Ficha Técnica do LED Infravermelho 5mm 850nm HIR7373C - Dimensão 5mm - Tensão 1,45V - Potência 150mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um diodo emissor de infravermelho (IR) de alta intensidade e 5mm. O dispositivo é projetado para aplicações que requerem emissão infravermelha confiável, apresentando um comprimento de onda de pico de 850 nanômetros (nm). Ele é encapsulado em um pacote plástico padrão T-1 3/4 (5mm) transparente, o que permite a transmissão ideal da luz infravermelha. O componente é espectralmente compatível com fototransistores de silício comuns, fotodiodos e módulos receptores de infravermelho, tornando-o uma fonte ideal para vários sistemas de sensoriamento e comunicação por IR.

As principais vantagens deste produto incluem alta confiabilidade, saída radiante significativa e uma característica de baixa tensão direta, o que contribui para uma operação energeticamente eficiente. É fabricado sem chumbo (Pb-Free) e está em conformidade com as principais regulamentações ambientais, incluindo RoHS, REACH da UE e padrões livres de halogênio (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm). Seu mercado-alvo principal abrange projetistas e engenheiros que trabalham em sistemas baseados em infravermelho, como sensores de proximidade, detecção de objetos, controles remotos e automação industrial.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

O dispositivo é classificado para uma corrente direta contínua (I_F) de 100 mA. Para operação pulsada, ele pode suportar uma corrente direta de pico (I_FP) de até 1,0 A sob condições específicas: largura de pulso ≤ 100μs e ciclo de trabalho ≤ 1%. A tensão reversa máxima permitida (V_R) é de 5 V. A faixa de temperatura de operação é especificada de -40°C a +85°C, com uma faixa de temperatura de armazenamento de -40°C a +100°C. A dissipação máxima de potência (P_d) a 25°C ou menos em ar livre é de 150 mW. A temperatura de soldagem é de 260°C por uma duração não superior a 5 segundos.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Os principais parâmetros de desempenho são medidos a uma temperatura ambiente (T_a) de 25°C. A intensidade radiante (I_e) é a principal métrica de saída óptica. Em uma corrente de teste padrão de 20 mA, a intensidade radiante típica é de 15 mW/sr, com um valor mínimo de 7,8 mW/sr dependendo da categoria do produto. Na corrente contínua máxima de 100 mA (sob condições pulsadas), a intensidade radiante típica aumenta para 75 mW/sr.

O comprimento de onda de emissão de pico (λ_p) é tipicamente 850 nm, com uma largura de banda espectral (Δλ) de aproximadamente 45 nm na meia intensidade máxima. A tensão direta (V_F) é tipicamente 1,45 V a 20 mA, com um máximo de 1,65 V. A 100 mA (pulsada), V_Fvaria de 1,80 V a 2,40 V. A corrente reversa máxima (I_R) é de 10 μA quando uma tensão reversa de 5 V é aplicada. O ângulo de visão (2θ_1/2), definido como o ângulo total na meia intensidade, é tipicamente de 40 graus.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

O produto é classificado em diferentes categorias de desempenho com base na intensidade radiante medida em I_F= 20 mA. Isto permite consistência na seleção durante a produção. A classificação é definida da seguinte forma:

• Categoria M:Intensidade Radiante varia de 7,8 mW/sr (Mín.) a 12,5 mW/sr (Máx.).
• Categoria N:Intensidade Radiante varia de 11,0 mW/sr (Mín.) a 17,6 mW/sr (Máx.).
• Categoria P:Intensidade Radiante varia de 15,0 mW/sr (Mín.) a 24,0 mW/sr (Máx.).
• Categoria Q:Intensidade Radiante varia de 21,0 mW/sr (Mín.) a 34,0 mW/sr (Máx.).

Este sistema de classificação permite aos projetistas escolher componentes que atendam aos requisitos mínimos de saída específicos para sua aplicação, garantindo o desempenho do sistema.

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

Esta curva de derating mostra a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente. À medida que a temperatura aumenta, a corrente máxima permitida diminui linearmente para evitar superaquecimento e garantir confiabilidade a longo prazo. Os projetistas devem consultar esta curva para selecionar correntes de operação apropriadas para suas condições ambientais esperadas.

4.2 Distribuição Espectral

O gráfico de distribuição espectral traça a intensidade radiante relativa em relação ao comprimento de onda. Ele confirma o pico em 850 nm e a largura de banda de aproximadamente 45 nm. Esta curva é importante para garantir a compatibilidade com a sensibilidade espectral do receptor pretendido (por exemplo, um fototransistor com sensibilidade de pico em torno de 850-950 nm).

