Folha de Dados Técnicos do Emissor e Detetor de Infravermelhos LTR-S951-TB - Pacote de Visão Lateral - Vce 30V

1. Visão Geral do Produto

O LTR-S951-TB é um componente discreto de infravermelhos (IR) que integra um emissor e um detetor num único pacote compacto de visão lateral. Este dispositivo foi concebido para aplicações que requerem deteção ou sensoriamento sem contacto através de luz infravermelha. A sua função principal envolve o emissor a gerar radiação infravermelha e o detetor, neste caso um fototransistor, a responder à luz IR incidente modulando a sua corrente de coletor. As suas principais vantagens incluem um fator de forma de visão lateral que economiza espaço, compatibilidade com processos de montagem automatizados e um desenho adequado para soldadura por reflow infravermelho, tornando-o ideal para fabrico de PCB em grande volume. Os mercados-alvo abrangem eletrónica de consumo, automação industrial, sistemas de segurança e qualquer aplicação que utilize princípios de controle remoto ou sensoriamento de proximidade.

2. Interpretação Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Classificações Absolutas Máximas

O dispositivo tem uma dissipação de potência máxima classificada de 100 mW a uma temperatura ambiente (TA) de 25°C. A tensão coletor-emissor (V_CE) não deve exceder 30 V, e a tensão emissor-coletor (V_EC) não deve exceder 5 V. Estas classificações definem os limites absolutos além dos quais pode ocorrer dano permanente. A gama de temperatura operacional é especificada de -40°C a +85°C, com uma gama de temperatura de armazenamento mais ampla de -55°C a +100°C, garantindo fiabilidade em várias condições ambientais. O componente também está classificado para soldadura por reflow infravermelho com uma temperatura de pico de 260°C durante um máximo de 10 segundos.

2.2 Características Elétricas e Óticas

Os parâmetros elétricos chave são definidos a TA=25°C. A tensão de ruptura coletor-emissor (V_(BR)CEO) é no mínimo 30V, medida com uma corrente reversa (I_R) de 100µA e sem irradiância (E_e=0). A corrente de coletor no escuro (I_CEO), que é a corrente de fuga quando não há luz presente, tem um valor máximo de 100 nA a V_CE=20V. Esta baixa corrente no escuro é crucial para alcançar uma elevada relação sinal-ruído em aplicações de sensoriamento. A corrente de coletor no estado ligado (I_C(ON)), que indica a resposta do fototransistor à luz IR, tem um valor típico de 5,5 mA quando V_CE=5V e é iluminado com uma irradiância de 0,5 mW/cm² de uma fonte de 940nm. A velocidade de comutação é caracterizada pelos tempos de subida e descida (t_r, t_f) de 15 µs típicos, sob condições de teste especificadas de V_CE=5V, I_C=1mA, e R_L=1kΩ. Esta velocidade é adequada para muitos protocolos de controle remoto e transmissão de dados.

3. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados inclui curvas características típicas que são essenciais para o desenho do circuito. Estas curvas representam graficamente a relação entre parâmetros chave sob condições variáveis. Embora gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, tais curvas tipicamente incluem a corrente de coletor (I_C) versus a tensão coletor-emissor (V_CE) para diferentes níveis de irradiância, mostrando as características de saída do fototransistor. Outra curva comum é a corrente de coletor versus irradiância (E_e) a uma V_CE fixa, ilustrando a sensibilidade do dispositivo. Estes gráficos permitem aos projetistas prever o comportamento do componente na sua aplicação específica, garantindo que o circuito opera dentro das regiões lineares e seguras do desempenho do fototransistor.

4. Informação Mecânica e do Pacote

O LTR-S951-TB apresenta um pacote de visão lateral com uma lente de domo preta. Dimensões detalhadas do contorno são fornecidas na folha de dados, com todas as medidas em milímetros. As tolerâncias são tipicamente ±0,1 mm salvo indicação em contrário. O desenho de visão lateral permite que o feixe de IR seja paralelo à superfície do PCB, o que é útil para aplicações de sensoriamento na borda ou quando o espaço vertical é limitado. O pacote foi concebido para ser compatível com equipamento de colocação automática, facilitando a montagem eficiente. Secções separadas fornecem as dimensões sugeridas do layout das pastilhas de soldadura para desenho do PCB e as dimensões do pacote para o formato de fita e carretel usado em manuseamento automatizado.

5. Diretrizes de Soldadura e Montagem

5.1 Condições de Armazenamento

Para embalagens não abertas, à prova de humidade com dessecante, o dispositivo deve ser armazenado a ≤30°C e ≤90% de Humidade Relativa (HR) e usado dentro de um ano. Uma vez que a embalagem original é aberta, o ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C ou 60% HR. Recomenda-se que os componentes removidos da sua embalagem original sejam submetidos a soldadura por reflow IR dentro de uma semana. Para armazenamento mais longo fora do saco original, devem ser mantidos num recipiente selado com dessecante ou num ambiente de azoto. Se armazenados sem embalagem por mais de uma semana, é necessário um cozimento a aproximadamente 60°C durante pelo menos 20 horas antes da soldadura para remover a humidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" durante o reflow.

