LTR-5576D Phototransistor Datasheet - Package 3.0x2.8x1.9mm - Vce 30V - Power 100mW - Dark Green Filter - English Technical Document

1. Product Overview

LTR-5576D ni phototransistor ya NPN ya silikoni iliyoundwa kwa matumizi ya kugundua infrared. Kazi yake ya msingi ni kubadilisha mwanga wa infrared unaoingia kuwa mkondo wa umeme kwenye terminal yake ya kolekta. Kipengele kikuu cha kutofautisha cha sehemu hii ni kifurushi chake maalum cha plastiki cha kijani kibichi kilichokolea. Nyenzo hii ya kifurushi imechaguliwa mahsusi kudhoofisha au kukata urefu wa mawimbi ya mwanga unaoonekana, na hivyo kuimarisha usikivu na uteuzi wa kifaa hiki kwa mnururisho wa infrared. Hii inafanya iweze kutumika hasa katika matumizi ambapo kutofautisha kati ya mwanga unaoonekana wa mazingira na ishara ya infrared inayokusudiwa ni muhimu sana.

Faida za msingi za LTR-5576D ni pamoja na anuwai pana ya uendeshaji wa mkondo wa kolekta, ambayo hutoa kubadilika katika muundo. Inatoa usikivu wa juu kwa mwanga wa infrared, na kuhakikisha ugunduzi unaoaminika hata katika viwango vya chini vya mnururisho. Zaidi ya hayo, inajivunia nyakati za haraka za kubadili hali, zilizojulikana kwa nyakati za kupanda na kushuka katika safu ya mikrosekunde, na kuwezesha matumizi yake katika programu zinazohitaji majibu ya haraka, kama vile viungo vya mawasiliano ya data, ugunduzi wa vitu, na kuhisi kasi.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Viwango Vya Juu Kabisa

These ratings define the limits beyond which permanent damage to the device may occur. They are specified at an ambient temperature (T_A) of 25°C.

• Power Dissipation (P_D): 100 mW. This is the maximum power the device can dissipate as heat. Exceeding this limit risks thermal runaway and failure.
• Collector-Emitter Voltage (V_CEO): 30 V. The maximum voltage that can be applied between the collector and emitter with the base open (floating).
• Emitter-Collector Voltage (V_ECO): 5 V. Upeo wa voltage ya nyuma inayoweza kutumika kati ya emitter na collector.
• Safu ya Halijoto ya Uendeshaji: -40°C to +85°C. Anuwani ya joto ya mazingira ambayo kifaa kinahakikishiwa kufanya kazi kulingana na vipimo vyake vya umeme.
• Anuwani ya Joto ya Uhifadhi: -55°C to +100°C. Anuwani ya joto ya uhifadhi usio wa uendeshaji bila kuharibika.
• Joto la Kuuza Risasi: 260°C kwa sekunde 5, zilizopimwa 1.6mm kutoka kwa mwili wa kifurushi. Hii inafafanua vikwazo vya wasifu wa uchomaji wa reflow.

2.2 Electrical & Optical Characteristics

Vigezo hivi vinabainisha utendaji wa kifaa chini ya hali maalum za majaribio kwenye T_A=25°C.

• Collector-Emitter Breakdown Voltage, V_(BR)CEO: 30 V (Min). Measured at I_C = 1mA with zero irradiance (E_e = 0 mW/cm²).
• Emitter-Collector Breakdown Voltage, V_(BR)ECO: 5 V (Min). Inapimwa kwa I_E = 100μA bila mnururisho wowote.
• Collector-Emitter Saturation Voltage, V_CE(SAT): 0.4 V (Max). Mvutano wa umeme kwenye kifaa wakati umewashwa kabisa (unapita umeme), uliyojaribiwa kwa I_C = 50μA na E_e = 0.5 mW/cm². V_CE(SAT) ya chini inafaa kwa ubadilishaji bora wa umeme.
• Switching Times:
  • Rise Time (T_r): 15 μs (Typ). The time for the output current to rise from 10% to 90% of its final value.
  • Fall Time (T_f): 18 μs (Typ). Muda wa mkondo wa pato kushuka kutoka 90% hadi 10% ya thamani yake ya awali. Ilijaribiwa kwa V_CC=5V, I_C=1mA, R_L=1kΩ.
• Collector Dark Current (I_CEO): 100 nA (Max). The leakage current flowing through the collector when no light is incident (E_e = 0 mW/cm²) and V_CE = 10V. Mkondo mchafu mdogo ni muhimu sana kwa uwiano mzuri wa mawimbi-kwa-kelele katika ugunduzi wa mwanga mdogo.
• Uwiano wa Mkondo wa Mkusanyaji Katika Hali ya Wazi (R): Imefafanuliwa kama I_L1/I_L2, with a typical value of 1.0 and min/max of 0.8/1.25. This parameter relates to the consistency of current output under specific test conditions.

