Ficha Técnica do LED Infravermelho Subminiatura Redondo de 1.6mm HIR26-21C/L289/TR8 - Tamanho 1.6mm - Comprimento de Onda 850nm - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O HIR26-21C/L289/TR8 é um diodo emissor de infravermelho subminiatura para montagem em superfície (SMD). Foi projetado para aplicações que requerem uma fonte de infravermelho compacta e confiável, compatível com processos modernos de montagem automatizada. O dispositivo possui um encapsulamento redondo de 1.6mm com encapsulamento plástico transparente e uma lente superior esférica, otimizando sua saída óptica.

Sua principal vantagem reside na correspondência espectral com fotodetectores de silício (fotodiodos e fototransistores), tornando-o altamente eficiente para sistemas de sensoriamento. O dispositivo é construído com material de chip GaAlAs (Arseneto de Gálio e Alumínio), padrão para emissores infravermelhos de alto desempenho nesta faixa de comprimento de onda.

O mercado-alvo inclui projetistas e fabricantes de eletrônicos de consumo, sensores industriais e equipamentos de automação onde o espaço é limitado e é necessária sinalização ou sensoriamento infravermelho confiável.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Não é recomendado operar fora destes limites.

• Corrente Direta Contínua (I_F): 65 mA. Esta é a corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente a uma temperatura ambiente (T_a) de 25°C.
• Corrente Direta de Pico (I_FP): 1.0 A. Esta corrente elevada é permitida apenas em condições pulsadas com largura de pulso ≤100μs e ciclo de trabalho ≤1%. É típico para aplicações de controle remoto onde são usados pulsos breves e de alta potência.
• Tensão Reversa (V_R): 5 V. Exceder esta tensão de polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Temperatura de Operação (T_opr): -40°C a +85°C. O dispositivo é classificado para faixas de temperatura industrial.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg): -40°C a +100°C.
• Temperatura de Soldagem (T_sol): 260°C por uma duração não superior a 5 segundos, compatível com processos de refluxo sem chumbo.
• Dissipação de Potência (P_d): 130 mW a ou abaixo de 25°C de temperatura do ar livre. Esta especificação considera tanto a conversão de potência elétrica quanto a capacidade do dispositivo de dissipar calor.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos a T_a=25°C e definem o desempenho do dispositivo em condições típicas de operação.

• Intensidade Radiante (I_e): A potência óptica de saída por ângulo sólido (esterradiano). Com uma corrente direta de 20mA, o valor típico é 17 mW/sr (mínimo 10 mW/sr). Em condições pulsadas (100mA, ≤100μs, ciclo ≤1%), a intensidade radiante típica sobe significativamente para 85 mW/sr, destacando o benefício da operação pulsada para pico de saída.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p): 850 nm (típico). Está no espectro do infravermelho próximo, ideal para detectores baseados em silício e é menos visível ao olho humano do que comprimentos de onda mais curtos como 940nm, oferecendo ainda boa transmissão atmosférica.
• Largura de Banda Espectral (Δλ): 30 nm (típico). Define a faixa de comprimentos de onda emitidos, centrada no comprimento de onda de pico.
• Tensão Direta (V_F): A 20mA, a tensão direta típica é 1.40V (faixa de 1.20V a 1.70V). Na corrente pulsada de 100mA, V_Faumenta para um típico 1.60V (faixa de 1.40V a 2.20V). Esta informação é crítica para o projeto do circuito de acionamento e seleção da fonte de alimentação.
• Corrente Reversa (I_R): Máximo 10 μA a uma tensão reversa de 5V, indicando boa qualidade da junção.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2): 25 graus (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade radiante cai para metade do seu valor de pico (no eixo). Um ângulo de 25° fornece um feixe relativamente focado, adequado para sensoriamento ou sinalização direcionada.

3. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece vários gráficos-chave para entender o comportamento do dispositivo em condições variáveis.

3.1 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente

Esta curva mostra a redução da corrente direta contínua máxima permitida à medida que a temperatura ambiente aumenta acima de 25°C. Para evitar superaquecimento, a corrente deve ser reduzida linearmente à medida que a temperatura se aproxima do limite máximo de operação de 85°C. Os projetistas devem usar este gráfico para garantir operação confiável no ambiente térmico de sua aplicação.

3.2 Distribuição Espectral

Este gráfico plota a intensidade radiante relativa em função do comprimento de onda, confirmando visualmente o pico de 850nm e a largura de banda espectral de aproximadamente 30nm. Mostra que o dispositivo emite uma luz infravermelha relativamente pura centrada no comprimento de onda especificado.

