Folha de Dados Técnicos do Fototransístor Infravermelho LTR-S971-TB - Embalagem de Visão Lateral - Vce 30V

1. Visão Geral do Produto

O LTR-S971-TB é um componente discreto de fototransístor infravermelho (IR) projetado para aplicações de sensoriamento. Pertence a uma ampla família de dispositivos optoeletrônicos destinados a ambientes que requerem detecção confiável de luz infravermelha. A função principal deste componente é converter a radiação infravermelha incidente num sinal elétrico, especificamente uma corrente de coletor proporcional à densidade de potência IR recebida.

As suas principais vantagens incluem uma lente tipo domo de visão lateral, alojada numa embalagem preta, que ajuda a direcionar o campo de visão e a reduzir potenciais interferências da luz ambiente proveniente de outros ângulos. O dispositivo é embalado para processos de montagem modernos, sendo fornecido em fita de 8mm em carretéis de 13 polegadas de diâmetro, tornando-o compatível com equipamentos de colocação automática e processos de soldagem por refluxo infravermelho. É também compatível com as normas RoHS e de produto ecológico.

Os mercados-alvo e aplicações principais para este fototransístor situam-se na eletrónica de consumo e no sensoriamento industrial. As principais áreas de aplicação incluem a função de recetor infravermelho em sistemas como comandos à distância (controlos remotos) e a possibilidade de sensoriamento infravermelho montado em PCB para funções como deteção de proximidade, sensoriamento de objetos e ligações básicas de transmissão de dados onde o IR é o meio.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

O desempenho do LTR-S971-TB é definido por um conjunto de especificações máximas absolutas e características elétricas/ópticas detalhadas, todas especificadas a uma temperatura ambiente (TA) de 25°C.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não se destinam à operação normal.

• Dissipação de Potência (Pd):100 mW. Esta é a potência máxima que o dispositivo pode dissipar na forma de calor.
• Tensão Coletor-Emissor (V_CE):30 V. A tensão máxima que pode ser aplicada entre os terminais do coletor e do emissor.
• Tensão Emissor-Coletor (V_EC):5 V. A tensão reversa máxima aplicável entre o emissor e o coletor.
• Intervalo de Temperatura de Operação (T_op):-40°C a +85°C. O intervalo de temperatura ambiente para operação confiável do dispositivo.
• Intervalo de Temperatura de Armazenamento (T_stg):-55°C a +100°C. O intervalo de temperatura para armazenamento sem operação.
• Condição de Soldagem por Infravermelhos:Suporta 260°C por um máximo de 10 segundos, definindo a sua capacidade de soldagem por refluxo.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros definem o desempenho do dispositivo sob condições de teste especificadas, representando o comportamento operacional típico.

• Tensão de Ruptura Coletor-Emissor (V_(BR)CEO):30 V (Mín.). Medida com uma corrente de fuga reversa (I_R) de 100µA e sem iluminação IR incidente (E_e= 0 mW/cm²).
• Tensão de Ruptura Emissor-Coletor (V_(BR)ECO):5 V (Mín.). Medida com I_E= 100µA e sem iluminação.
• Tensão de Saturação Coletor-Emissor (V_CE(SAT)):0.4 V (Máx.). A tensão através do dispositivo quando este está totalmente "ligado", testada a I_C= 100µA sob uma irradiância de 0.5 mW/cm².
• Tempo de Subida (T_r) & Tempo de Descida (T_f):15 µs (Tip.). Estes parâmetros de velocidade de comutação são medidos com V_CE=5V, I_C=1mA, e R_L=1kΩ, indicando a sua adequação para deteção de velocidade moderada.
• Corrente de Escuridão do Coletor (I_CEO):100 nA (Máx.). A corrente de fuga que flui do coletor para o emissor quando não há luz presente, a V_CE=20V. Um valor mais baixo é melhor para a relação sinal-ruído.
• Corrente do Coletor em Estado Ligado (I_C(ON)):4.0 mA (Tip.). A corrente de saída quando o dispositivo é iluminado, testada a V_CE=5V sob uma irradiância de 0.5 mW/cm² de uma fonte de 940nm. Este é um parâmetro chave de sensibilidade.

3. Análise de Curvas de Desempenho

A folha de dados referencia uma secção para curvas típicas de características elétricas/ópticas. Estas representações gráficas são cruciais para que os engenheiros de projeto compreendam o comportamento do dispositivo para além das especificações de ponto único.

