Scheda Tecnica Fototransistor IR LTR-S971-TB - Pacchetto Vista Laterale - Vce 30V - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTR-S971-TB è un componente discreto a fototransistor a infrarossi (IR) progettato per applicazioni di rilevamento. Appartiene a un'ampia famiglia di dispositivi optoelettronici destinati all'uso in ambienti che richiedono un rilevamento affidabile della luce infrarossa. La funzione principale di questo componente è convertire la radiazione infrarossa incidente in un segnale elettrico, specificamente una corrente di collettore proporzionale alla densità di potenza IR ricevuta.

I suoi vantaggi principali includono una lente a cupola con vista laterale alloggiata in un package nero, che aiuta a dirigere il campo visivo e potenzialmente a ridurre le interferenze della luce ambientale proveniente da altri angoli. Il dispositivo è confezionato per processi di assemblaggio moderni, fornito su nastro da 8 mm su bobine da 13 pollici di diametro, rendendolo compatibile con apparecchiature di posizionamento automatico e processi di saldatura a rifusione a infrarossi. È inoltre conforme agli standard RoHS e ai prodotti ecologici.

I mercati target e le applicazioni per questo fototransistor sono principalmente nell'elettronica di consumo e nel rilevamento industriale. Le principali aree applicative includono l'impiego come ricevitore a infrarossi in sistemi come telecomandi e l'abilitazione del rilevamento IR montato su PCB per funzioni quali rilevamento di prossimità, sensing di oggetti e collegamenti di trasmissione dati di base dove l'IR è il mezzo.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Le prestazioni del LTR-S971-TB sono definite da una serie di valori massimi assoluti e caratteristiche elettriche/ottiche dettagliate, tutti specificati a una temperatura ambiente (TA) di 25°C.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono destinati al funzionamento normale.

• Dissipazione di Potenza (Pd):100 mW. Questa è la potenza massima che il dispositivo può dissipare sotto forma di calore.
• Tensione Collettore-Emettitore (V_CE):30 V. La tensione massima che può essere applicata tra i terminali collettore ed emettitore.
• Tensione Emettitore-Collettore (V_EC):5 V. La tensione inversa massima applicabile tra emettitore e collettore.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento (T_op):-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente per un funzionamento affidabile del dispositivo.
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio (T_stg):-55°C a +100°C. L'intervallo di temperatura per lo stoccaggio non operativo.
• Condizione di Saldatura a Infrarossi:Resiste a 260°C per un massimo di 10 secondi, definendo la sua capacità di saldatura a rifusione.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri definiscono le prestazioni del dispositivo in condizioni di test specificate, rappresentando il comportamento operativo tipico.

• Tensione di Breakdown Collettore-Emettitore (V_(BR)CEO):30 V (Min). Misurata con una corrente di dispersione inversa (I_R) di 100µA e nessuna illuminazione IR incidente (E_e= 0 mW/cm²).
• Tensione di Breakdown Emettitore-Collettore (V_(BR)ECO):5 V (Min). Misurata con I_E= 100µA e nessuna illuminazione.
• Tensione di Saturazione Collettore-Emettitore (V_CE(SAT)):0.4 V (Max). La tensione ai capi del dispositivo quando è completamente "acceso", testata a I_C= 100µA sotto un'irradianza di 0.5 mW/cm².
• Tempo di Salita (T_r) & Tempo di Discesa (T_f):15 µs (Tip). Questi parametri di velocità di commutazione sono misurati con V_CE=5V, I_C=1mA, e R_L=1kΩ, indicando la sua idoneità per il rilevamento a velocità moderata.
• Corrente di Buio del Collettore (I_CEO):100 nA (Max). La corrente di dispersione che scorre dal collettore all'emettitore quando non c'è luce, a V_CE=20V. Un valore più basso è migliore per il rapporto segnale-rumore.
• Corrente di Collettore in Stato di Accensione (I_C(ON)):4.0 mA (Tip). La corrente di uscita quando il dispositivo è illuminato, testata a V_CE=5V sotto un'irradianza di 0.5 mW/cm² da una sorgente a 940nm. Questo è un parametro chiave di sensibilità.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a una sezione per le curve tipiche delle caratteristiche elettriche/ottiche. Queste rappresentazioni grafiche sono cruciali per i progettisti per comprendere il comportamento del dispositivo oltre le specifiche a punto singolo.