3.3 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)

Esta curva característica fundamental mostra a relação exponencial entre corrente e tensão para um diodo. É essencial para determinar o ponto de operação e projetar circuitos limitadores de corrente. A curva se desloca com a temperatura.

3.4 Intensidade Radiante vs. Corrente Direta

Este gráfico ilustra a saída óptica em função da corrente de acionamento. Normalmente mostra uma relação sublinear, onde a eficiência (intensidade radiante por mA) pode diminuir em correntes muito altas devido a efeitos térmicos e outros. O gráfico ajuda a otimizar a corrente de acionamento para o nível de saída óptica desejado.

3.5 Intensidade Radiante Relativa vs. Deslocamento Angular

Este gráfico polar representa visualmente o ângulo de visão e o padrão de radiação do LED. Mostra como a intensidade diminui à medida que o ângulo de observação se afasta do eixo central (0°), caindo para 50% em aproximadamente ±12.5° (confirmando o ângulo de visão total de 25°). Isto é crucial para o projeto do sistema óptico, alinhamento e compreensão da área de cobertura da luz emitida.

4. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

4.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo é um encapsulamento SMD de dupla extremidade com diâmetro do corpo de 1.6mm. Desenhos mecânicos detalhados na ficha técnica fornecem todas as dimensões críticas, incluindo altura total, espaçamento dos terminais e geometria da lente. Todas as dimensões estão em milímetros com tolerância padrão de ±0.1mm, salvo indicação em contrário.

4.2 Projeto das Trilhas e Recomendação para Estêncil

Para garantir soldagem confiável e evitar problemas como bolhas de solda, é fornecido um layout sugerido para as trilhas e estêncil. As principais recomendações incluem:

• Pasta de Solda: Sn/Ag3.0/Cu0.5 (uma liga sem chumbo comum).
• Espessura do Estêncil: 0.10mm.
• O desenho da abertura do estêncil mostra um padrão projetado para controlar o volume de pasta para as pequenas trilhas.

Nota Importante: As dimensões sugeridas para as trilhas são apenas para referência. O padrão final de trilhas na PCB deve ser modificado com base em processos de fabricação específicos, requisitos térmicos e necessidades individuais de projeto.

4.3 Identificação da Polaridade

O cátodo é tipicamente indicado por um marcador visual no encapsulamento, como um entalhe, uma borda plana ou uma marcação verde na base. O desenho da ficha técnica identifica claramente o lado do cátodo, o que é essencial para a orientação correta na PCB.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

5.1 Sensibilidade à Umidade e Armazenamento

O dispositivo é sensível à umidade. Devem ser tomadas precauções para evitar o "efeito pipoca" (rachadura do encapsulamento devido à rápida expansão do vapor durante o refluxo).

• Não abra a bolsa à prova de umidade até o momento do uso.
• Após a abertura, armazene a ≤30°C e ≤60% de Umidade Relativa (UR).
• Use dentro de 168 horas (7 dias) após abrir a bolsa.
• Se o tempo de armazenamento for excedido ou o dessecante indicar entrada de umidade, pré-aqueça os componentes a 60 ±5°C por 24 horas antes do uso.

5.2 Processo de Soldagem por Refluxo

O dispositivo é compatível com processos de refluxo por infravermelho e fase de vapor. Um perfil de temperatura de refluxo sem chumbo é sugerido na ficha técnica. Os parâmetros-chave incluem pré-aquecimento, estabilização, temperatura de pico de refluxo (não excedendo 260°C por ≤5 segundos) e taxas de resfriamento. A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes para minimizar o estresse térmico no componente.

5.3 Soldagem Manual e Retrabalho

Se a soldagem manual for necessária, é preciso extremo cuidado:

• Use um ferro de soldar com temperatura da ponta <350°C.
• Limite o tempo de contato a ≤3 segundos por terminal.Use um ferro com capacidade de 25W ou menos.
• Permita um intervalo de ≥2 segundos entre soldar cada terminal para evitar acúmulo de calor.
• Reparos após a soldagem inicial são desencorajados. Se inevitável, use um ferro de soldar de dupla cabeça para aquecer simultaneamente ambos os terminais durante a remoção, para evitar estresse mecânico nas juntas de solda e no próprio LED. Sempre verifique a funcionalidade do dispositivo após qualquer retrabalho.

5.4 Manuseio da Placa de Circuito

Evite colocar estresse mecânico no LED durante o aquecimento (soldagem) e não deforme a placa de circuito após a soldagem, pois isso pode rachar o componente ou suas juntas de solda.

