Ficha Técnica do LED Infravermelho SIR204C 3mm - Diâmetro 3.0mm - Tensão Direta 1.3V - Comprimento de Onda 875nm - Dissipação de Potência 150mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O SIR204C é um diodo emissor de infravermelho de alta intensidade, encapsulado num invólucro plástico transparente de 3mm (T-1). Foi concebido para aplicações que exigem emissão infravermelha fiável com um bom ajuste espectral a fotodetetores de silício. O dispositivo utiliza um chip de GaAlAs para produzir luz com um comprimento de onda de pico de 875nm, tornando-o ideal para diversos sistemas de sensoriamento e transmissão.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

Este LED oferece várias vantagens-chave, incluindo alta fiabilidade, baixa tensão direta e um fator de forma compacto com espaçamento padrão de terminais de 2.54mm. Está espectralmente ajustado a fototransístores, fotodíodos e módulos recetores de infravermelho comuns. O produto está em conformidade com as normas RoHS, REACH da UE e sem halogéneos (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). Os seus principais mercados-alvo incluem eletrónica de consumo, automação industrial e equipamentos de segurança que necessitam de sinalização ou sensoriamento por infravermelhos.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

As secções seguintes fornecem uma descrição detalhada das especificações elétricas, ópticas e térmicas do dispositivo.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não é garantida a operação nestas condições.

• Corrente Direta Contínua (I_F):100 mA
• Corrente Direta de Pico (I_FP):1.0 A (Largura de Pulso ≤ 100μs, Ciclo de Trabalho ≤ 1%)
• Tensão Inversa (V_R):5 V
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +100°C
• Temperatura de Soldadura (T_sol):260°C (durante ≤ 5 segundos)
• Dissipação de Potência (P_d):150 mW (a uma temperatura ambiente de 25°C ou inferior)

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos a uma temperatura ambiente (T_a) de 25°C e definem o desempenho típico do dispositivo.

• Intensidade Radiante (I_e):4.0 mW/sr (Mín.) a 6.4 mW/sr (Típ.) com I_F=20mA. Em condições de pulso (I_F=100mA, ciclo de trabalho 1%), pode atingir 30 mW/sr, e até 300 mW/sr com I_F=1A.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):875 nm (Típico) com I_F=20mA.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):80 nm (Típico) com I_F=20mA.
• Tensão Direta (V_F):1.3V (Típ.) a 1.6V (Máx.) com I_F=20mA. Este valor aumenta em operação com pulsos de corrente mais elevada.
• Corrente Inversa (I_R):Máximo de 10 μA com V_R=5V.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):30 graus (Típico) com I_F=20mA.

Nota: As incertezas de medição são ±0.1V para V_F, ±10% para I_e, e ±1.0nm para λ_p.

3. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica inclui várias curvas características que ilustram o comportamento do dispositivo em diferentes condições.

3.1 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente

Esta curva mostra a relação entre a corrente direta contínua máxima permitida e a temperatura ambiente de operação. À medida que a temperatura aumenta, a corrente máxima permitida diminui linearmente para evitar exceder o limite de dissipação de potência e garantir fiabilidade a longo prazo.

3.2 Distribuição Espectral

O gráfico de saída espectral confirma a emissão de pico a 875nm com uma largura de banda típica de 80nm. Esta larga largura de banda garante boa compatibilidade com detetores de silício, que têm uma sensibilidade espectral ampla na região do infravermelho próximo.

3.3 Comprimento de Onda de Emissão de Pico vs. Temperatura Ambiente

O comprimento de onda de pico apresenta um ligeiro desvio com a temperatura, uma característica comum dos LEDs semicondutores. Os projetistas devem ter em conta este desvio em aplicações críticas quanto ao comprimento de onda, especialmente ao longo de toda a gama de temperaturas de operação de -40°C a +85°C.

3.4 Corrente Direta vs. Tensão Direta

Esta curva IV demonstra a relação exponencial entre corrente e tensão. A tensão direta típica é baixa (1.3V a 20mA), contribuindo para uma operação energeticamente eficiente. A curva é essencial para projetar circuitos de limitação de corrente adequados.