Sebbene le curve specifiche non siano dettagliate nel testo fornito, i grafici tipici per un fototransistor come il LTR-S971-TB includerebbero:

• Corrente di Collettore (I_C) vs. Tensione Collettore-Emettitore (V_CE):Una famiglia di curve parametrizzate da diversi livelli di irradianza infrarossa incidente (E_e). Questo mostra le caratteristiche di uscita e la regione di saturazione.
• Corrente di Collettore (I_C) vs. Irradianza Incidente (E_e):Questo grafico, spesso a V_CE fissata, dimostra la linearità (o non linearità) della risposta del fototransistor all'intensità luminosa, che è centrale per la sua sensibilità.
• Risposta Spettrale:Una curva che mostra la sensibilità relativa del dispositivo su diverse lunghezze d'onda della luce. Sebbene la condizione di test specifichi 940nm, questa curva mostrerebbe la lunghezza d'onda di picco di risposta e la larghezza di banda di sensibilità, importanti per filtrare sorgenti luminose indesiderate.
• Dipendenza dalla Temperatura:Grafici che mostrano come parametri chiave come la corrente di buio (I_CEO) e la corrente di collettore (I_C) variano con la temperatura ambiente, il che è critico per progetti che operano al di fuori della temperatura ambiente.

4. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

4.1 Dimensioni di Contorno

Il dispositivo presenta un package a vista laterale con lente a cupola. Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri con una tolleranza standard di ±0.1 mm salvo diversa specificazione. Il disegno meccanico esatto definisce le dimensioni del corpo, la spaziatura dei terminali, la posizione della lente e l'impronta complessiva critica per il layout del PCB.

4.2 Dimensioni Consigliate per i Piazzole di Saldatura

Viene fornito un land pattern (impronta) consigliato per il PCB. Rispettare queste dimensioni garantisce una corretta formazione del giunto di saldatura, stabilità meccanica e rilievo termico durante il processo di saldatura.

4.3 Dimensioni del Pacchetto su Nastro e Bobina

Disegni dettagliati specificano le dimensioni del nastro portante (dimensione della tasca, passo), del nastro di copertura e delle bobine. Queste informazioni sono essenziali per la configurazione della linea di assemblaggio automatizzata. Le specifiche chiave indicate sono una bobina da 13 pollici contenente 9000 pezzi, con un massimo di due componenti mancanti consecutivi consentiti, seguendo gli standard ANSI/EIA 481-1-A-1994.

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

5.1 Condizioni di Stoccaggio

Il dispositivo è sensibile all'umidità. Nella sua busta sigillata a tenuta di umidità con essiccante, dovrebbe essere conservato a ≤30°C e ≤90% UR e utilizzato entro un anno. Una volta aperta, l'ambiente di stoccaggio non deve superare i 30°C e il 60% UR. I componenti fuori dalla confezione originale per più di una settimana dovrebbero essere essiccati a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per prevenire l'effetto "popcorn" durante la rifusione.

5.2 Parametri di Saldatura

Saldatura a Rifusione:È consigliato un profilo conforme JEDEC.

• Preriscaldamento: 150–200°C per un massimo di 120 secondi.
• Temperatura di Picco: Massimo di 260°C.
• Tempo sopra 260°C: Massimo di 10 secondi, con un massimo di due cicli di rifusione consentiti.

Saldatura Manuale (Saldatore):

• Temperatura del Saldatore: Massimo di 300°C.
• Tempo di Contatto: Massimo di 3 secondi per giunto.

La scheda tecnica sottolinea che il profilo ottimale dipende dal design specifico del PCB, dai componenti e dalla pasta saldante utilizzata.

5.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo solventi a base alcolica come l'alcol isopropilico.

6. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

6.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

Un fototransistor è fondamentalmente un dispositivo a uscita di corrente. La scheda tecnica fornisce una guida cruciale per pilotare più dispositivi.Il Modello di Circuito (A)è la configurazione consigliata, dove ogni fototransistor ha la propria resistenza limitatrice di corrente in serie collegata alla tensione di alimentazione. Ciò garantisce l'uniformità dell'intensità compensando le piccole variazioni nelle caratteristiche corrente-tensione (I-V) tra i singoli dispositivi.Il Modello di Circuito (B), dove più dispositivi condividono una singola resistenza, è sconsigliato in quanto può portare a luminosità non uniforme o condivisione di corrente sbilanciata a causa di disallineamenti tra i dispositivi.

6.2 Ambito di Applicazione e Precauzioni

Il componente è destinato a equipaggiamenti elettronici standard (ufficio, comunicazioni, domestici). La scheda tecnica include una specifica avvertenza contro il suo uso in applicazioni critiche per la sicurezza o ad alta affidabilità—come aviazione, supporto vitale medico o sistemi di controllo dei trasporti—senza preventiva consultazione e qualificazione, poiché un guasto potrebbe mettere a rischio la vita o la salute.