6. Informações de Embalagem e Pedido

6.1 Especificações da Fita e da Bobina

O dispositivo é fornecido em fita transportadora embutida padrão da indústria em bobinas de 7 polegadas de diâmetro. É fornecido um desenho detalhado das dimensões da fita transportadora (tamanho do bolso, passo, etc.). Cada bobina contém 1500 unidades.

6.2 Especificação do Rótulo

O rótulo da bobina inclui informações padrão para rastreabilidade e fabricação:

• CPN (Número da Peça do Cliente)
• P/N (Número da Peça do Fabricante: HIR26-21C/L289/TR8)
• QTY (Quantidade)
• CAT (Classificação/Binning)
• HUE (Comprimento de Onda de Pico)
• REF (Referência)
• LOT No. (Número do Lote)
• MSL-X (Nível de Sensibilidade à Umidade)
• Made In (País de Fabricação)

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Sensores Infravermelhos Montados em PCB: Sensoriamento de proximidade, detecção de objetos, seguidor de linha em robótica.
• Unidades de Controle Remoto por Infravermelho: Ideal para aplicações que requerem potência de saída maior do que LEDs padrão de controle remoto, permitindo potencialmente maior alcance ou melhor desempenho em ambientes claros.
• Contadores/Medidores de Gás: Frequentemente usados em mecanismos de sensoriamento óptico dentro de medidores de utilidades.
• Sistemas Infravermelhos Gerais: Qualquer sistema embarcado que necessite de uma fonte de IR compacta e confiável para transmissão de dados, codificação ou sensoriamento.

7.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente é Obrigatória: Como explicitamente declarado nas "Precauções", um resistor limitador de corrente externo (ou driver de corrente constante) DEVE ser usado em série com o LED. A tensão direta tem uma faixa, e um ligeiro aumento na tensão da fonte pode causar um grande e destrutivo aumento na corrente se não for devidamente limitada.
• Gerenciamento Térmico: Considere a dissipação de potência (P_d=V_F*I_F) e a redução da corrente máxima com a temperatura. Garanta cobre adequado na PCB ou outros meios para conduzir o calor, especialmente em aplicações de alta temperatura ambiente ou pulsadas com alto ciclo de trabalho.
• Projeto Óptico: O ângulo de visão de 25° fornece direcionalidade. Para cobertura mais ampla, ópticas secundárias (difusores) podem ser necessárias. Para maior alcance, lentes podem ser usadas para colimar o feixe.
• Circuito de Acionamento: Para operação pulsada a 1A, é necessário um transistor ou chave MOSFET. Certifique-se de que o driver possa lidar com a corrente de pico e os tempos de subida/descida rápidos necessários.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs infravermelhos convencionais de 5mm ou 3mm com terminais, o HIR26-21C/L289/TR8 oferece vantagens significativas:

• Tamanho: O encapsulamento SMD de 1.6mm permite a miniaturização dos produtos finais e é compatível com montagem automatizada de alta velocidade (pick-and-place).
• Desempenho: A intensidade radiante típica de 17 mW/sr a 20mA é competitiva, e os 85 mW/sr em condições pulsadas são uma característica-chave para necessidades de alta saída.
• Confiabilidade: A construção SMD e a compatibilidade com processos de refluxo padrão resultam em juntas de solda mais robustas e consistentes em comparação com peças com terminais soldadas manualmente.
• Conformidade: O dispositivo é livre de chumbo, em conformidade com RoHS, REACH e livre de halogênios (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm), atendendo a rigorosas regulamentações ambientais para mercados globais.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

9.1 Posso acionar este LED diretamente de um pino de microcontrolador de 3.3V ou 5V?

No.A tensão direta típica é de apenas 1.4V-1.6V. Conectá-lo diretamente a uma fonte de 3.3V ou 5V sem um resistor limitador de corrente certamente destruirá o LED devido à corrente excessiva. Sempre use um resistor em série calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F.

9.2 Qual é a diferença entre as especificações de 20mA DC e 100mA pulsado?

A especificação de 20mA é para operaçãocontínua. A especificação de 100mA é parapulsosmuito curtos (≤100μs) com um baixo ciclo de trabalho (≤1%). Isso permite que o LED seja acionado com muito mais força por breves momentos, produzindo um flash muito mais brilhante (85 mW/sr vs. 17 mW/sr) sem superaquecer, pois a potência média permanece baixa. Isto é perfeito para controles remotos.

9.3 Como interpretar o "Ângulo de Visão" de 25 graus?

Este é o ângulototalno qual a intensidade da luz é metade do seu valor máximo (no eixo). Pense nisso como a largura do "feixe" principal ou lóbulo de luz. A luz ainda é emitida fora deste ângulo, mas com menor intensidade. Um ângulo de 25° é moderadamente focado.

