Scheda Tecnica Fototransistore Infrarosso LTR-C971-TB - Package Vista Laterale - Vce 30V - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTR-C971-TB è un componente discreto a fototransistore infrarosso progettato per applicazioni di sensing. Fa parte di un'ampia gamma di prodotti finalizzata a fornire soluzioni per il rilevamento infrarosso, caratterizzata da prestazioni affidabili in vari sistemi elettronici. Il dispositivo è progettato per soddisfare gli standard del settore per i processi di posizionamento e saldatura automatici.

1.1 Caratteristiche

• Conforme agli standard RoHS e Prodotto Verde.
• Dotato di lente a cupola nera con configurazione a vista laterale.
• Imballato in nastro da 12 mm su bobine da 7 pollici di diametro per la manipolazione automatizzata.
• Compatibile con apparecchiature di posizionamento automatico.
• Compatibile con processi di saldatura a rifusione a infrarossi.
• Conforme alle specifiche di package standard EIA.

1.2 Applicazioni

• Moduli ricevitori a infrarossi.
• Sensori infrarossi montati su PCB.

2. Dimensioni Meccaniche

Il contorno meccanico e le dimensioni del fototransistore LTR-C971-TB sono forniti nei disegni della scheda tecnica. Tutte le dimensioni sono specificate in millimetri, con una tolleranza standard di ±0,1 mm salvo diversa indicazione. È importante fare riferimento ai disegni dimensionali dettagliati per una progettazione accurata dell'impronta sul PCB. Le specifiche sono soggette a modifiche senza preavviso.

3. Specifiche Massime Assolute

La seguente tabella elenca le specifiche massime assolute per il fototransistore LTR-C971-TB a una temperatura ambiente (TA) di 25°C. Il superamento di questi limiti può causare danni permanenti al dispositivo.

Un profilo di rifusione a infrarossi suggerito per processi senza piombo è incluso nella scheda tecnica come riferimento durante l'assemblaggio.

4. Caratteristiche Elettriche e Ottiche

I parametri elettrici e ottici chiave sono definiti a TA=25°C. Queste caratteristiche sono cruciali per la progettazione del circuito e la previsione delle prestazioni.

Nota: La tolleranza di test per IC(ON) è ±15%.

5. Curve di Prestazione Tipiche

La scheda tecnica include una serie di curve caratteristiche tipiche misurate a 25°C di temperatura ambiente (salvo diversa indicazione). Questi grafici rappresentano visivamente la relazione tra parametri chiave come la corrente del collettore rispetto all'irradianza, il tempo di risposta sotto diversi carichi e la dipendenza della corrente di buio dalla temperatura. L'analisi di queste curve aiuta i progettisti a comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni operative non standard o variabili, essenziale per una progettazione robusta del sistema.

6. Layout e Raccomandazioni per i Piazzole di Saldatura

Vengono fornite le dimensioni consigliate per le piazzole di saldatura nel layout del PCB per garantire una saldatura corretta e stabilità meccanica. La scheda tecnica suggerisce l'uso di uno stencil metallico per la stampa della pasta saldante con uno spessore di 0,1 mm (4 mil) o 0,12 mm (5 mil). Il rispetto di queste dimensioni delle piazzole e delle specifiche dello stencil è fondamentale per ottenere giunzioni saldate affidabili durante il processo di rifusione e prevenire problemi come l'effetto "tombstoning" o saldatura insufficiente.

7. Specifiche di Imballaggio in Nastro e Bobina

Il LTR-C971-TB è fornito in formato nastro e bobina adatto per linee di assemblaggio automatizzate ad alto volume. Sono specificate le dimensioni dettagliate dell'imballaggio sia per il nastro portacomponenti che per la bobina. Note chiave includono: tutte le dimensioni sono in millimetri, le tasche vuote dei componenti sono sigillate con nastro coprente superiore, ogni bobina da 13 pollici contiene 6000 pezzi, è consentito un massimo di due componenti mancanti consecutivi e l'imballaggio è conforme alle specifiche ANSI/EIA 481-1-A-1994.

8. Avvertenze Importanti e Linee Guida per la Manipolazione

8.1 Applicazione Prevista

Questo componente è progettato per l'uso in apparecchiature elettroniche ordinarie, inclusi apparecchi per ufficio, dispositivi di comunicazione e applicazioni domestiche. Non è destinato a sistemi critici per la sicurezza in cui un guasto potrebbe mettere a rischio la vita o la salute (es. aviazione, dispositivi medici). Per tali applicazioni, è necessaria la consultazione con il fornitore del componente prima della progettazione.

