Ficha Técnica do Fototransístor Infravermelho LTR-C971-TB - Pacote de Visão Lateral - Vce 30V - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTR-C971-TB é um componente discreto de fototransístor infravermelho projetado para aplicações de sensoriamento. Faz parte de uma ampla linha de produtos destinada a fornecer soluções para detecção infravermelha, apresentando características adequadas para um desempenho confiável em diversos sistemas eletrónicos. O dispositivo é projetado para atender aos padrões da indústria para processos automáticos de colocação e soldagem.

1.1 Características

• Conformes com as normas RoHS e Produto Verde.
• Apresenta uma lente negra abobadada com configuração de visão lateral.
• Embalado em fita de 12 mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro para manuseio automatizado.
• Compatível com equipamentos de colocação automática.
• Compatível com processos de soldagem por refluxo infravermelho.
• Conforme às especificações de pacote padrão EIA.

1.2 Aplicações

• Módulos receptores infravermelhos.
• Sensores infravermelhos montados em PCB.

2. Dimensões do Componente

O contorno mecânico e as dimensões do fototransístor LTR-C971-TB são fornecidos nos desenhos da ficha técnica. Todas as dimensões são especificadas em milímetros, com uma tolerância padrão de ±0,1 mm, salvo indicação em contrário. É importante consultar os desenhos dimensionais detalhados para um projeto preciso da área de montagem na PCB. As especificações estão sujeitas a alterações sem aviso prévio.

3. Especificações Máximas Absolutas

A tabela seguinte lista as especificações máximas absolutas para o fototransístor LTR-C971-TB a uma temperatura ambiente (TA) de 25°C. Exceder estes limites pode causar danos permanentes ao dispositivo.

Um perfil de refluxo infravermelho sugerido para processos sem chumbo também está incluído na ficha técnica para referência durante a montagem.

4. Características Elétricas e Ópticas

Os principais parâmetros elétricos e ópticos são definidos a TA=25°C. Estas características são cruciais para o projeto do circuito e a previsão de desempenho.

Nota: A tolerância de teste para IC(ON) é de ±15%.

5. Curvas de Desempenho Típicas

A ficha técnica inclui um conjunto de curvas características típicas medidas a 25°C de temperatura ambiente (salvo indicação em contrário). Estes gráficos representam visualmente a relação entre parâmetros-chave, como a corrente do coletor versus irradiância, o tempo de resposta sob diferentes cargas e a dependência da corrente de escuro com a temperatura. Analisar estas curvas ajuda os engenheiros a compreender o comportamento do dispositivo em condições de operação não padronizadas ou variáveis, o que é essencial para um projeto de sistema robusto.

6. Layout e Recomendações para as Ilhas de Solda

São fornecidas as dimensões recomendadas para as ilhas de solda no layout da PCB, a fim de garantir uma soldagem adequada e estabilidade mecânica. A ficha técnica sugere o uso de um estêncil metálico para a impressão da pasta de solda com uma espessura de 0,1 mm (4 mils) ou 0,12 mm (5 mils). Seguir estas dimensões de ilha e especificações do estêncil é fundamental para obter juntas de solda confiáveis durante o processo de refluxo e prevenir problemas como o "tombstoning" ou solda insuficiente.

7. Especificações de Embalagem em Fita e Bobina

O LTR-C971-TB é fornecido no formato fita e bobina, adequado para linhas de montagem automatizadas de alto volume. São especificadas as dimensões detalhadas da embalagem, tanto para a fita transportadora quanto para a bobina. As notas principais incluem: todas as dimensões estão em milímetros, os compartimentos vazios de componentes são selados com fita de cobertura superior, cada bobina de 13 polegadas contém 6000 peças, é permitido um máximo de dois componentes ausentes consecutivos, e a embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA 481-1-A-1994.

8. Cuidados Importantes e Diretrizes de Manuseio

8.1 Aplicação Pretendida

Este componente foi projetado para uso em equipamentos eletrónicos comuns, incluindo equipamentos de escritório, dispositivos de comunicação e aplicações domésticas. Não se destina a sistemas críticos de segurança onde uma falha possa colocar em risco a vida ou a saúde (por exemplo, aviação, dispositivos médicos). Para tais aplicações, é necessária consulta prévia ao fornecedor do componente antes do projeto.