6.3 Scenari Applicativi Tipici

• Ricevitori per Telecomandi a Infrarossi:Rilevamento di segnali IR modulati dai telecomandi.
• Rilevamento di Prossimità e Oggetti:Sensing della presenza o assenza di un oggetto rilevando la luce IR riflessa o bloccata.
• Collegamenti Dati IR di Base:Per trasmissione dati wireless a corto raggio e bassa velocità.
• Sensori per Allarmi di Sicurezza:Come parte di un sistema di rilevamento intrusioni a interruzione di fascio o basato su riflessione.

7. Principio di Funzionamento

Un fototransistor opera sul principio dell'effetto fotoelettrico all'interno di una struttura a transistor a giunzione bipolare (BJT). I fotoni incidenti con sufficiente energia (nello spettro infrarosso per questo dispositivo) vengono assorbiti nella regione della giunzione base-collettore, generando coppie elettrone-lacuna. Questi portatori fotogenerati sono efficacemente amplificati dal guadagno di corrente del transistor (beta, β). Il terminale di base è spesso lasciato scollegato o utilizzato con una resistenza per il controllo della polarizzazione. L'uscita risultante è una corrente di collettore (I_C) molto più grande della fotocorrente primaria, fornendo un'amplificazione intrinseca del segnale. La lente a vista laterale focalizza e dirige la luce IR in entrata sull'area sensibile del semiconduttore, definendo il campo visivo del dispositivo.

8. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

Il confezionamento standard è di 9000 pezzi per bobina da 13 pollici. Le specifiche del nastro e della bobina sono conformi agli standard ANSI/EIA per garantire la compatibilità con le macchine pick-and-place automatizzate. Il numero di parte LTR-S971-TB identifica in modo univoco questa specifica variante (probabilmente indicando il tipo di package 'TB' per vista laterale).

9. FAQ Basate sui Parametri Tecnici

D: Qual è la velocità di risposta tipica di questo sensore?

R: I tempi tipici di salita e discesa sono 15 microsecondi, rendendolo adatto a rilevare segnali IR modulati comuni nei telecomandi, che tipicamente operano a frequenze portanti come 38 kHz.

D: Quanto è sensibile il LTR-S971-TB?

R: In una condizione di test di 0.5 mW/cm² a 940nm e V_CE=5V, fornisce tipicamente 4.0 mA di corrente di collettore. Minore è l'irradianza necessaria per produrre una corrente di uscita utilizzabile, maggiore è la sensibilità.

D: Posso usarlo all'aperto o in ambienti ad alta temperatura?

R: Il suo intervallo di temperatura di funzionamento è -40°C a +85°C, consentendo l'uso in un'ampia gamma di ambienti. Tuttavia, i progettisti devono considerare la dipendenza dalla temperatura della sua corrente di buio e della corrente di uscita, che possono influenzare il rapporto segnale-rumore agli estremi.

D: Perché è necessaria una resistenza separata per ogni fototransistor in parallelo?

R: A causa delle naturali variazioni di produzione, le caratteristiche I-V dei singoli fototransistor differiscono leggermente. Una resistenza condivisa li costringe ad avere la stessa tensione, il che può causare uno squilibrio significativo della corrente. Resistenze individuali consentono a ciascun dispositivo di autopolarizzarsi, garantendo una condivisione della corrente e prestazioni più uniformi.

10. Esempio di Progetto e Caso d'Uso

Scenario: Progettare un semplice contatore di oggetti utilizzando un sensore IR a fascio interrotto.

1. Configurazione:Un emettitore IR (IRED) è posizionato su un lato di un nastro trasportatore e il fototransistor LTR-S971-TB è posizionato direttamente di fronte.
2. Circuito:Il fototransistor è configurato in una configurazione a emettitore comune. Una resistenza di pull-up (es. 1kΩ a 10kΩ) è collegata dal collettore a V_CC(es. 5V). L'emettitore è collegato a massa. Il segnale di uscita è prelevato dal nodo del collettore.
3. Funzionamento:Quando il fascio IR è ininterrotto, il fototransistor è illuminato, causandone la conduzione e portando la tensione del collettore bassa (vicino a V_CE(SAT)). Quando un oggetto interrompe il fascio, l'illuminazione cessa, il fototransistor si spegne e la tensione del collettore viene portata alta dalla resistenza.
4. Elaborazione del Segnale:Questa transizione di tensione digitale (da bassa ad alta) può essere inviata a un pin di ingresso digitale di un microcontrollore o a un comparatore per attivare una routine di conteggio.
5. Considerazioni di Progettazione:Il valore della resistenza di pull-up influisce sulla velocità di commutazione e sul consumo di corrente. La luce IR ambientale (es. dalla luce solare) può causare falsi trigger, quindi il sistema potrebbe richiedere filtraggio ottico, un alloggiamento per schermare la luce ambientale o modulazione/demodulazione del fascio IR.

Nota: L'aspetto e le specifiche del prodotto sono soggetti a modifiche senza preavviso per miglioramenti.