Техническая документация LTR-S951-TB - Инфракрасный излучатель и фотоприемник в боковом корпусе - Vce 30V

1. Обзор продукта

LTR-S951-TB представляет собой дискретный инфракрасный (ИК) компонент, объединяющий излучатель и детектор в одном компактном корпусе с боковым обзором. Устройство предназначено для применений, требующих бесконтактного сенсорного определения или детектирования с помощью инфракрасного света. Основная функция заключается в том, что излучатель генерирует инфракрасное излучение, а детектор, в данном случае фотоприемник, реагирует на падающий ИК-свет, модулируя свой коллекторный ток. Его ключевые преимущества включают компактный форм-фактор с боковым обзором, совместимость с процессами автоматизированной сборки и конструкцию, подходящую для инфракрасной пайки оплавлением, что делает его идеальным для крупносерийного производства печатных плат. Целевые рынки включают потребительскую электронику, промышленную автоматизацию, системы безопасности и любые применения, использующие принципы дистанционного управления или датчиков приближения.

2. Глубокое толкование технических параметров

2.1 Предельно допустимые параметры

Максимальная рассеиваемая мощность устройства составляет 100 мВт при температуре окружающей среды (TA) 25°C. Напряжение коллектор-эмиттер (V_CE) не должно превышать 30 В, а напряжение эмиттер-коллектор (V_EC) не должно превышать 5 В. Эти параметры определяют абсолютные пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению. Рабочий температурный диапазон составляет от -40°C до +85°C, с более широким диапазоном температур хранения от -55°C до +100°C, что обеспечивает надежность в различных условиях окружающей среды. Компонент также рассчитан на инфракрасную пайку оплавлением с пиковой температурой 260°C в течение максимум 10 секунд.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Ключевые электрические параметры определены при TA=25°C. Напряжение пробоя коллектор-эмиттер (V_(BR)CEO) составляет минимум 30В, измеренное при обратном токе (I_R) 100мкА и отсутствии облучения (E_e=0). Темновой ток коллектора (I_CEO), который представляет собой ток утечки при отсутствии света, имеет максимальное значение 100 нА при V_CE=20В. Этот низкий темновой ток имеет решающее значение для достижения высокого отношения сигнал/шум в сенсорных приложениях. Коллекторный ток во включенном состоянии (I_C(ON)), который указывает на реакцию фотоприемника на ИК-свет, имеет типичное значение 5,5 мА, когда V_CE=5В и он освещается облученностью 0,5 мВт/см² от источника с длиной волны 940 нм. Скорость переключения характеризуется временами нарастания и спада (t_r, t_f) типично 15 мкс, при заданных условиях испытаний: V_CE=5В, I_C=1мА и R_L=1кОм. Эта скорость достаточна для многих протоколов дистанционного управления и передачи данных.

3. Анализ характеристических кривых

Техническая документация включает типичные характеристические кривые, которые необходимы для проектирования схем. Эти кривые графически представляют взаимосвязь ключевых параметров в различных условиях. Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, такие кривые обычно включают зависимость коллекторного тока (I_C) от напряжения коллектор-эмиттер (V_CE) для различных уровней облученности, показывая выходные характеристики фотоприемника. Другая распространенная кривая — это зависимость коллекторного тока от облученности (E_e) при фиксированном V_CE, иллюстрирующая чувствительность устройства. Эти графики позволяют разработчикам прогнозировать поведение компонента в их конкретном применении, обеспечивая работу схемы в линейной и безопасной областях характеристик фотоприемника.

4. Механическая информация и данные о корпусе

LTR-S951-TB имеет корпус с боковым обзором и черной полусферической линзой. В технической документации приведены подробные габаритные размеры, все измерения указаны в миллиметрах. Допуски обычно составляют ±0,1 мм, если не указано иное. Конструкция с боковым обзором позволяет ИК-лучу быть параллельным поверхности печатной платы, что полезно для применений с краевым сенсорным определением или когда вертикальное пространство ограничено. Корпус разработан для совместимости с автоматическим оборудованием для установки, что облегчает эффективную сборку. Отдельные разделы содержат рекомендуемые размеры контактных площадок для пайки при проектировании печатной платы и габариты корпуса для формата ленты и катушки, используемого при автоматизированной обработке.

5. Рекомендации по пайке и сборке

5.1 Условия хранения

Для невскрытой влагозащищенной упаковки с осушителем устройство следует хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤90% и использовать в течение одного года. После вскрытия оригинальной упаковки условия хранения не должны превышать 30°C или 60% RH. Компоненты, извлеченные из оригинальной упаковки, рекомендуется подвергать инфракрасной пайке оплавлением в течение одной недели. Для более длительного хранения вне оригинального пакета их следует хранить в герметичном контейнере с осушителем или в азотной среде. Если хранение без упаковки превышает одну неделю, перед пайкой требуется прогрев при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения эффекта "попкорна" во время оплавления.

