spécifique à la carte.

5.3 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après le soudage, seuls des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique doivent être utilisés. Les nettoyants chimiques agressifs doivent être évités pour prévenir tout dommage au boîtier ou au matériau de la lentille.

6. Informations sur l'emballage et la commande

Le composant est fourni sur une bande de 8mm sur des bobines de 13 pouces de diamètre, conformes aux normes EIA. Chaque bobine contient 9000 pièces. Les spécifications de la bande et de la bobine suivent la norme ANSI/EIA 481-1-A-1994. L'emballage assure la compatibilité avec les machines de placement automatique à grande vitesse. Des notes précisent que les alvéoles vides de composants sont scellées avec un ruban de couverture et qu'un maximum de deux composants manquants consécutifs est autorisé sur une bobine.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

Le LTR-S951-TB est adapté à des applications telles que les récepteurs infrarouges dans les systèmes de télécommande, les capteurs de proximité ou de détection d'objets montés sur PCB, et les liaisons de transmission de données sans fil IR basiques. Le boîtier à vue latérale le rend particulièrement utile pour détecter des objets le long du bord d'un appareil ou dans des fentes.

7.2 Conception du circuit de commande

Le détecteur phototransistor est un dispositif à sortie de courant. Un circuit d'application typique implique de connecter une résistance de charge (R_L) entre le collecteur et la tension d'alimentation (V_CC), avec l'émetteur connecté à la masse. Le signal de sortie est prélevé au nœud du collecteur. La valeur de R_Linfluence le gain, la bande passante et l'excursion de tension de sortie. La fiche technique fournit des conditions de test utilisant R_L=1kΩ. Pour l'émetteur IR (s'il est activement commandé), il est crucial d'utiliser une résistance de limitation de courant en série pour chaque LED afin d'assurer une intensité uniforme et d'éviter l'accaparement de courant, car la tension directe (V_f) peut varier d'un dispositif à l'autre. Il n'est pas recommandé de monter les LED en parallèle sans résistances individuelles.

7.3 Considérations de conception

Les concepteurs doivent considérer l'angle de vue du dispositif (impliqué par la lentille en dôme), la sensibilité à la longueur d'onde de 940nm, et la vitesse de commutation par rapport au débit de données de leur application. L'immunité à la lumière ambiante peut être une préoccupation ; bien que la lentille noire aide, un filtrage optique ou une modulation de la source IR peut être nécessaire dans des environnements à forte lumière ambiante. Le placement sur le PCB doit être aligné avec le contour mécanique et les dimensions suggérées des plots pour assurer un soudage correct et un alignement pour la détection.

8. Précautions et notes sur la fiabilité

Le produit est destiné aux équipements électroniques standards. Pour les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé (par exemple, médical, aviation, transport), une consultation et une qualification spécifiques sont nécessaires. Les spécifications et l'apparence du produit sont susceptibles d'être modifiées sans préavis pour l'amélioration du produit.

9. Principe de fonctionnement

Le dispositif fonctionne sur le principe de l'effet photoélectrique dans les semi-conducteurs. L'émetteur infrarouge est typiquement une diode électroluminescente (LED) en Arseniure de Gallium (GaAs) ou matériau similaire qui émet des photons à une longueur d'onde de pic autour de 940nm lorsqu'elle est polarisée en direct. Le détecteur est un phototransistor au silicium. Lorsque des photons provenant de l'émetteur (ou d'une autre source IR) frappent la région de base du phototransistor, ils génèrent des paires électron-trou. Ce courant photogénéré agit comme un courant de base, qui est ensuite amplifié par le gain en courant du transistor (β), résultant en un courant de collecteur beaucoup plus important. Ce changement du courant de collecteur en réponse à la lumière IR est le mécanisme de détection fondamental. Le boîtier intégré aligne optiquement l'émetteur et le détecteur pour les modes de détection par réflexion, où un objet réfléchit la lumière émise vers le détecteur.