9.4 Por que a sensibilidade à umidade e o pré-aquecimento são importantes?

Encapsulamentos plásticos SMD podem absorver umidade do ar. Durante o processo de soldagem por refluxo em alta temperatura, essa umidade se transforma rapidamente em vapor, criando pressão interna que pode rachar o encapsulamento ou descolá-lo do chip ("efeito pipoca"). Seguir as diretrizes de armazenamento e pré-aquecimento previne este modo de falha.

10. Caso Prático de Projeto e Uso

Cenário: Projetando um Farol Infravermelho de Longo Alcance

Um projetista precisa de um farol compacto e alimentado por bateria que possa ser detectado por um sensor a 20 metros de distância em um ambiente interno com algum ruído IR ambiente.

1. Seleção do Método de Acionamento: Para maximizar o alcance de detecção, o projetista escolhe a operação pulsada para aproveitar a alta intensidade radiante pulsada de 85 mW/sr.
2. Projeto do Circuito: Um pino GPIO do microcontrolador controla um MOSFET de canal N. O LED é conectado em série com um resistor limitador de corrente entre a fonte de alimentação (ex.: 3.3V) e o dreno do MOSFET. O valor do resistor é calculado para 100mA: R = (3.3V - 1.6V) / 0.1A = 17Ω (use o valor padrão 18Ω). O microcontrolador gera pulsos de 100μs de largura com um ciclo de trabalho de 1% (ex.: 100μs ligado, 9900μs desligado).
3. Layout da PCB: O layout sugerido para as trilhas é usado como ponto de partida. Alívio térmico adicional e preenchimento de cobre ao redor das trilhas são adicionados para auxiliar na dissipação de calor durante os pulsos de alta corrente.
4. Montagem: Os componentes são colocados na PCB. A bobina de LEDs é armazenada corretamente e a placa montada passa por um único ciclo de refluxo usando o perfil sem chumbo recomendado.
5. Óptica (Opcional): Para estender ainda mais o alcance, uma lente colimadora plástica simples poderia ser colocada sobre o LED para estreitar o feixe, concentrando a potência de saída em uma área menor na distância alvo.

Este caso demonstra como os parâmetros-chave da ficha técnica—intensidade radiante pulsada, tensão direta, especificações de corrente e tamanho do encapsulamento—informam diretamente um projeto prático.

11. Princípio de Funcionamento

Um Diodo Emissor de Luz Infravermelha (LED IR) opera com base no princípio da eletroluminescência em uma junção p-n de semicondutor. Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons do material tipo n e lacunas do material tipo p são injetados através da junção. Quando esses portadores de carga se recombinam, liberam energia. Em um diodo GaAlAs como este, a banda proibida do material semicondutor é projetada para que essa energia liberada corresponda a um fóton no espectro infravermelho, especificamente em torno de 850 nanômetros. O encapsulamento epóxi transparente atua como uma lente, moldando a luz emitida no padrão de radiação especificado (ângulo de visão de 25°).

12. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

O mercado para LEDs infravermelhos subminiatura continua a evoluir. As principais tendências relevantes para dispositivos como o HIR26-21C/L289/TR8 incluem:

• Maior Integração: Tendência de combinar o emissor IR com um CI driver ou mesmo um fotodetector em um único encapsulamento para módulos de sensor mais simples.
• Maior Eficiência: Pesquisas contínuas em ciência dos materiais visam melhorar a eficiência wall-plug (potência óptica de saída / potência elétrica de entrada) dos LEDs IR, levando a menor consumo de energia ou maior saída do mesmo tamanho de encapsulamento.
• Novos Comprimentos de Onda: Embora 850nm e 940nm dominem, há um interesse crescente em outros comprimentos de onda de IR para aplicações específicas como sensoriamento de gases ou segurança ocular aprimorada.
• Encapsulamento Avançado: Desenvolvimento de encapsulamento em escala de chip (CSP) e encapsulamento em nível de wafer para reduzir ainda mais o tamanho e o custo, melhorando o desempenho térmico.
• Expansão da Aplicação:
  • Biometria e Segurança: Reconhecimento facial, escaneamento de íris.
  • Automotivo: Sensoriamento de ocupação no interior do veículo, sistemas de monitoramento do motorista.
  • Eletrônicos de Consumo: Sensoriamento de proximidade para telefones/tablets, reconhecimento de gestos.
  • IoT Industrial: Visão computacional, monitoramento de condição.

Dispositivos como o HIR26-21C/L289/TR8, com seu fator de forma pequeno, desempenho confiável e conformidade com padrões ambientais, estão bem posicionados para atender a esses mercados em expansão onde fontes de infravermelho compactas e eficientes são um requisito fundamental.