Ficha Técnica do LED Infravermelho IR204-A - Pacote 3mm - Comprimento de Onda 940nm - Corrente 100mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O IR204-A é um díodo emissor de infravermelho de alta intensidade, encapsulado num pacote plástico azul padrão de 3mm (T-1). Foi concebido para emitir luz num comprimento de onda de pico de 940nm, estando assim espectralmente adaptado aos fototransístores, fotodíodos e módulos recetores de infravermelho comuns. Este dispositivo caracteriza-se pela sua elevada fiabilidade, alta intensidade radiante e baixa tensão direta, tornando-o adequado para diversas aplicações de transmissão por infravermelhos.

1.1 Vantagens Principais

• Alta Intensidade Radiante:Fornece uma saída de infravermelhos forte para uma transmissão de sinal fiável.
• Adaptação do Comprimento de Onda:O comprimento de onda de pico de 940nm está otimizado para compatibilidade com recetores de IR padrão.
• Compacto e Padronizado:O pacote de 3mm com espaçamento de terminais de 2.54mm permite uma fácil integração em layouts de PCB padrão.
• Conformidade:O produto está em conformidade com as normas RoHS, REACH da UE e sem halogéneos (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm).

1.2 Aplicações-Alvo

Este LED infravermelho destina-se principalmente a sistemas que requerem comunicação por luz não visível. As principais áreas de aplicação incluem unidades de controlo remoto por infravermelhos com requisitos de alta potência, sistemas de transmissão em espaço livre, detetores de fumo e outros sistemas gerais de sensoriamento ou comunicação baseados em infravermelhos.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

2.1 Valores Máximos Absolutos

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

• Corrente Direta Contínua (IF):100 mA. A corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente.
• Corrente Direta de Pico (IFP):1.0 A. Esta corrente elevada é permitida apenas em condições de pulso (Largura de Pulso ≤ 100μs, Ciclo de Trabalho ≤ 1%).
• Tensão Reversa (VR):5 V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode danificar a junção do díodo.
• Temperatura de Operação e Armazenamento (Topr/Tstg):-40°C a +85°C. O dispositivo é classificado para faixas de temperatura industriais.
• Dissipação de Potência (Pd):150 mW a 25°C. A potência máxima que o pacote pode dissipar sem exceder os seus limites térmicos.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos a uma temperatura de junção padrão de 25°C e definem o desempenho do dispositivo em condições especificadas.

• Intensidade Radiante (Ie):Uma métrica de desempenho chave. A uma corrente de acionamento padrão de 20mA, a intensidade radiante típica é de 5.6 mW/sr. Em operação pulsada de alta corrente (100mA, 1A), a saída aumenta significativamente para 38 mW/sr e 350 mW/sr, respetivamente, permitindo aplicações pulsadas de longo alcance ou alto brilho.
• Comprimento de Onda de Pico (λp):940 nm (típico). Este valor situa-se no espectro do infravermelho próximo, invisível ao olho humano mas eficientemente detetado por sensores de silício.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):Aproximadamente 45 nm. Define a largura espectral da luz emitida em torno do comprimento de onda de pico.
• Tensão Direta (VF):Tipicamente 1.2V a 20mA, aumentando com a corrente. Esta baixa tensão contribui para um menor consumo de energia nos projetos.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):35 graus. Este é o espalhamento angular no qual a intensidade radiante cai para metade do seu valor de pico, definindo o padrão do feixe.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica inclui uma estrutura de binning de intensidade radiante. Os LEDs são classificados em grupos (K, L, M, N) com base na sua saída medida a IF=20mA. Por exemplo, o bin 'L' tem uma intensidade mínima de 5.6 mW/sr e máxima de 8.9 mW/sr. Isto permite aos projetistas selecionar componentes com níveis de desempenho mínimo garantidos para um comportamento consistente do sistema. A ficha técnica não indica binning para comprimento de onda ou tensão direta para este número de peça específico.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características que são cruciais para o projeto.

4.1 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente (Fig.1)

Esta curva mostra como a corrente direta contínua máxima permitida é reduzida à medida que a temperatura ambiente aumenta acima de 25°C. Os projetistas devem usar este gráfico para garantir que a corrente de operação não excede o limite seguro na temperatura ambiente máxima da aplicação.