3.5 Intensidade Radiante vs. Corrente Direta

A intensidade radiante aumenta com a corrente direta, mas exibe uma relação sublinear a correntes mais elevadas devido a efeitos térmicos e de eficiência. O gráfico ajuda a determinar a corrente de acionamento ótima para uma intensidade de saída requerida.

3.6 Intensidade Radiante Relativa vs. Deslocamento Angular

Este gráfico polar define o padrão de emissão espacial, caracterizado por um semi-ângulo de 30 graus. A intensidade é máxima a 0° (no eixo) e diminui de acordo com uma função semelhante ao cosseno, o que é importante para o projeto de sistemas ópticos, garantindo um alinhamento e uma força de sinal adequados.

4. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

4.1 Dimensões do Encapsulamento

O SIR204C utiliza um encapsulamento redondo padrão T-1 (3mm). As dimensões principais incluem um diâmetro do corpo de 3.0mm, um espaçamento típico entre terminais de 2.54mm e um comprimento total. Todas as tolerâncias dimensionais são de ±0.25mm, salvo indicação em contrário. A lente é transparente, permitindo que todo o espectro infravermelho passe sem absorção significativa.

4.2 Identificação da Polaridade

O LED tem um lado achatado na borda da lente plástica, que normalmente indica o terminal do cátodo (negativo). O terminal mais longo é geralmente o ânodo (positivo). A polaridade correta deve ser observada durante a montagem do circuito para evitar danos por polarização inversa.

5. Diretrizes de Soldadura e Montagem

Pode ser utilizada soldadura manual ou por onda. A temperatura máxima absoluta de soldadura é de 260°C, e o tempo de soldadura não deve exceder 5 segundos. Recomenda-se manter o corpo do LED pelo menos 1.5mm acima da superfície da PCB durante a soldadura por onda para minimizar o stress térmico no encapsulamento epóxi. O dispositivo deve ser armazenado num ambiente seco e antiestático, a temperaturas entre -40°C e +100°C.

6. Informações de Embalagem e Encomenda

6.1 Especificação da Quantidade de Embalagem

Os LEDs são normalmente embalados em sacos e caixas: 200-1000 peças por saco, 5 sacos por caixa e 10 caixas por cartão.

6.2 Especificação do Formato da Etiqueta

As etiquetas do produto incluem identificadores-chave: Número de Produção do Cliente (CPN), Número de Peça (P/N), Quantidade de Embalagem (QTY), Categoria (CAT), Comprimento de Onda de Pico (HUE), Referência (REF) e Número de Lote (LOT No).

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Sistemas de Transmissão em Ar Livre:Comandos à distância, ligações de dados de curto alcance.
• Interruptores Optoeletrónicos:Deteção de objetos, sensoriamento de posição, sensores de fenda.
• Deteção de Fumo:Utilizado em câmaras de deteção de fumo por obscurecimento.
• Sistemas de Infravermelhos Gerais:Iluminadores para visão noturna, sistemas de segurança.
• Unidades de Disquetes:Uso histórico para deteção da pista zero.

7.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Utilize sempre uma resistência em série ou um driver de corrente constante para limitar I_Fao valor desejado, tipicamente entre 20mA e 100mA para operação contínua.
• Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, garanta uma área de cobre na PCB ou dissipação de calor adequada se operar próximo dos valores máximos ou a temperaturas ambientes elevadas.
• Projeto Óptico:Considere o ângulo de visão de 30 graus ao projetar lentes, refletores ou aberturas para recolher ou colimar eficazmente a luz emitida.
• Proteção contra Tensão Inversa:A baixa tensão inversa nominal (5V) torna o dispositivo suscetível a danos por descarga eletrostática ou polaridade incorreta. Considere adicionar um díodo de proteção em paralelo em circuitos onde possam ocorrer transientes de tensão inversa.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