Embora as curvas específicas não sejam detalhadas no texto fornecido, os gráficos típicos para um fototransístor como o LTR-S971-TB incluiriam:

• Corrente do Coletor (I_C) vs. Tensão Coletor-Emissor (V_CE):Uma família de curvas parametrizadas por diferentes níveis de irradiância infravermelha incidente (E_e). Isto mostra as características de saída e a região de saturação.
• Corrente do Coletor (I_C) vs. Irradiância Incidente (E_e):Este gráfico, frequentemente a uma V_CE fixa, demonstra a linearidade (ou não linearidade) da resposta do fototransístor à intensidade da luz, o que é central para a sua sensibilidade.
• Resposta Espectral:Uma curva que mostra a sensibilidade relativa do dispositivo através de diferentes comprimentos de onda de luz. Embora a condição de teste especifique 940nm, esta curva mostraria o comprimento de onda de pico de resposta e a largura de banda de sensibilidade, importantes para filtrar fontes de luz indesejadas.
• Dependência da Temperatura:Gráficos que mostram como parâmetros chave como a corrente de escuridão (I_CEO) e a corrente do coletor (I_C) variam com a temperatura ambiente, o que é crítico para projetos que operam fora da temperatura ambiente.

4. Informações Mecânicas e de Embalagem

4.1 Dimensões do Componente

O dispositivo apresenta uma embalagem de visão lateral com uma lente tipo domo. Todas as dimensões são fornecidas em milímetros com uma tolerância padrão de ±0.1 mm, salvo indicação em contrário. O desenho mecânico exato define o tamanho do corpo, o espaçamento dos terminais, a posição da lente e a pegada geral, críticos para o layout da PCB.

4.2 Dimensões Sugeridas para as Ilhas de Solda

É fornecida uma recomendação de padrão de ilhas de solda (pegada) para a PCB. Respeitar estas dimensões garante a formação adequada da junta de solda, estabilidade mecânica e alívio térmico durante o processo de soldagem.

4.3 Dimensões da Embalagem em Fita e Carretel

Desenhos detalhados especificam as dimensões da fita transportadora (tamanho do bolso, passo), da fita de cobertura e do carretel. Esta informação é essencial para a configuração da linha de montagem automatizada. As especificações chave indicadas são um carretel de 13 polegadas contendo 9000 peças, com um máximo de dois componentes em falta consecutivos permitido, seguindo as normas ANSI/EIA 481-1-A-1994.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

5.1 Condições de Armazenamento

O dispositivo é sensível à humidade. Na sua bolsa selada à prova de humidade com dessecante, deve ser armazenado a ≤30°C e ≤90% de HR e utilizado dentro de um ano. Uma vez aberta, o ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C e 60% de HR. Componentes fora da sua embalagem original por mais de uma semana devem ser pré-aquecidos ("baked") a aproximadamente 60°C durante pelo menos 20 horas antes da soldagem para evitar o "efeito pipoca" durante o refluxo.

5.2 Parâmetros de Soldagem

Soldagem por Refluxo:É recomendado um perfil compatível com JEDEC.

• Pré-aquecimento: 150–200°C por um máximo de 120 segundos.
• Temperatura de Pico: Máximo de 260°C.
• Tempo acima de 260°C: Máximo de 10 segundos, com um máximo de dois ciclos de refluxo permitidos.

Soldagem Manual (Ferro de Soldar):

• Temperatura do Ferro: Máximo de 300°C.
• Tempo de Contacto: Máximo de 3 segundos por junta.

A folha de dados enfatiza que o perfil ótimo depende do projeto específico da PCB, dos componentes e da pasta de solda utilizada.

5.3 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldagem, devem ser utilizados apenas solventes à base de álcool, como álcool isopropílico.

6. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

6.1 Projeto do Circuito de Acionamento

Um fototransístor é fundamentalmente um dispositivo de saída de corrente. A folha de dados fornece orientação crucial para acionar múltiplos dispositivos.O Modelo de Circuito (A)é a configuração recomendada, onde cada fototransístor tem a sua própria resistência limitadora de corrente em série ligada à tensão de alimentação. Isto garante uniformidade de intensidade ao compensar pequenas variações nas características corrente-tensão (I-V) entre dispositivos individuais.O Modelo de Circuito (B), onde múltiplos dispositivos partilham uma única resistência, é desencorajado, pois pode levar a brilho desigual ou partilha de corrente desequilibrada devido a diferenças entre dispositivos.

6.2 Âmbito de Aplicação e Precauções

O componente destina-se a equipamentos eletrónicos padrão (escritório, comunicações, domésticos). A folha de dados inclui uma precaução específica contra a sua utilização em aplicações críticas para a segurança ou de alta confiabilidade — como aviação, suporte de vida médico ou sistemas de controlo de transporte — sem consulta e qualificação prévias, uma vez que uma falha pode colocar em risco vidas ou a saúde.