8.2 Condições de Armazenamento

O armazenamento adequado é essencial para manter a confiabilidade do componente. Para sacos selados à prova de umidade com dessecante, armazene a ≤30°C e ≤90% de UR, com um período recomendado de uso de um ano. Uma vez que a embalagem original é aberta, os componentes devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de UR. É aconselhável completar a soldagem por refluxo infravermelho dentro de uma semana após a abertura. Para armazenamento mais longo fora do saco original, utilize um recipiente selado com dessecante ou um dessecador de nitrogénio. Componentes armazenados fora da embalagem por mais de uma semana devem ser pré-aquecidos a aproximadamente 60°C por pelo menos 20 horas antes da soldagem.

8.3 Limpeza

Se a limpeza for necessária, utilize solventes à base de álcool, como o álcool isopropílico. Evite o uso de produtos de limpeza químicos agressivos ou desconhecidos que possam danificar o encapsulamento ou a lente.

8.4 Processo de Soldagem

São fornecidas recomendações detalhadas de soldagem para garantir a confiabilidade da montagem.

• Soldagem por Refluxo:Pré-aqueça a 150–200°C por no máximo 120 segundos. A temperatura de pico não deve exceder 260°C, e o tempo acima desta temperatura deve ser limitado a no máximo 10 segundos. O refluxo deve ser realizado no máximo duas vezes.
• Ferro de Soldar:A temperatura da ponta do ferro não deve exceder 300°C, e o tempo de soldagem por terminal deve ser limitado a no máximo 3 segundos para uma única operação.

A ficha técnica enfatiza que o perfil de temperatura ideal depende do projeto específico da placa, dos componentes, da pasta de solda e do forno. Recomenda-se usar o perfil compatível com JEDEC fornecido como um alvo genérico e respeitar os limites tanto da JEDEC quanto do fabricante da pasta de solda.

8.5 Recomendação do Circuito de Acionamento

Para aplicações envolvendo múltiplos dispositivos, é fortemente recomendado um resistor limitador de corrente em série para cada fototransístor no circuito. Esta prática, ilustrada como "Modelo de Circuito (A)" na ficha técnica, ajuda a garantir a uniformidade da corrente e o desempenho consistente em todos os dispositivos. A conexão alternativa em paralelo sem resistores individuais ("Modelo de Circuito (B)") pode levar a variações de brilho ou sensibilidade devido às diferenças nas características corrente-tensão (I-V) de cada dispositivo.

9. Informações do Produto e Revisões

O fabricante reserva-se o direito de modificar a aparência e as especificações do produto para melhoria sem aviso prévio. Os projetistas devem sempre consultar a versão mais recente da ficha técnica para obter as informações mais atuais.

10. Análise Técnica Detalhada e Considerações de Projeto

10.1 Princípio de Funcionamento

Um fototransístor infravermelho funciona convertendo a luz infravermelha incidente numa corrente elétrica. É essencialmente um transistor de junção bipolar onde a corrente de base é gerada por fotões que atingem a junção base-coletor (que atua como um fotodíodo). Quando a luz infravermelha de comprimento de onda suficiente (tipicamente 940nm para este dispositivo) ilumina a área ativa, são gerados pares eletrão-lacuna. Esta fotocorrente é então amplificada pelo ganho do transistor, resultando numa corrente de coletor muito maior que pode ser facilmente medida pelo circuito externo. O pacote de visão lateral com lente negra abobadada ajuda a definir um campo de visão específico e pode oferecer alguma rejeição à luz visível ambiente.

10.2 Análise dos Parâmetros-Chave

• Sensibilidade (IC(ON)):A corrente de coletor típica no estado ligado de 4,0 mA sob uma irradiância de 0,5 mW/cm² a 940nm indica a sensibilidade do dispositivo. Os projetistas devem garantir que a intensidade do sinal IR incidente atinja ou exceda este nível de irradiância para uma comutação ou deteção analógica confiável.
• Velocidade (Tr, Tf):Os tempos típicos de subida e descida de 15 μs definem a velocidade de comutação do dispositivo. Este parâmetro é crítico para aplicações de transmissão de dados (como controles remotos IR) onde é necessária uma alta taxa de bits. A condição de teste especificada (VCE=5V, IC=1mA, RL=1KΩ) fornece um padrão de referência.
• Corrente de Escuro (ICEO):A corrente de escuro máxima de 100 nA a VCE=20V representa a corrente de fuga quando não há luz presente. Uma baixa corrente de escuro é essencial para alcançar uma alta relação sinal-ruído, especialmente em cenários de deteção com pouca luz ou quando se utilizam resistores de carga de alto valor para aumentar o ganho de tensão.
• Tensões Nominais (V(BR)CEO, V(BR)ECO):As tensões de ruptura coletor-emissor de 30V e emissor-coletor de 5V definem a área de operação segura para a polarização aplicada. Os projetos de circuito devem garantir que estes limites não sejam excedidos, mesmo sob condições transitórias.