4.2 Distribuição Espectral (Fig.2)

Ilustra a potência radiante relativa em função do comprimento de onda, centrada no pico de 940nm com a largura de banda especificada de ~45nm.

4.3 Comprimento de Onda de Emissão de Pico vs. Temperatura (Fig.3)

Mostra a variação do comprimento de onda de pico com mudanças na temperatura ambiente (e, portanto, na junção). Isto é importante para aplicações onde o casamento espectral preciso com um detetor é crítico.

4.4 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva IV) (Fig.4)

Descreve a relação não linear entre corrente e tensão. A curva é essencial para projetar o circuito limitador de corrente (ex: cálculo da resistência em série).

4.5 Intensidade Relativa vs. Corrente Direta (Fig.5)

Demonstra que a saída de luz não é linearmente proporcional à corrente, especialmente em correntes mais altas onde a eficiência pode diminuir devido ao aquecimento e outros efeitos.

4.6 Intensidade Radiante Relativa vs. Deslocamento Angular (Fig.6)

Este é o padrão de radiação espacial, mostrando graficamente o ângulo de visão de 35 graus. É vital para o projeto óptico garantir o alinhamento e cobertura adequados.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O dispositivo utiliza um pacote redondo padrão T-1 (3mm). O desenho mecânico detalhado na ficha técnica fornece todas as dimensões críticas, incluindo diâmetro do corpo (3.0mm típico), espaçamento dos terminais (2.54mm) e diâmetro dos terminais. As tolerâncias são tipicamente ±0.25mm, salvo indicação em contrário. O material do pacote é plástico de tonalidade azul, que atua como um filtro incorporado.

5.2 Identificação da Polaridade

O terminal mais longo é o ânodo (+), e o terminal mais curto é o cátodo (-). Esta é a convenção padrão para LEDs. O lado plano na borda do pacote também pode indicar o lado do cátodo.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

• Temperatura de Soldadura:A temperatura máxima de soldadura é de 260°C.
• Tempo de Soldadura:Os terminais não devem ser expostos a temperaturas de soldadura acima de 260°C por mais de 5 segundos.
• Manuseamento Geral:Devem ser observadas as precauções padrão contra ESD (Descarga Eletrostática) durante o manuseamento e montagem para evitar danos na junção semicondutora.
• Condições de Armazenamento:O dispositivo deve ser armazenado dentro da sua faixa de temperatura especificada de -40°C a +85°C num ambiente seco.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificação de Embalagem

Os LEDs são tipicamente embalados em sacos (200-1000 peças por saco). Quatro sacos são colocados numa caixa, e dez caixas constituem um cartão.

7.2 Informação da Etiqueta

A etiqueta na embalagem inclui informações-chave como o Número da Peça (P/N), quantidade (QTY), classificação/bin (CAT), comprimento de onda de pico (HUE), número de lote (LOT No.) e um código de referência. Esta rastreabilidade é importante para o controlo de qualidade.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Num circuito básico, o LED é acionado por uma fonte de tensão através de uma resistência limitadora de corrente. O valor da resistência (R) é calculado usando a Lei de Ohm: R = (Vcc - Vf) / If, onde Vcc é a tensão de alimentação, Vf é a tensão direta do LED (ex: 1.2V a 20mA) e If é a corrente direta desejada. Para operação pulsada (ex: em controlos remotos), um transístor de comutação é tipicamente usado para fornecer a alta corrente de pico (até 1A) a partir de um condensador ou diretamente da fonte de alimentação.