3. Mfumo wa Uwekaji wa Bini Maelezo

The LTR-5576D employs a binning system based on the average on-state collector current (I_C(ON)). Hii mkondo hupimwa chini ya hali sanifu: V_CE = 5V na mnururisho (E_e) wa 1 mW/cm². Vifaa vinagawanywa katika makundi tofauti (A hadi F) kulingana na I yao iliyopimwa_C(ON) Kila bin inahusishwa na alama ya rangi maalum kwa utambuzi rahisi.

Seti mbili za mipaka zimetolewa: ile iliyokazwa zaidi Mpangilio wa Uzalishaji masafa yanayotumika wakati wa upangaji wa utengenezaji, na yale mapana zaidi Mipaka ya Udhibiti wa Ubora (Q.C.) inayotumika kwa majaribio ya mwisho ya kukubalika.

Uchanganuo huu unawawezesha wabunifaji kuchagua vifaa vilivyo na unyeti thabiti kwa mahitaji yao maalum ya saketi, na kuhakikisha utendakazi unaotabirika katika uzalishaji wa wingi.

4. Uchambuzi wa Mkunjo wa Utendaji

Karatasi ya data inatoa mikunjo kadhaa ya sifa inayoonyesha tabia ya kifaa chini ya hali mbalimbali.

4.1 Collector Dark Current vs. Ambient Temperature (Fig. 1)

This curve shows that the collector dark current (I_CEO) increases exponentially with rising ambient temperature. At 25°C, it is in the nanoampere range, but it can increase significantly at the upper end of the operating temperature range (+85°C). This characteristic is crucial for designing circuits that must maintain stability over a wide temperature range, as the increasing dark current acts as an offset or noise source.

4.2 Collector Power Derating vs. Ambient Temperature (Fig. 2)

Grafu hii inaonyesha kupunguzwa kwa nguvu ya juu inayoruhusiwa inayoweza kutolewa kadiri joto la mazingira linavyoongezeka. Katika 25°C, kifaa kinaweza kutolea nguvu kamili ya 100 mW. Kadiri joto linavyoongezeka, nguvu hii ya juu lazima ipunguzwe kwa mstari ili kuzuia kuzidi kikomo cha joto la kiungo. Mkunjo huu ni muhimu kwa usimamizi wa joto na kuhakikisha uendeshaji thabiti katika mazingira yenye joto la juu.

4.3 Rise & Fall Time vs. Load Resistance (Fig. 3)

Grafu hii inaonyesha uhusiano kati ya kasi ya kubadili (T_r, T_f) na upinzani wa mzigo (R_L) uliounganishwa kwenye kolekta. Nyakati za kubadili hupungua kadri upinzani wa mzigo unavyopungua. Hii ni kwa sababu R_L ndogo huruhusu kuchaji na kutokwa kwa haraka kwa uwezo wa makutano ya fototransista na uwezo wowote wa usumbufu katika mzunguko. Wabunifu wanaweza kutumia mkunjo huu kuboresha R_L for a desired balance between switching speed and output signal amplitude.

4.4 Relative Collector Current vs. Irradiance (Fig. 4)

This curve shows the phototransistor's transfer function: the relationship between incident infrared irradiance (E_e, in mW/cm²) and the resulting collector current (I_C). Mkunjo kwa kawaida huwa mstari katika safu fulani. Uwiano huu wa mstari ni muhimu kwa matumizi ya kuhisi analog ambapo mkondo wa pato unapaswa kuwa sawia moja kwa moja na ukali wa mwanga. Picha hii imechukuliwa kwa V_CE = 5V.

5. Mechanical & Package Information

5.1 Vipimo vya Kifurushi

LTR-5576D inakuja katika kifurushi cha kawaida cha 3-pin chenye kuangalia kando. Vipimo muhimu (kwa milimita) ni kama ifuatavyo, na uvumilivu wa jumla wa ±0.15mm isipokuwa ikiwa imebainishwa vinginevyo:

• Mwili wa Kifurushi: Takriban 3.0mm kwa urefu, 2.8mm kwa urefu, na 1.9mm kwa kina (bila kuhesabu waya za uunganisho).
• Lead Spacing: Umbali kati ya vituo vya waya ni thamani ya kawaida, inapimwa mahali zinapotoka kwenye mwili wa kifurushi.
• Protruded Resi: Upeo wa milimita 1.5 ya resi unaweza kutokeza chini ya flange.

