Ficha Técnica do LED Infravermelho SIR234 3mm - Diâmetro 3.0mm - Tensão Direta 1.6V - Comprimento de Onda 875nm - Dissipação de Potência 150mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O SIR234 é um díodo emissor de infravermelhos de alta intensidade, encapsulado num invólucro plástico transparente azul de 3mm (T-1). Foi concebido para aplicações que requerem emissão infravermelha fiável com um bom ajuste espectral a fotodetetores de silício, fototransístores e módulos recetores de infravermelhos. O dispositivo apresenta uma baixa tensão direta e é construído com materiais isentos de chumbo, compatíveis com a diretiva RoHS, isentos de halogéneos, cumprindo também os regulamentos REACH da UE.

1.1 Vantagens Principais

• Elevada fiabilidade e longa vida operacional.
• Fator de forma compacto com espaçamento padrão dos terminais de 2.54mm para fácil integração em PCB.
• Baixa tensão direta, contribuindo para uma operação energeticamente eficiente.
• Excelente ajuste espectral com fotodetetores comuns de silício, otimizando a receção do sinal.
• Construção ecológica (Isento de Chumbo, Isento de Halogéneos, RoHS, REACH).

1.2 Mercado-Alvo & Aplicações

Este LED infravermelho é adequado para uma variedade de sistemas optoeletrónicos. As aplicações principais incluem sistemas de transmissão em ar livre para comandos à distância, interruptores optoeletrónicos para deteção e contagem de objetos, detetores de fumo, vários sistemas de sensores baseados em infravermelhos e integração em dispositivos de armazenamento legados como unidades de disquetes.

2. Análise Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

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 +85°C
• Temperatura de Soldadura (T_sol): 260°C (durante ≤ 5 segundos)
• Dissipação de Potência (P_d): 150 mW (a ou abaixo de 25°C de temperatura ambiente)

2.2 Características Eletro-Ópticas

Medidas a uma temperatura ambiente (T_a) de 25°C, estes parâmetros definem o desempenho do dispositivo em condições normais de operação.

• Intensidade Radiante (E_e):
  • A I_F= 20mA: Típico 9.3 mW/sr (Mínimo 5.6 mW/sr).
  • A I_F= 100mA (pulsado): Típico 35 mW/sr.
  • A I_F= 1A (pulsado): Típico 350 mW/sr.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p): 875 nm (típico a I_F=20mA).
• Largura de Banda Espectral (Δλ): 80 nm (típico a I_F=20mA).
• Tensão Direta (V_F):
  • A I_F= 20mA: 1.3V (Mín), 1.6V (Típ).
  • A I_F= 100mA (pulsado): 1.4V (Típ), 1.8V (Máx).
  • A I_F= 1A (pulsado): 2.6V (Típ), 4.0V (Máx).
• Corrente Inversa (I_R): ≤ 10 μA a V_R= 5V.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2): 30 graus (típico).

3. Explicação do Sistema de Binning

O SIR234 está disponível em diferentes classes de desempenho ou \"bins\" baseados na sua intensidade radiante. Isto permite aos projetistas selecionar um dispositivo que satisfaça requisitos específicos de saída para a sua aplicação.

Condição de Medição: I_F= 20mA, T_a= 25°C.

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente

A curva de derating mostra como a corrente direta contínua máxima permitida diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta acima de 25°C, para evitar exceder o limite de dissipação de potência.

4.2 Distribuição Espectral

O gráfico de saída espectral confirma a emissão de pico a 875nm com uma largura de banda típica de 80nm, garantindo compatibilidade com fotodetetores de silício que têm sensibilidade máxima na região do infravermelho próximo.

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

Esta curva ilustra a relação não linear entre corrente e tensão. A baixa V_Ftípica de 1.6V a 20mA indica uma operação eficiente, mas a tensão aumenta significativamente sob correntes pulsadas elevadas (ex., 1A).