8.2 Condizioni di Magazzinaggio

Un magazzinaggio corretto è essenziale per mantenere l'affidabilità del componente. Per sacchetti sigillati antipolvere con essiccante, conservare a ≤30°C e ≤90% UR, con un periodo di utilizzo consigliato di un anno. Una volta aperta la confezione originale, i componenti devono essere conservati a ≤30°C e ≤60% UR. Si consiglia di completare la saldatura a rifusione IR entro una settimana dall'apertura. Per una conservazione più lunga fuori dal sacchetto originale, utilizzare un contenitore sigillato con essiccante o un essiccatore a azoto. I componenti conservati senza imballo per oltre una settimana devono essere "baked" a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura.

8.3 Pulizia

Se necessaria la pulizia, utilizzare solventi a base alcolica come l'alcool isopropilico. Evitare l'uso di detergenti chimici aggressivi o sconosciuti che potrebbero danneggiare il package o la lente.

8.4 Processo di Saldatura

Vengono fornite raccomandazioni di saldatura dettagliate per garantire l'affidabilità dell'assemblaggio.

• Saldatura a Rifusione:Preriscaldare a 150–200°C per un massimo di 120 secondi. La temperatura di picco non deve superare i 260°C e il tempo al di sopra di questa temperatura deve essere limitato a un massimo di 10 secondi. La rifusione deve essere eseguita al massimo due volte.
• Saldatore a Stagno:La temperatura della punta del saldatore non deve superare i 300°C e il tempo di saldatura per ogni terminale deve essere limitato a un massimo di 3 secondi per una singola operazione.

La scheda tecnica sottolinea che il profilo di temperatura ottimale dipende dal design specifico della scheda, dai componenti, dalla pasta saldante e dal forno. Raccomanda di utilizzare il profilo conforme JEDEC fornito come obiettivo generico e di rispettare i limiti sia di JEDEC che del produttore della pasta saldante.

8.5 Raccomandazione per il Circuito di Pilotaggio

Per applicazioni che coinvolgono più dispositivi, si raccomanda vivamente un resistore di limitazione di corrente in serie per ogni fototransistore nel circuito. Questa pratica, illustrata come "Modello di Circuito (A)" nella scheda tecnica, aiuta a garantire uniformità di corrente e prestazioni consistenti tra tutti i dispositivi. La connessione alternativa in parallelo senza resistori individuali ("Modello di Circuito (B)") può portare a variazioni di luminosità o sensibilità a causa delle differenze nelle caratteristiche corrente-tensione (I-V) dei singoli dispositivi.

9. Informazioni sul Prodotto e Revisioni

Il produttore si riserva il diritto di modificare l'aspetto e le specifiche del prodotto per miglioramenti senza preavviso. I progettisti devono sempre fare riferimento all'ultima versione della scheda tecnica per le informazioni più aggiornate.

10. Approfondimento Tecnico e Considerazioni di Progettazione

10.1 Principio di Funzionamento

Un fototransistore infrarosso funziona convertendo la luce infrarossa incidente in una corrente elettrica. È essenzialmente un transistor a giunzione bipolare in cui la corrente di base è generata da fotoni che colpiscono la giunzione base-collettore (che agisce come un fotodiodo). Quando la luce infrarossa di lunghezza d'onda sufficiente (tipicamente 940nm per questo dispositivo) illumina l'area attiva, vengono generate coppie elettrone-lacuna. Questa fotocorrente viene quindi amplificata dal guadagno del transistor, risultando in una corrente di collettore molto più grande che può essere facilmente misurata dal circuito esterno. Il package a vista laterale con lente a cupola nera aiuta a definire un campo visivo specifico e può offrire un certo grado di rifiuto della luce ambientale visibile.

10.2 Analisi dei Parametri Chiave

• Sensibilità (IC(ON)):La tipica corrente di collettore in stato di accensione di 4,0 mA sotto un'irradianza di 0,5 mW/cm² a 940nm indica la sensibilità del dispositivo. I progettisti devono assicurarsi che l'intensità del segnale IR incidente soddisfi o superi questo livello di irradianza per una commutazione affidabile o un rilevamento analogico.
• Velocità (Tr, Tf):I tipici tempi di salita e discesa di 15 μs definiscono la velocità di commutazione del dispositivo. Questo parametro è critico per applicazioni di trasmissione dati (come i telecomandi IR) dove è richiesto un alto bit rate. La condizione di test specificata (VCE=5V, IC=1mA, RL=1KΩ) fornisce un benchmark standard.
• Corrente di Buio (ICEO):La massima corrente di buio di 100 nA a VCE=20V rappresenta la corrente di dispersione quando non è presente luce. Una bassa corrente di buio è essenziale per ottenere un alto rapporto segnale/rumore, specialmente in scenari di rilevamento a bassa luminosità o quando si utilizzano resistori di carico di alto valore per aumentare il guadagno di tensione.
• Tensioni Nominali (V(BR)CEO, V(BR)ECO):Le tensioni di breakdown collettore-emettitore di 30V ed emettitore-collettore di 5V definiscono l'area di funzionamento sicura per la polarizzazione applicata. I progetti dei circuiti devono garantire che questi limiti non vengano superati, anche in condizioni transitorie.