Nyenzo ya plastiki ya kijani kibichi ya kifurushi ni muhimu kwa utendaji wake, ikichuja mwanga unaoonekana.

5.2 Utambuzi wa Ubaguzi wa Umeme

Kifaa kina waya tatu: Emitter, Collector, na Base (mara nyingi huachwa bila kuunganishwa au hutumika kwa kipingamizi cha upendeleo katika baadhi ya usanidi). Mpangilio wa pini ni wa kawaida kwa aina hii ya kifurushi, lakini wabunifu lazima kila wakatazame mchoro wa kina wa kifurushi kwenye karatasi ya data kwa uelekeo sahihi. Muunganisho usio sahihi unaweza kuharibu kifaa.

6. Soldering & Assembly Guidelines

Ushughulikaji na usanikishaji wa phototransistors unahitaji uangalifu ili kuepuka uharibifu kutokana na utokaji umeme tuli (ESD) na joto kupita kiasi.

• Tahadhari za ESD: Kifaa hiki kina usikivu kwa ESD. Ni lazima kufuata taratibu salama za usindikaji wa ESD, zikiwemo matumizi ya vifungo vya mkono vilivyowekwa ardhini na nyuso za kazi zenye uendeshaji.
• Kuunganishia kwa Reflow: Kipimo cha juu kabisa cha kuunganishia pini ni 260°C kwa sekunde 5, kipimojuu cha mm 1.6 kutoka kwenye mwili wa kifurushi. Hii inalingana na wasifu wa kawaida wa reflow isiyo na risasi. Ni lazima kudhibiti wasifu kwa uangalifu ili kuepuka mshtuko wa joto au kuzidi kikomo hiki.
• Wave Soldering: If used, wave soldering should be performed with appropriate preheating to minimize thermal stress on the plastic package.
• Cleaning: Tumia vimumunyisho vya kusafisha vinavyolingana na nyenzo ya plastiki ya kijani kibichi ili kuzuia kupoteza rangi au kuharibika.
• Uhifadhi: Hifadhi katika mazingira yaliyokauka, yaliyolindwa na ESD ndani ya safu maalum ya joto ya -55°C hadi +100°C.

7. Mapendekezo ya Matumizi

7.1 Mazingira ya Kawaida ya Utumiaji

• Ugunduzi wa Vitu na Kugundua Ukaribu: Inatumika katika vifaa kama vile mifereji ya maji ya otomatiki, vikaushi mikono, vitoa karatasi za mkono, na mifumo ya usalama kugundua uwepo au kutokuwepo kwa kitu kwa kutafakari boriti ya infrared.
• Otomatiki ya Viwanda: Kwa kuhesabu vitu kwenye ukanda wa usafirishaji, kugundua nafasi ya sehemu za mashine, au katika vihesabio vya macho kwa mrejesho wa kasi na nafasi.
• Elektroniki za Watumiaji: Katika vipokeaji vya udhibiti wa mbali (ingawa mara nyingi huwaunganishwa na IC maalum), vihisi mwanga wa mazingira kwa udhibiti wa mwangaza wa skrini, na vihisi vya fursa katika printa au diski.
• Basic Data Links: Kwa usambazaji rahisi wa data ya infrared kwa masafa mafupi (k.m., mifumo inayolingana na IrDA kwa kasi ya chini).

7.2 Design Considerations

• Biasing Circuit: The phototransistor can be used in two common configurations: a simple switch (with a pull-up resistor) or in a linear mode for analog sensing. The value of the load resistor (R_L) ni muhimu na inaathiri faida, upana wa masafa (kasi ya kubadili), na mzunguko wa voltage ya pato.
• Kuzuia Mwanga wa Mazingira: Kifurushi cha kijani kibichi cha giza hutoa kuzuia kikubwa cha mwanga unaoonekana, lakini sio kamili. Kwa mazingira yenye mwanga mkubwa wa mazingira, uchujaji wa ziada wa macho, ishara za IR zilizorekebishwa, au mbinu za kugundua kwa usawa zinaweza kuwa muhimu ili kuboresha uadilifu wa ishara.
• Ufadhili wa Joto: Kama inavyoonyeshwa kwenye mikunjo, mkondo wa giza huongezeka kwa joto. Kwa kuhisi analog ya usahihi, nyaya zinaweza kuhitaji urekebishaji wa joto au matumizi ya kifaa katika usanidi tofauti ili kufuta uhamisho unaotegemea joto.
• Usanifu wa Lenzi na Nyumba: Sehemu ya mtazamo ya sensor imedhamiriwa na kifurushi chake. Lensi za nje au apertures zinaweza kutumika kuzingatia au kuzuia eneo la kuhisi kulingana na mahitaji ya matumizi.