8.2 Considerações de Projeto

• Acionamento por Corrente:Acione sempre um LED com uma corrente controlada, não com uma tensão fixa. Use uma resistência em série ou um driver de corrente constante.
• Gestão Térmica:Embora o pacote tenha baixa resistência térmica, a operação contínua a correntes elevadas (aproximando-se de 100mA) ou em temperaturas ambientes elevadas requer a consideração da curva de derating para evitar sobreaquecimento.
• Alinhamento Óptico:O ângulo de visão de 35 graus requer um alinhamento adequado com o sensor recetor para uma força de sinal ótima. Lentes ou refletores podem ser usados para modificar o padrão do feixe, se necessário.
• Ruído da Fonte de Alimentação:Em aplicações de sensoriamento analógico sensíveis, garanta que o circuito de acionamento do LED não introduza ruído elétrico que possa interferir com o sinal fraco do detetor.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Os principais diferenciadores do IR204-A são a combinação de um pacote padrão de 3mm, alta intensidade radiante pulsada (até 350 mW/sr) e um comprimento de onda de 940nm precisamente definido. Comparado com LEDs IR genéricos, oferece desempenho mínimo garantido (via binning) e conformidade com regulamentações ambientais modernas. O seu material de chip GaAlAs é padrão para emissão eficiente de infravermelhos.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

10.1 Posso acionar este LED diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 5V ou 3.3V?

Não, não diretamente.Um pino de microcontrolador normalmente não pode fornecer 20mA continuamente (consulte a ficha técnica do seu MCU) e certamente não pode fornecer a corrente de pico de 1A. Mais importante, deve usar uma resistência em série para limitar a corrente ao valor desejado (ex: 20mA). É necessário um transístor (BJT ou MOSFET) para comutar as correntes mais altas necessárias para o LED.

10.2 Por que a intensidade radiante é tão maior em condições pulsadas?

As classificações pulsadas mais altas (100mA, 1A) permitem que a junção seja acionada com muito mais corrente por durações muito curtas. Isto gera mais luz sem fazer com que a temperatura média da junção suba a níveis destrutivos, uma vez que a massa térmica do chip e do pacote tem tempo para arrefecer entre pulsos. Isto é ideal para comunicação em rajada, como controlos remotos.

10.3 O que significa "espectralmente adaptado ao fototransístor"?

Os fototransístores e fotodíodos de silício têm sensibilidade de pico na região do infravermelho próximo, por volta de 800-900nm. A emissão de 940nm do IR204-A situa-se nesta banda de alta sensibilidade, garantindo que o detetor recebe um sinal forte, o que melhora a relação sinal-ruído e a distância de operação do sistema.

11. Caso Prático de Projeto e Utilização

Caso: Transmissor Simples de Controlo Remoto por Infravermelhos.Um uso comum é num comando de TV. Um microcontrolador gera um código digital modulado (ex: portadora de 38kHz). Este sinal aciona a base de um transístor. O transístor comuta a corrente do coletor através do IR204-A. Um condensador próximo do LED pode fornecer o breve pulso de alta corrente (até 100mA ou mais) necessário para um sinal forte. O LED é pulsado na frequência de 38kHz. A luz de 940nm é invisível, e a alta intensidade pulsada permite que o sinal seja refletido nas paredes e ainda assim seja detetado pelo recetor através de uma sala. A baixa tensão direta ajuda a conservar a energia da bateria.

12. Introdução ao Princípio

Um Díodo Emissor de Luz Infravermelha (LED IR) é um díodo de junção p-n semicondutor. Quando uma tensão direta é aplicada, os eletrões da região n e as lacunas da região p são injetados na região da junção. Quando estes portadores de carga se recombinam, libertam energia. Neste dispositivo específico, o material semicondutor (Arsenieto de Gálio e Alumínio - GaAlAs) é escolhido para que esta energia seja libertada principalmente como fotões de luz no espectro do infravermelho (comprimento de onda de 940 nanómetros). O pacote plástico azul atua como um filtro, bloqueando potencialmente alguma luz visível e também pode servir como uma lente para moldar o feixe de saída.

13. Tendências de Desenvolvimento

As tendências na tecnologia de LEDs infravermelhos incluem o desenvolvimento de dispositivos com eficiência de conversão de energia ainda maior (mais saída de luz por watt elétrico de entrada), o que permite maior duração da bateria ou maior alcance. Há também trabalho contínuo para produzir LEDs com larguras de banda espectral mais estreitas para aplicações que requerem controlo preciso do comprimento de onda e para reduzir a sensibilidade ao ruído da luz ambiente. A integração do LED com um CI driver ou um fotodetector num único módulo é outra tendência, simplificando o projeto do sistema. A busca por maior densidade de potência em pacotes mais pequenos continua, juntamente com o impulso universal da indústria para a total conformidade com regulamentações ambientais e de segurança.