4.4 Intensidade Radiante Relativa vs. Deslocamento Angular

Este gráfico define o padrão de emissão espacial, mostrando o meio-ângulo de 30 graus onde a intensidade cai para 50% do seu valor de pico. Isto é crucial para projetar o acoplamento e alinhamento ótico.

4.5 Dependência da Temperatura no Comprimento de Onda e Intensidade

As curvas demonstram que o comprimento de onda de pico desvia-se ligeiramente, e a intensidade radiante tipicamente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta, sendo importante para a gestão térmica em aplicações de precisão.

5. Informação Mecânica & do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O SIR234 utiliza um encapsulamento redondo padrão T-1 (3mm de diâmetro). As dimensões principais incluem um diâmetro do corpo de 3.0mm, um espaçamento típico dos terminais de 2.54mm (0.1 polegadas) e um comprimento total. Todas as tolerâncias dimensionais são ±0.25mm salvo indicação em contrário. O cátodo é tipicamente identificado por um achatamento na borda do encapsulamento e/ou por um terminal mais curto.

6. Diretrizes de Soldadura & Montagem

• Soldadura Manual: Utilize um ferro de soldar com controlo de temperatura. Limite o tempo de soldadura por terminal a um máximo de 3 segundos a uma temperatura não superior a 350°C.
• Soldadura por Onda/Reflow: O dispositivo pode suportar uma temperatura de soldadura de pico de 260°C durante um máximo de 5 segundos, de acordo com os valores máximos absolutos.
• Limpeza: Utilize solventes apropriados compatíveis com a resina epóxi plástica transparente azul.
• Condições de Armazenamento: Armazene num ambiente seco e antiestático dentro da gama de temperatura especificada de -40°C a +85°C. Evite exposição a humidade excessiva.

7. Embalagem & Informação de Encomenda

7.1 Especificação de Embalagem

As unidades são tipicamente embaladas em sacos: 200 a 1000 peças por saco. Cinco sacos são embalados numa caixa, e dez caixas são embaladas num cartão mestre.

7.2 Informação da Etiqueta

A etiqueta do produto inclui identificadores chave: Número de Peça do Cliente (CPN), Número de Peça do Fabricante (P/N), Quantidade de Embalagem (QTY), Classe de Desempenho (CAT), Comprimento de Onda de Pico (HUE) e Número de Lote (LOT No).

8. Sugestões de Projeto de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Para operação contínua, é necessário um simples resistor limitador de corrente em série. O valor do resistor é calculado como R = (V_supply- V_F) / I_F. Para operação pulsada para atingir maior intensidade de pico, assegure que o circuito de acionamento pode fornecer o pulso de corrente necessário dentro dos limites especificados de largura e ciclo de trabalho (≤100μs, ≤1%).

8.2 Considerações de Projeto

• Acionamento de Corrente: Nunca exceda os valores máximos absolutos de corrente contínua ou pulsada. Utilize uma fonte de corrente estável ou um resistor em série bem calculado para uma operação fiável.
• Dissipação de Calor: Embora o encapsulamento seja pequeno, para operação contínua a correntes elevadas ou em temperaturas ambientes elevadas, considere técnicas de layout de PCB (ilhas térmicas, áreas de cobre) para ajudar na dissipação de calor e manter o desempenho.
• Projeto Ótico: O ângulo de visão de 30 graus e o comprimento de onda de 875nm devem ser correspondidos com o campo de visão e a sensibilidade espectral do sensor recetor (fotodíodo, fototransístor ou CI recetor de IR) para uma relação sinal-ruído ótima.
• Proteção contra Polaridade InversaUma tensão inversa superior a 5V pode danificar o LED. Incorpore proteção se a polaridade da alimentação puder ser invertida.