6.3 Cenários de Aplicação Típicos

• Recetores de Comandos à Distância por Infravermelhos:Deteção de sinais IR modulados provenientes de comandos.
• Deteção de Proximidade e Objetos:Sensoriamento da presença ou ausência de um objeto através da deteção de luz IR refletida ou bloqueada.
• Ligações de Dados IR Básicas:Para transmissão de dados sem fios de curto alcance e baixa velocidade.
• Sensores de Alarme de Segurança:Como parte de um sistema de deteção de intrusão baseado em interrupção de feixe ou reflexão.

7. Princípio de Funcionamento

Um fototransístor opera com base no princípio do efeito fotoelétrico dentro da estrutura de um transístor de junção bipolar (BJT). Fotões incidentes com energia suficiente (no espectro infravermelho para este dispositivo) são absorvidos na região da junção base-coletor, gerando pares eletrão-lacuna. Estes portadores fotogerados são amplificados eficazmente pelo ganho de corrente (beta, β) do transístor. O terminal da base é frequentemente deixado desconectado ou é utilizado com uma resistência para controlo de polarização. A saída resultante é uma corrente de coletor (I_C) que é muito maior do que a fotocorrente primária, fornecendo amplificação de sinal inerente. A lente de visão lateral foca e direciona a luz IR incidente para a área semicondutora sensível, definindo o campo de visão do dispositivo.

8. Informações de Embalagem e Pedido

A embalagem padrão é de 9000 peças por carretel de 13 polegadas. As especificações da fita e do carretel cumprem as normas ANSI/EIA para garantir compatibilidade com máquinas automáticas de pick-and-place. O número de peça LTR-S971-TB identifica exclusivamente esta variante específica (provavelmente indicando o tipo de embalagem 'TB' para visão lateral).

9. Perguntas Frequentes Baseadas em Parâmetros Técnicos

P: Qual é a velocidade de resposta típica deste sensor?

R: Os tempos típicos de subida e descida são de 15 microssegundos, tornando-o adequado para detetar sinais IR modulados comuns em comandos à distância, que normalmente operam em frequências portadoras como 38 kHz.

P: Quão sensível é o LTR-S971-TB?

R: Sob uma condição de teste de 0.5 mW/cm² a 940nm e V_CE=5V, fornece tipicamente 4.0 mA de corrente de coletor. Quanto menor for a irradiância necessária para produzir uma corrente de saída utilizável, maior é a sensibilidade.

P: Posso usá-lo ao ar livre ou em ambientes de alta temperatura?

R: O seu intervalo de temperatura de operação é de -40°C a +85°C, permitindo a utilização numa vasta gama de ambientes. No entanto, os projetistas devem considerar a dependência da temperatura da sua corrente de escuridão e da corrente de saída, o que pode afetar a relação sinal-ruído em extremos.

P: Por que é necessária uma resistência separada para cada fototransístor em paralelo?

R: Devido a variações naturais de fabrico, as características I-V de fototransístores individuais diferem ligeiramente. Uma resistência partilhada força-os a ter a mesma tensão, o que pode causar um desequilíbrio significativo de corrente. Resistências individuais permitem que cada dispositivo se auto-polarize, garantindo uma partilha de corrente e desempenho mais uniformes.

10. Exemplo de Projeto e Caso de Uso

Cenário: Projetar um contador de objetos simples usando um sensor IR de feixe interrompido.

1. Configuração:Um emissor IR (IRED) é colocado num lado de uma esteira transportadora, e o fototransístor LTR-S971-TB é colocado diretamente em frente.
2. Circuito:O fototransístor é configurado numa montagem de emissor comum. Uma resistência de pull-up (ex.: 1kΩ a 10kΩ) é ligada do coletor a V_CC(ex.: 5V). O emissor é ligado ao terra. O sinal de saída é retirado do nó do coletor.
3. Operação:Quando o feixe IR não é interrompido, o fototransístor é iluminado, fazendo com que conduza e puxe a tensão do coletor para baixo (perto de V_CE(SAT)). Quando um objeto interrompe o feixe, a iluminação cessa, o fototransístor desliga-se e a tensão do coletor é puxada para cima pela resistência.
4. Processamento de Sinal:Esta transição de tensão digital (de baixo para alto) pode ser enviada para um pino de entrada digital de um microcontrolador ou para um comparador para acionar uma rotina de contagem.
5. Considerações de Projeto:O valor da resistência de pull-up afeta a velocidade de comutação e o consumo de corrente. A luz IR ambiente (ex.: da luz solar) pode causar acionamentos falsos, pelo que o sistema pode requerer filtragem óptica, uma caixa para proteger da luz ambiente, ou modulação/desmodulação do feixe IR.

Nota: A aparência e especificações do produto estão sujeitas a alterações sem aviso prévio para melhoria.