8. Technical Comparison & Differentiation

The LTR-5576D's primary differentiator is its dark green plastic packageIkilinganishwa na vifurushi vya kawaida vilivyo wazi au visivyo na rangi, hii inatoa uchujaji wa asili wa mwanga unaoonekana, ukirahisisha muundo wa macho katika mazingira yenye mwanga unaoonekana wa mazingira unaobadilika. Yake nyakati za kubadilisha haraka (katika safu ya 15-18 μs) hufanya iwe inafaa kwa matumizi yanayohitaji majibu ya haraka kuliko phototransistors za kawaida, ambazo zinaweza kuwa na nyakati za kubadilisha katika mamia ya mikrosekunde. Mfumo wa binning wa kina (Vipengele vya mionzi A-F) vinawapa wabunifu safu thabiti ya usikivu, ikiruhusu utendakazi thabiti zaidi katika uzalishaji wa wingi ikilinganishwa na vipande visivyogawanywa vilivyo na tofauti kubwa za vigezo.

9. Maswali Yanayoulizwa Mara Kwa Mara (Kulingana na Vigezo vya Kiufundi)

Q: Je, kifurushi cha kijani kibichi kina lengo gani?
A: Plastiki ya kijani kibichi ya giza hufanya kazi kama kichujio cha macho kilichojengwa ndani. Inapunguza sehemu kubwa ya wigo unaoonekana wa mwanga huku ikiruhusu urefu wa mawimbi ya infrared kupita hadi kwenye chipi ya silikoni. Hii inapunguza kwa kiasi kikubwa usikivu wa sensor kwa mwanga wa mazingira ya chumba, mwanga wa jua, au vyanzo vingine vinavyoonekana, na kuifanya ijibu hasa kwa ishara ya infrared iliyokusudiwa.

Q: Ninawezaje kuchagua upinzani sahihi wa mzigo (R_L)?
A: Uchaguzi huu unahusisha usawazishaji. Upinzani mkubwa wa R_L Inatoa mzunguko wa juu zaidi wa voltage ya pato kwa photocurrent fulani (faida kubwa) lakini husababisha kasi ya kubadili polepole (angalia Mchoro 3). R ndogo_L Inatoa majibu ya haraka lakini faida ndogo. Chagua R_L Kulingana na kama kipaumbele chako ni usikivu (kuhisi analog) au kasi (kubadili kidijitali).

Q: Inamaanisha nini kuhusu muundo wangu kuhusu kugawa katika makundi (A-F)?
A: Binning inahakikisha uthabiti wa usikivu. Ikiwa mzunguko wako umeundwa kwa kizingiti maalum cha mkondo, kutumia vifaa kutoka kwenye bin moja huhakikisha kuwa vyote vitafungua kwa takriban kiwango sawa cha mwanga. Kuchanganya bins kunaweza kusababisha baadhi ya vitengo kuwa na usikivu zaidi au pungufu kuliko vingine. Chagua bin ambalo I_C(ON) anuwai inalingana na sehemu ya uendeshaji ya mzunguko wako.

Q: Naweza kutumia sensor hii kwenye mwanga wa moja kwa moja wa jua?
A: Ingawa kifurushi cha kijani kibichi kinaweza kusaidia, mwanga wa moja kwa moja wa jua una kiwango kikubwa cha mionzi ya infrared ambayo inaweza kujaza sensor. Kwa matumizi ya nje au ya mazingira yenye IR nyingi, hatua za ziada zinahitajika, kama vile vichungi vya mwanga vya bandpass vilivyolengwa kwa urefu wa wimbi maalum la chanzo chako cha IR, kinga ya kimwili, au kutumia chanzo cha IR kilichorekebishwa na ugunduzi wa sinkroni.