10.3 Progettazione del Circuito di Applicazione

La configurazione più comune è utilizzare il fototransistore in modalità interruttore a emettitore comune. Il collettore è collegato alla tensione di alimentazione (VCC) attraverso un resistore di carico (RL) e l'emettitore è messo a massa. Il segnale di uscita è prelevato dal nodo del collettore. Il valore di RL è una scelta progettuale chiave: un RL più grande fornisce un'escursione di tensione di uscita più alta per una data fotocorrente (guadagno più alto) ma rallenta il tempo di risposta a causa dell'aumento della costante di tempo RC. Le specifiche di velocità della scheda tecnica sono date con RL=1KΩ, fornendo un punto di riferimento. Per applicazioni analogiche che richiedono una risposta lineare, il dispositivo dovrebbe essere operato in modalità fotodiodo (base lasciata aperta, utilizzando solo la giunzione collettore-base) o con una polarizzazione accurata per evitare la saturazione.

10.4 Considerazioni Ambientali e di Assemblaggio

L'intervallo di temperatura operativa da -40°C a +85°C rende il dispositivo adatto per ambienti consumer, industriali e alcuni automotive. I progettisti dovrebbero considerare il coefficiente di temperatura della corrente di buio e della sensibilità, che tipicamente aumentano e diminuiscono rispettivamente con la temperatura. Le rigide linee guida del profilo di saldatura sono necessarie perché il package in plastica e i bonding interni sono sensibili allo shock termico e al calore eccessivo. Seguire il profilo basato su JEDEC minimizza lo stress e previene guasti latenti.

10.5 Confronto e Selezione

Quando si seleziona un sensore infrarosso, gli ingegneri confrontano i fototransistori con i fotodiodi. I fototransistori offrono un guadagno più alto (corrente di uscita per unità di luce) ma sono generalmente più lenti e hanno una risposta più non lineare rispetto ai fotodiodi. Il LTR-C971-TB, con la sua amplificazione integrata, è una scelta eccellente per il rilevamento digitale semplice (presenza/assenza di un segnale IR) o per il sensing analogico a bassa velocità dove è necessaria un'uscita elevata senza ulteriori stadi di amplificatore. Per collegamenti dati ad alta velocità o misurazioni precise della luce analogica, un fotodiodo PIN potrebbe essere più appropriato.

10.6 Esempio Pratico di Utilizzo

Un tipico caso d'uso è in un sensore di prossimità a infrarossi per un rubinetto touchless. Un LED emettitore IR emette impulsi a 940nm. Il fototransistore LTR-C971-TB, posizionato nelle vicinanze, rileva il segnale riflesso. Quando una mano viene posta sotto il rubinetto, riflette la luce IR verso il sensore, causando un aumento della corrente del collettore. Questo cambiamento viene rilevato da un microcontrollore, che quindi attiva la valvola dell'acqua. Il package a vista laterale consente un modulo sensore compatto in cui il LED e il fototransistore sono montati sullo stesso piano del PCB. La sensibilità del dispositivo garantisce un rilevamento affidabile anche con riflessi deboli e la sua velocità è più che adeguata per questa interfaccia a movimento umano lento. Il design includerebbe il resistore in serie consigliato per il LED di pilotaggio e un resistore di carico adeguato (es. 10kΩ) sul collettore del fototransistore per tradurre il cambiamento di corrente in una tensione misurabile per l'ADC o l'ingresso del comparatore del microcontrollore.

10.7 Tendenze del Settore

La tendenza nei componenti infrarossi discreti è verso una maggiore integrazione, package più piccoli e prestazioni migliorate. Mentre dispositivi come il LTR-C971-TB rimangono vitali per design sensibili ai costi o con vincoli di spazio, c'è una crescente adozione di soluzioni integrate che combinano il fotorivelatore, l'amplificatore e la logica digitale (come l'uscita I²C) in un unico package. Questi moduli semplificano il design ma possono avere un costo più elevato. Un'altra tendenza è l'aumento dell'uso di filtri a lunghezza d'onda specifica integrati nel package per migliorare l'immunità al rumore della luce ambientale, una caratteristica menzionata come disponibile nella più ampia gamma di prodotti. Per compiti di rilevamento di base, il fototransistore discreto offre un equilibrio ottimale tra prestazioni, costo e flessibilità di progettazione.