5.2 Processo de Soldadura

O dispositivo é compatível com processos de soldadura por reflow infravermelho. As condições recomendadas incluem uma zona de pré-aquecimento de 150–200°C, um tempo de pré-aquecimento de até 120 segundos no máximo, uma temperatura de pico não excedendo 260°C, e um tempo acima de 260°C limitado a 10 segundos no máximo. O reflow deve ser realizado no máximo duas vezes. Para soldadura manual com ferro, a temperatura da ponta não deve exceder 300°C, e o tempo de soldadura por terminal deve ser limitado a 3 segundos. A folha de dados referencia perfis padrão JEDEC como base para a configuração do processo, enfatizando a necessidade de seguir as especificações do fabricante da pasta de solda e realizar caracterização específica da placa.

5.3 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldadura, devem ser usados apenas solventes à base de álcool, como álcool isopropílico. Devem ser evitados produtos de limpeza químicos agressivos para prevenir danos no pacote ou material da lente.

6. Informação de Embalagem e Encomenda

O componente é fornecido em fita de 8mm em carretéis de 13 polegadas de diâmetro, em conformidade com os padrões EIA. Cada carretel contém 9000 peças. As especificações da fita e carretel seguem a ANSI/EIA 481-1-A-1994. A embalagem garante compatibilidade com máquinas pick-and-place automatizadas de alta velocidade. Notas especificam que os bolsos vazios dos componentes são selados com fita de cobertura e que é permitido um máximo de dois componentes em falta consecutivos num carretel.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

O LTR-S951-TB é adequado para aplicações como recetores de infravermelhos em sistemas de controle remoto, sensores de proximidade ou deteção de objetos montados em PCB, e ligações básicas de transmissão de dados sem fios por IR. O pacote de visão lateral torna-o particularmente útil para detetar objetos ao longo da borda de um dispositivo ou em ranhuras.

7.2 Desenho do Circuito de Acionamento

O detetor fototransistor é um dispositivo de saída de corrente. Um circuito de aplicação típico envolve ligar uma resistência de carga (R_L) entre o coletor e a tensão de alimentação (V_CC), com o emissor ligado à terra. O sinal de saída é retirado do nó do coletor. O valor de R_Linfluencia o ganho, a largura de banda e a excursão da tensão de saída. A folha de dados fornece condições de teste usando R_L=1kΩ. Para o emissor IR (se acionado ativamente), é crucial usar uma resistência limitadora de corrente em série para cada LED para garantir intensidade uniforme e prevenir o "roubo de corrente", uma vez que a tensão direta (V_f) pode variar entre dispositivos. Não é recomendado ligar LEDs em paralelo sem resistências individuais.

7.3 Considerações de Desenho

Os projetistas devem considerar o ângulo de visão do dispositivo (implícito pela lente de domo), a sensibilidade ao comprimento de onda de 940nm e a velocidade de comutação em relação à taxa de dados da sua aplicação. A imunidade à luz ambiente pode ser uma preocupação; embora a lente preta ajude, a filtragem ótica ou modulação da fonte IR pode ser necessária em ambientes com muita luz ambiente. A colocação no PCB deve estar alinhada com o contorno mecânico e as dimensões sugeridas das pastilhas para garantir soldadura e alinhamento adequados para sensoriamento.

8. Precauções e Notas de Fiabilidade

O produto destina-se a equipamentos eletrónicos padrão. Para aplicações que requerem fiabilidade excecional onde uma falha possa colocar em risco a vida ou a saúde (ex.: médica, aviação, transportes), é necessária consulta e qualificação específicas. As especificações e aparência do produto estão sujeitas a alterações sem aviso prévio para melhoria do produto.

9. Princípio de Funcionamento

O dispositivo funciona com base no princípio do efeito fotoelétrico em semicondutores. O emissor de infravermelhos é tipicamente um Diodo Emissor de Luz (LED) de Arsenieto de Gálio (GaAs) ou material similar que emite fotões num comprimento de onda de pico por volta de 940nm quando polarizado diretamente. O detetor é um fototransistor de silício. Quando fotões do emissor (ou de outra fonte IR) atingem a região da base do fototransistor, geram pares eletrão-lacuna. Esta corrente fotogerada atua como uma corrente de base, que é então amplificada pelo ganho de corrente do transistor (β), resultando numa corrente de coletor muito maior. Esta mudança na corrente de coletor em resposta à luz IR é o mecanismo fundamental de sensoriamento. O pacote integrado alinha o emissor e o detetor opticamente para modos de sensoriamento reflexivo, onde um objeto reflete a luz emitida de volta para o detetor.