10. Utafiti wa Kesi ya Uundaji wa Vitendo

Hali: Kuunda Sensor ya Kitoa Karatasi za Mkono.
Lengo ni kugundua mkono uliowekwa chini ya kitoa na kuamsha motor. IR LED emitter imewekwa kinyume na kigunduzi cha LTR-5576D. Kwa kawaida, mwale wa IR unagonga kigunduzi, na kutengeneza mkondo. Mkono unapokataza mwale, mkondo hupungua.

Hatua za Ubunifu:
1. Usanidi wa Sakiti: Tumia phototransistor katika usanidi wa swichi ya emitter ya kawaida. Unganisha kolekta kwa voltage ya usambazaji (mfano, 5V) kupitia upinzani wa mzigo R_LEmitter imeunganishwa kwenye ardhi. Voltage ya pato inachukuliwa kwenye nodi ya kolekta.
2. Kuchagua R_L: Kwa kuwa kasi sio muhimu sana (harakati ya mkono ni polepole), kipa kipaumbele kwenye mzunguko mzuri wa ishara. Kutoka kwenye Mchoro 4, kwenye mnururisho unaofaa, I_C Inaweza kuwa ~500μA (Bin C). Kuchagua R_L = 10kΩ inatoa mabadiliko ya voltage ya ΔV = I_C * R_L ≈ 5V, ambayo ni bora kwa kuendesha ingizo la mantiki.
3. Uchaguzi wa Binning: Chagua bin (k.m., Bin C au D) inayotoa mkondo wa kutosha na pato la IR LED iliyochaguliwa kwa umbali unaohitajika wa kuhisi. Hii inahakikisha kusababisha kuaminika.
4. Kinga ya Mwanga wa Mazingira: Kifurushi cha rangi ya kijani kibichi cha LTR-5576D kinakataa moja kwa moja mabadiliko mengi ya taa ya chumba, na kufanya mfumo kuwa thabiti bila kuchuja changamano.
5. Uboreshaji wa Matokeo: Voltage ya kolekta (ya juu wakati boriti iko, ya chini wakati imekatizwa) inaweza kuingizwa moja kwa moja kwenye kichakataji kulinganisha au pini ya GPIO ya microcontroller kwa usindikaji.

11. Kanuni ya Uendeshaji

Phototransistor kimsingi ni transistor ya makutano ya bipolar (BJT) ambapo mkondo wa msingi hutokana na mwanga badala ya muunganisho wa umeme. Katika LTR-5576D (aina ya NPN), fotoni za infrared zinazoangukia makutano ya msingi-kolekta huzalisha jozi za elektroni-na-shimo. Vibeba hivi vilivyozalishwa na mwanga huvutwa na uga wa umeme kwenye makutano ya msingi-kolekta yenye upendeleo wa nyuma, na hivyo kuunda mkondo wa mwanga. Mkondo huu wa mwanga huchukua nafasi ya mkondo wa msingi (I_B) wa transistor. Kwa sababu ya faida ya mkondo ya transistor (β au h_FE), the collector current (I_C) is much larger than the original photocurrent (I_C ≈ β * I_B). Uboreshaji huu wa ndani ndio unaotoa phototransistor usikivu wake wa juu ikilinganishwa na photodiode rahisi.

12. Mienendo ya Teknolojia

Uwanja wa kuhisi kwa mwanga unaendelea kubadilika. Mienendo inayohusiana na vipengele kama vile LTR-5576D inajumuisha:
Ujumuishaji: Kuongezeka kwa ujumuishaji wa kigundua-mwanga na saketi za mbele za analogi (vikuza-msukumo, ADC) na mantiki ya dijiti kuwa suluhisho au moduli za chipu-moja.
Upekee wa Urefu wa Wimbi: Uundaji wa vigunduzi vilivyo na mikunjo ya majibu ya wigo iliyokali zaidi au utunzaji kwa matumizi maalum kama kugundua gesi au uchambuzi wa kibayolojia.
Ufinyaji: Kupunguzwa endelevu kwa ukubwa wa kifurushi ili kutoshea katika vifaa vidogo zaidi na vidogo zaidi vya matumizi ya kawaida na vya matibabu.
Uboreshaji wa Utendaji: Juhudi za kupunguza zaidi mkondo wa giza, kuongeza kasi, na kuongeza usikivu kwa matumizi ya nguvu ya chini. Kanuni ya msingi ya fototransista bado ni halali, lakini utekelezaji wake na muundo wa mfumo unaounga mkono unaendelea kukua.