4.3 Intensidade Radiante vs. Corrente Direta

Este gráfico ilustra a relação entre a corrente de acionamento e a saída óptica. A intensidade radiante aumenta de forma super-linear com a corrente. Ele ajuda os projetistas a entender o compromisso entre corrente de acionamento, potência óptica e eficiência do dispositivo.

4.4 Intensidade Radiante Relativa vs. Deslocamento Angular

Este gráfico polar descreve o padrão de emissão do LED. A intensidade é mais alta ao longo do eixo central (0°) e diminui à medida que o ângulo aumenta, definindo o ângulo de visão de 40 graus. Esta informação é vital para o projeto óptico, como a seleção de lentes e o alinhamento em aplicações de sensoriamento.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O dispositivo utiliza um pacote radial com terminais padrão de 5mm. O desenho de dimensões do pacote especifica as medidas físicas, incluindo o diâmetro da lente de epóxi (tipicamente 5,0mm), o espaçamento dos terminais (2,54mm ou 0,1 polegadas, padrão para componentes de montagem em furo) e o comprimento total. O desenho inclui tolerâncias, tipicamente ±0,25mm para dimensões críticas. O terminal do ânodo (positivo) é tipicamente identificado como o terminal mais longo. O material da lente transparente é otimizado para transmissão de infravermelho com absorção mínima.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Formação dos Terminais

Se os terminais precisarem ser dobrados, isso deve ser feito em um ponto a pelo menos 3mm da base do bulbo de epóxi. A formação deve sempre ser realizada antes da soldagem e à temperatura ambiente para evitar tensão no pacote ou danificar o chip interno e as ligações dos fios. Os furos da PCB devem estar perfeitamente alinhados com os terminais do LED para evitar tensão de montagem.

6.2 Armazenamento

Os componentes devem ser armazenados em um ambiente controlado a 30°C ou menos e 70% de umidade relativa ou menos. A vida útil de armazenamento recomendada após o envio é de 3 meses. Para armazenamento mais longo (até um ano), eles devem ser mantidos em um recipiente selado com atmosfera de nitrogênio e dessecante. Mudanças rápidas de temperatura em ambientes úmidos devem ser evitadas para evitar condensação.

6.3 Processo de Soldagem

A soldagem deve ser realizada com cuidado para evitar danos térmicos. A junta de solda deve estar a pelo menos 3mm de distância do bulbo de epóxi.

• Soldagem Manual:Temperatura máxima da ponta do ferro de 300°C (para um ferro de 30W no máximo), com tempo de soldagem não superior a 3 segundos por terminal.
• Soldagem por Onda/Imersão:Temperatura máxima de pré-aquecimento de 100°C por até 60 segundos. A temperatura do banho de solda não deve exceder 260°C, com o componente imerso por no máximo 5 segundos.

Um perfil de temperatura de soldagem recomendado é fornecido, enfatizando um aquecimento controlado, permanência na temperatura de pico e resfriamento controlado. O resfriamento rápido não é recomendado. A soldagem por imersão ou manual não deve ser realizada mais de uma vez. Após a soldagem, o LED deve ser protegido de choques mecânicos até retornar à temperatura ambiente.

6.4 Limpeza

Se a limpeza for necessária, use álcool isopropílico à temperatura ambiente por não mais de um minuto, seguido de secagem ao ar. A limpeza ultrassônica geralmente não é recomendada devido ao risco de danificar a estrutura interna. Se absolutamente necessário, o processo deve ser cuidadosamente qualificado antecipadamente.

6.5 Gerenciamento Térmico

Embora este seja um dispositivo de baixa potência, o gerenciamento de calor deve ser considerado no projeto da aplicação, especialmente quando operando próximo às especificações máximas. A corrente deve ser reduzida de acordo com a curva Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente para manter a temperatura da junção dentro dos limites seguros e garantir confiabilidade a longo prazo.

7. Embalagem e Informações de Pedido

A especificação de embalagem padrão é a seguinte: 500 peças são embaladas em um saco antiestático. Cinco desses sacos são colocados em uma caixa interna. Dez caixas internas são então embaladas em uma caixa mestra (externa), resultando em um total de 25.000 peças por caixa mestra.

O rótulo na embalagem contém vários códigos: Número do Produto do Cliente (CPN), Número do Produto do Fabricante (P/N), Quantidade da Embalagem (QTY), Classificação de Intensidade Luminosa (CAT), Classificação de Comprimento de Onda Dominante (HUE), Classificação de Tensão Direta (REF), Número do Lote (LOT No.) e um código de data (Mês X).

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED infravermelho é adequado para uma ampla gama de aplicações, incluindo, mas não se limitando a: transmissores de controle remoto por infravermelho, sensores de proximidade e detecção de objetos, interruptores e codificadores ópticos industriais, sistemas de iluminação para visão noturna, enlaces de transmissão de dados ópticos e interfaces de usuário sem contato.