O SIR204C diferencia-se pela combinação de um encapsulamento padrão de 3mm, intensidade radiante relativamente alta (até 6.4 mW/sr a 20mA) e baixa tensão direta. Comparado com alguns LEDs infravermelhos mais antigos, oferece melhor fiabilidade e conformidade com regulamentações ambientais modernas (RoHS, Sem Halogéneos). O seu ajuste espectral a detetores de silício é uma vantagem-chave face a LEDs com diferentes comprimentos de onda de pico, maximizando a sensibilidade do sistema.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

9.1 Qual é a diferença entre corrente direta contínua e de pico?

A corrente direta contínua (100mA) é a corrente DC máxima que pode ser aplicada indefinidamente sem risco de dano. A corrente direta de pico (1A) é uma corrente muito mais elevada que só pode ser aplicada em pulsos muito curtos (≤100μs) com um ciclo de trabalho muito baixo (≤1%). Isto permite breves rajadas de luz de alta intensidade para sensoriamento de longo alcance ou fins de sincronização.

9.2 Como é que a temperatura ambiente afeta o desempenho?

Como mostrado nas curvas características, o aumento da temperatura reduz a corrente contínua máxima permitida e pode causar um ligeiro desvio no comprimento de onda de pico. A intensidade radiante também pode diminuir a temperaturas mais elevadas. Projetos destinados a operar nos extremos da gama de -40°C a +85°C devem reduzir as correntes de operação em conformidade.

9.3 É necessário um dissipador de calor?

Para a maioria das aplicações que operam a 50mA de corrente contínua ou menos, um dissipador de calor dedicado não é necessário se a PCB fornecer alguma área de cobre para espalhamento de calor. Para operação a 100mA de corrente contínua, especialmente em temperaturas ambientes elevadas, recomenda-se um projeto térmico cuidadoso para manter a temperatura da junção dentro de limites seguros.

10. Caso Prático de Projeto e Utilização

Caso: Sensor de Proximidade de Objetos

Num interruptor optoeletrónico típico, o SIR204C é emparelhado com um fototransístor. O LED é acionado com uma corrente de 20-50mA, frequentemente modulada a uma frequência específica (ex.: 38kHz) para rejeitar interferência de luz ambiente. A luz infravermelha emitida reflete num objeto próximo e é detetada pelo fototransístor. O ângulo de visão de 30 graus do LED proporciona um bom equilíbrio entre alcance de deteção e campo de visão. A baixa tensão direta permite que o sensor seja alimentado eficientemente a partir de uma fonte lógica de 3.3V ou 5V com uma simples resistência limitadora de corrente. Os projetistas devem garantir o alinhamento mecânico do LED e do detetor e podem usar uma barreira para evitar diafonia óptica direta.

11. Princípio de Funcionamento

Um Diodo Emissor de Luz Infravermelha (IR LED) é um díodo de junção p-n semicondutor. Quando polarizado diretamente, os eletrões da região n e as lacunas da região p são injetados na região ativa. Quando estes portadores de carga se recombinam, a energia é libertada sob a forma de fotões. O comprimento de onda (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor (Arsenieto de Gálio e Alumínio - GaAlAs, neste caso), que é projetado para produzir fotões no espectro do infravermelho próximo, por volta de 875nm. Este comprimento de onda é invisível ao olho humano, mas é eficientemente detetado por sensores de silício.

12. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

A tendência nos LEDs infravermelhos continua a caminhar para maior eficiência (mais saída radiante por watt elétrico), maiores densidades de potência para aplicações de longo alcance como LiDAR e vigilância, e tamanhos de encapsulamento mais pequenos para integração em dispositivos de consumo compactos. Há também um foco na melhoria da velocidade de modulação para comunicação de dados de alta velocidade (ex.: IrDA, Li-Fi). Encapsulamentos com múltiplos comprimentos de onda e emissores duplos estão a tornar-se mais comuns para aplicações avançadas de sensoriamento. A conformidade ambiental (RoHS, REACH, Sem Halogéneos) é agora um requisito padrão em toda a indústria. O SIR204C representa uma tecnologia fiável e madura, bem adequada para aplicações de alto volume e sensíveis ao custo que exigem desempenho comprovado.