9. Comparação & Diferenciação Técnica

O SIR234 diferencia-se pela combinação de um encapsulamento padrão de 3mm, intensidade radiante relativamente alta (até 24 mW/sr no bin P) e uma baixa tensão direta. Comparado com alguns LEDs IR genéricos ou mais antigos, as suas especificações garantidas para operação pulsada (pico de 1A) e a conformidade explícita com normas ambientais modernas (RoHS, Isento de Halogéneos, REACH) tornam-no adequado para os requisitos de projeto contemporâneos.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

10.1 Qual é a finalidade do encapsulamento transparente azul?

O plástico azul atua como um filtro passa-banda de ondas curtas, bloqueando a luz visível do exterior (que poderia causar ruído no detetor) enquanto permite que a luz infravermelha de 875nm do chip passe eficientemente. Também fornece proteção mecânica e ambiental.

10.2 Posso acionar este LED diretamente a partir de um pino de um microcontrolador de 5V?

Não. Um pino GPIO de um microcontrolador tipicamente não pode fornecer 20mA continuamente sem risco, e certamente não pode fornecer pulsos de 100mA ou 1A. Deve utilizar um circuito de acionamento externo, como um transístor (BJT ou MOSFET) controlado pelo pino do MCU, para comutar a corrente mais elevada exigida pelo LED.

10.3 Como seleciono o bin correto (L, M, N, P)?

Escolha com base na intensidade radiante necessária para o orçamento de ligação da sua aplicação (distância, sensibilidade do detetor). Para distâncias mais longas ou detetores de menor sensibilidade, um bin mais alto (N ou P) é preferível. Para aplicações de curto alcance, um bin mais baixo (L ou M) pode ser suficiente e mais económico.

10.4 Porque é que a tensão direta é mais alta no pulso de 1A comparado com 20mA?

Isto deve-se à resistência série interna do chip semicondutor e dos fios de ligação. À medida que a corrente aumenta, a queda de tensão nesta resistência (V = I * R) aumenta significativamente, levando a uma tensão direta total mais elevada.

11. Exemplo Prático de Caso de Utilização

Cenário: Deteção de Objetos numa Máquina de Vendas Automáticas.Um LED SIR234 e um fototransístor correspondente são colocados em lados opostos de uma calha de produtos. O LED é acionado com uma corrente contínua de 20mA (Bin M selecionado para saída consistente). Quando nenhum objeto está presente, o fototransístor recebe o feixe de IR e conduz. Quando um produto cai pela calha, interrompe o feixe, fazendo com que a saída do fototransístor mude de estado. Este sinal é enviado para o controlador da máquina para confirmar a dispensação do produto. O feixe de 30 graus garante uma deteção fiável mesmo com ligeiro desalinhamento mecânico ao longo do tempo.

12. Princípio de Funcionamento

Um Díodo Emissor de Luz Infravermelha (LED IR) é um díodo de junção p-n semicondutor. Quando polarizado diretamente (tensão positiva aplicada ao ânodo relativamente ao cátodo), eletrões da região n e lacunas da região p são injetados na região da junção. Quando estes portadores de carga se recombinam, libertam energia. Neste dispositivo específico, feito de Arsenieto de Gálio e Alumínio (GaAlAs), esta energia é libertada principalmente como fotões de luz infravermelha com um comprimento de onda de pico de 875 nanómetros, que é invisível ao olho humano mas detetável por sensores baseados em silício.

13. Tendências da Indústria

A tendência nos emissores de infravermelhos para sensores continua no sentido de maior eficiência, menor consumo de energia e maior integração. Isto inclui dispositivos com acionadores incorporados, saída modulada para imunidade ao ruído e encapsulamentos de montagem em superfície (SMD) para montagem automatizada. Embora componentes de orifício passante como o encapsulamento T-1 de 3mm permaneçam vitais para prototipagem, reparações e certas aplicações industriais, os novos projetos favorecem cada vez mais variantes SMD devido à sua pegada mais pequena e adequação para fabrico em grande volume. A ênfase na conformidade ambiental (RoHS, isento de halogéneos) é agora um requisito padrão em toda a indústria eletrónica.