8.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Sempre use um resistor limitador de corrente em série ao acionar o LED a partir de uma fonte de tensão. O valor pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F.
• Compatibilidade do Receptor:Certifique-se de que o fotodetector selecionado (fototransistor, fotodiodo ou CI receptor de IR) tenha sensibilidade de pico em torno de 850 nm para um desempenho ideal.
• Caminho Óptico:Considere o ângulo de visão e a necessidade potencial de lentes ou aberturas para colimar ou focar o feixe de IR para aplicações de longo alcance ou direcionadas.
• Ruído Elétrico:Em aplicações de sensoriamento, a modulação do sinal de IR (por exemplo, com uma frequência específica) e a detecção síncrona no receptor podem melhorar muito a imunidade à interferência da luz ambiente.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado a LEDs infravermelhos genéricos, este dispositivo oferece uma combinação bem definida de alta intensidade radiante (até 75 mW/sr típ. a 100mA pulsada) e uma tensão direta relativamente baixa (1,45V típ. a 20mA). O comprimento de onda de 850nm é um padrão comum, garantindo ampla compatibilidade com receptores baseados em silício. Sua conformidade com padrões ambientais rigorosos (RoHS, REACH, Livre de Halogênio) o torna adequado para eletrônicos modernos que requerem certificações verdes. O pacote transparente fornece uma saída consistente e não filtrada em comparação com pacotes coloridos que podem atenuar o sinal.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

P: Qual é a diferença entre intensidade radiante (mW/sr) e intensidade luminosa (mcd)?

R: A intensidade radiante mede a potência óptica (em miliwatts) emitida por unidade de ângulo sólido (esterradiano), relevante para todos os comprimentos de onda. A intensidade luminosa é ponderada pela sensibilidade do olho humano (curva fotópica) e é medida em candelas; não é aplicável a fontes infravermelhas como este LED de 850nm.

P: Posso acionar este LED com uma corrente constante de 100 mA continuamente?

R: A Especificação Máxima Absoluta especifica 100 mA como a corrente direta máximacontínua. No entanto, para uma operação confiável a longo prazo, é aconselhável operar abaixo deste máximo, especialmente em temperaturas ambientes mais altas, consultando a curva de derating.

P: Por que o ângulo de visão é especificado como 40 graus?

R: O ângulo de 40 graus (2θ_1/2) é a largura total nos pontos onde a intensidade radiante cai para metade do seu valor de pico no eixo central. Ele descreve a dispersão do feixe do LED.

P: É necessário um diodo de proteção ESD para este LED?

R: Embora a ficha técnica não especifique uma classificação ESD alta, geralmente é uma boa prática manusear todos os dispositivos semicondutores, incluindo LEDs, com precauções contra ESD. A incorporação de resistores limitadores de corrente em série também fornece alguma proteção inerente.

11. Exemplos Práticos de Projeto e Uso

Exemplo 1: Sensor de Proximidade Simples.Emparelhe o LED com um fototransistor colocado a uma curta distância. Um objeto passando entre eles interrompe o feixe, detectado como uma queda na corrente do fototransistor. Usar um sinal de LED modulado (por exemplo, uma onda quadrada de 38 kHz) e um receptor sintonizado pode rejeitar a luz ambiente.

Exemplo 2: Iluminador IR para Câmera de Visão Noturna.Uma matriz desses LEDs, acionada no modo pulsado na corrente de pico de 1A ou próximo a ela (com ciclo de trabalho apropriado), pode fornecer iluminação invisível significativa para câmeras sensíveis à luz de 850nm, estendendo seu alcance efetivo em condições de pouca luz.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Um Diodo Emissor de Luz Infravermelha (LED IR) é um diodo de junção p-n semicondutor. Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons da região n e lacunas da região p são injetados na região ativa. Quando esses portadores de carga se recombinam, eles liberam energia na forma de fótons. O material semicondutor específico usado (Arseneto de Gálio e Alumínio - GaAlAs neste caso) determina a energia da banda proibida e, portanto, o comprimento de onda da luz emitida, que está no espectro infravermelho (850nm) para este dispositivo. O pacote de epóxi transparente atua como uma lente, moldando o feixe de saída.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência na tecnologia de emissores infravermelhos continua em direção a maior eficiência (mais saída radiante por watt elétrico de entrada), maior densidade de potência para aplicações de longo alcance e o desenvolvimento de pacotes de dispositivo de montagem em superfície (SMD) para montagem automatizada e fatores de forma menores. Há também desenvolvimento contínuo em fontes de IR de múltiplos comprimentos de onda e de amplo espectro para aplicações avançadas de sensoriamento, como espectroscopia e detecção de gases. A integração do circuito de acionamento do LED e dos recursos de proteção no próprio componente é outra área de avanço.