10.3 Projeto do Circuito de Aplicação

A configuração mais comum é usar o fototransístor no modo de comutação de emissor comum. O coletor é conectado à tensão de alimentação (VCC) através de um resistor de carga (RL), e o emissor é ligado à terra. O sinal de saída é retirado do nó do coletor. O valor de RL é uma escolha de projeto fundamental: um RL maior fornece uma maior excursão de tensão de saída para uma determinada fotocorrente (ganho mais alto), mas retarda o tempo de resposta devido ao aumento da constante de tempo RC. As especificações de velocidade da ficha técnica são dadas com RL=1KΩ, fornecendo um ponto de referência. Para aplicações analógicas que requerem resposta linear, o dispositivo deve ser operado no modo fotodíodo (base aberta, usando apenas a junção coletor-base) ou com polarização cuidadosa para evitar a saturação.

10.4 Considerações Ambientais e de Montagem

A faixa de temperatura de operação de -40°C a +85°C torna o dispositivo adequado para ambientes de consumo, industriais e alguns automotivos. Os projetistas devem considerar o coeficiente de temperatura da corrente de escuro e da sensibilidade, que tipicamente aumentam e diminuem com a temperatura, respetivamente. As diretrizes rigorosas do perfil de soldagem são necessárias porque o encapsulamento plástico e as ligações internas por fio são sensíveis ao choque térmico e ao calor excessivo. Seguir o perfil baseado na JEDEC minimiza o stress e previne falhas latentes.

10.5 Comparação e Seleção

Ao selecionar um sensor infravermelho, os engenheiros comparam fototransístores com fotodíodos. Os fototransístores oferecem maior ganho (corrente de saída por unidade de luz), mas são geralmente mais lentos e têm uma resposta mais não linear em comparação com os fotodíodos. O LTR-C971-TB, com a sua amplificação integrada, é uma excelente escolha para deteção digital simples (presença/ausência de um sinal IR) ou sensoriamento analógico de baixa velocidade onde é necessária uma saída alta sem estágios adicionais de amplificador. Para ligações de dados de alta velocidade ou medição precisa de luz analógica, um fotodíodo PIN pode ser mais apropriado.

10.6 Exemplo Prático de Utilização

Um caso de uso típico é num sensor de proximidade infravermelho para uma torneira sem contato. Um LED emissor infravermelho emite pulsos a 940nm. O fototransístor LTR-C971-TB, colocado nas proximidades, deteta o sinal refletido. Quando uma mão é colocada sob a torneira, ela reflete a luz IR de volta para o sensor, fazendo com que a corrente do coletor aumente. Esta mudança é detetada por um microcontrolador, que então ativa a válvula de água. O pacote de visão lateral permite um módulo de sensor compacto onde o LED e o fototransístor são montados no mesmo plano da PCB. A sensibilidade do dispositivo garante uma deteção confiável mesmo com reflexos fracos, e a sua velocidade é mais do que adequada para esta interface lenta de movimento humano. O projeto incluiria o resistor em série recomendado para o LED de acionamento e um resistor de carga adequado (por exemplo, 10kΩ) no coletor do fototransístor para traduzir a mudança de corrente numa tensão mensurável para a entrada ADC ou comparador do microcontrolador.

10.7 Tendências da Indústria

A tendência nos componentes infravermelhos discretos é em direção a uma maior integração, pacotes menores e desempenho melhorado. Embora dispositivos como o LTR-C971-TB permaneçam vitais para projetos sensíveis ao custo ou com restrições de espaço, há uma adoção crescente de soluções integradas que combinam o fotodetector, o amplificador e a lógica digital (como saída I²C) num único pacote. Estes módulos simplificam o projeto, mas podem ter um custo mais elevado. Outra tendência é o aumento do uso de filtros de comprimento de onda específicos integrados no pacote para melhorar a imunidade ao ruído da luz ambiente, uma característica mencionada como disponível na linha de produtos mais ampla. Para tarefas básicas de deteção, o fototransístor discreto oferece um equilíbrio ideal entre desempenho, custo e flexibilidade de projeto.