5.2 Процесс пайки

Устройство совместимо с процессами инфракрасной пайки оплавлением. Рекомендуемые условия включают зону предварительного нагрева 150–200°C, время предварительного нагрева до 120 секунд максимум, пиковую температуру не выше 260°C и время выше 260°C, ограниченное максимум 10 секундами. Оплавление следует выполнять максимум два раза. Для ручной пайки паяльником температура жала не должна превышать 300°C, а время пайки на вывод должно быть ограничено 3 секундами. В технической документации в качестве основы для настройки процесса приводятся стандартные профили JEDEC, подчеркивая необходимость соблюдения спецификаций производителя паяльной пасты и проведения специфической для платы характеризации.

5.3 Очистка

Если после пайки необходима очистка, следует использовать только спиртовые растворители, такие как изопропиловый спирт. Следует избегать использования агрессивных химических очистителей, чтобы предотвратить повреждение корпуса или материала линзы.

6. Упаковка и информация для заказа

Компонент поставляется в 8-мм ленте на катушках диаметром 13 дюймов, соответствующих стандартам EIA. Каждая катушка содержит 9000 штук. Спецификации ленты и катушки соответствуют ANSI/EIA 481-1-A-1994. Упаковка обеспечивает совместимость с высокоскоростными автоматическими установочными машинами. Примечания указывают, что пустые ячейки для компонентов запечатаны покровной лентой и что на катушке допускается максимум два последовательно отсутствующих компонента.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

LTR-S951-TB подходит для таких применений, как инфракрасные приемники в системах дистанционного управления, датчики приближения или обнаружения объектов, устанавливаемые на печатную плату, и базовые ИК-каналы беспроводной передачи данных. Корпус с боковым обзором делает его особенно полезным для обнаружения объектов вдоль края устройства или в щелях.

7.2 Проектирование схемы управления

Детектор-фотоприемник является устройством с токовым выходом. Типичная схема применения включает подключение нагрузочного резистора (R_L) между коллектором и напряжением питания (V_CC), при этом эмиттер подключен к земле. Выходной сигнал снимается с узла коллектора. Значение R_Lвлияет на усиление, полосу пропускания и размах выходного напряжения. В технической документации указаны условия испытаний с использованием R_L=1кОм. Для ИК-излучателя (если он активно управляется) крайне важно использовать последовательный токоограничивающий резистор для каждого светодиода, чтобы обеспечить равномерную интенсивность и предотвратить перегрузку по току, поскольку прямое напряжение (V_f) может различаться между устройствами. Параллельное включение светодиодов без индивидуальных резисторов не рекомендуется.

7.3 Вопросы проектирования

Разработчики должны учитывать угол обзора устройства (подразумеваемый полусферической линзой), чувствительность к длине волны 940 нм и скорость переключения относительно скорости передачи данных их приложения. Устойчивость к фоновому освещению может вызывать беспокойство; хотя черная линза помогает, в условиях сильного окружающего освещения может потребоваться оптическая фильтрация или модуляция ИК-источника. Размещение на печатной плате должно соответствовать механическим габаритам и рекомендуемым размерам контактных площадок, чтобы обеспечить правильную пайку и выравнивание для сенсорного определения.

8. Предостережения и заметки о надежности

Продукт предназначен для стандартного электронного оборудования. Для применений, требующих исключительной надежности, где отказ может угрожать жизни или здоровью (например, медицинское оборудование, авиация, транспорт), необходимы специальные консультации и квалификация. Спецификации и внешний вид продукта могут быть изменены без предварительного уведомления в целях улучшения продукта.

9. Принцип работы

Устройство работает на принципе фотоэлектрического эффекта в полупроводниках. Инфракрасный излучатель обычно представляет собой светоизлучающий диод (LED) из арсенида галлия (GaAs) или аналогичного материала, который излучает фотоны с пиковой длиной волны около 940 нм при прямом смещении. Детектор представляет собой кремниевый фотоприемник. Когда фотоны от излучателя (или другого ИК-источника) попадают в базовую область фотоприемника, они генерируют электрон-дырочные пары. Этот фотоиндуцированный ток действует как базовый ток, который затем усиливается коэффициентом усиления по току транзистора (β), что приводит к значительно большему коллекторному току. Это изменение коллекторного тока в ответ на ИК-свет является фундаментальным механизмом сенсорного определения. Интегрированный корпус оптически выравнивает излучатель и детектор для режимов отражательного сенсорного определения, когда объект отражает излучаемый свет обратно на детектор.