Ficha Técnica do LED Infravermelho 5mm IR8353-14C - Pacote 5mm - Tensão Direta 1.2V-1.8V - Comprimento de Onda 940nm - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um diodo emissor de infravermelho (IR) de alta intensidade de 5mm. O dispositivo é encapsulado em um pacote plástico transparente, tornando-o adequado para várias aplicações de sensoriamento e transmissão por infravermelho. A sua saída espectral é especificamente adaptada para funcionar de forma eficiente com fototransistores, fotodiodos e módulos receptores de infravermelho comuns.

1.1 Vantagens Principais

• Alta Confiabilidade:Projetado para desempenho consistente e operação de longo prazo.
• Alta Intensidade Radiante:Fornece uma forte saída de infravermelho para uma transmissão de sinal eficaz.
• Baixa Tensão Direta:Tipicamente 1,2V a 20mA, contribuindo para uma operação energeticamente eficiente.
• Conformidade Ambiental:O produto está em conformidade com RoHS, REACH da UE e é livre de halogênios (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm).

1.2 Aplicações Alvo

Este LED IR destina-se ao uso em vários sistemas de infravermelho, incluindo, mas não se limitando a, unidades de controle remoto, sensores de proximidade, detecção de objetos, interruptores ópticos e transmissão de dados a curtas distâncias.

2. Análise de Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os seguintes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob estas condições não é garantida.

• 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 Reversa (V_R):5 V
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +100°C
• Dissipação de Potência (P_d):150 mW (a ou abaixo de 25°C de temperatura ambiente livre)

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):7,8 - 17,6 mW/sr (a I_F=20mA, dependendo do bin). Até 50 mW/sr típico a I_F=100mA.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):940 nm (a I_F=20mA).
• Largura de Banda Espectral (Δλ):45 nm (a I_F=20mA).
• Tensão Direta (V_F):1,2V (Típ.) / 1,5V (Máx.) a 20mA; 1,4V (Típ.) / 1,8V (Máx.) a 100mA.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA (Máx.) a V_R=5V.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):27° a 43° (a I_F=20mA).

3. Explicação do Sistema de Binning

A intensidade radiante deste LED é categorizada em diferentes bins para garantir consistência no projeto da aplicação. O binning é definido a uma corrente direta de 20mA.

• Bin M:Faixa de Intensidade Radiante de 7,80 mW/sr a 12,50 mW/sr.
• Bin N:Faixa de Intensidade Radiante de 11,0 mW/sr a 17,6 mW/sr.

Isso permite que os projetistas selecionem LEDs com uma saída mínima garantida para os seus requisitos específicos de sensibilidade.

4. Análise de Curvas de Desempenho

A ficha técnica inclui várias curvas características essenciais para o projeto do circuito e gestão térmica.

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 deve ser reduzida para evitar exceder os limites de dissipação de potência do dispositivo e garantir confiabilidade a longo prazo. Os projetistas devem usar esta curva para selecionar correntes de operação apropriadas para o ambiente térmico da sua aplicação.

4.2 Intensidade Radiante vs. Corrente Direta

Este gráfico ilustra a relação entre a corrente de acionamento e a potência óptica de saída (intensidade radiante). A saída é geralmente linear em uma faixa, mas satura em correntes muito altas. É crucial para determinar a corrente de acionamento necessária para alcançar uma força de sinal desejada no receptor.

4.3 Distribuição Espectral

A curva espectral confirma a emissão de pico em 940nm com uma largura de banda típica de 45nm. Este comprimento de onda é ideal, pois está fora do espectro visível, minimizando a interferência da luz visível, e é bem adaptado à sensibilidade dos fotodetectores de silício.

4.4 Intensidade Radiante Relativa vs. Deslocamento Angular

Este gráfico polar define o ângulo de visão (2θ_1/2), que é o ângulo no qual a intensidade radiante cai para metade do seu valor a 0° (no eixo). A faixa especificada de 27° a 43° indica a dispersão do feixe. Um ângulo mais estreito fornece luz mais focada, enquanto um ângulo mais amplo oferece cobertura mais ampla.

5. Informações Mecânicas e de Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O dispositivo é alojado em um pacote padrão de LED redondo de 5mm. As dimensões principais incluem o diâmetro total (5,0mm típico), o espaçamento dos terminais (2,54mm / 0,1 polegadas padrão) e a distância da base até a cúpula da lente. Os terminais têm tipicamente 0,45mm de diâmetro. Todas as dimensões têm uma tolerância de ±0,25mm, salvo indicação em contrário. Um desenho dimensionado detalhado é fornecido na ficha técnica original para um layout preciso da PCB.

5.2 Identificação de Polaridade

O cátodo (terminal negativo) é tipicamente identificado por um ponto plano na borda da lente plástica e/ou por ser o terminal mais curto. O ânodo (terminal positivo) é mais longo. A polaridade correta deve ser observada durante a montagem do circuito.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Formação dos Terminais

• As dobras devem ser feitas a pelo menos 3mm da base do bulbo de epóxi.
• A formação deve ser feita antes da soldagem e à temperatura ambiente.
• Evite estressar o pacote durante a dobra ou corte.
• Os furos da PCB devem alinhar-se perfeitamente com os terminais do LED para evitar tensão de montagem.

6.2 Condições de Armazenamento

• Armazenamento recomendado: ≤30°C e ≤70% de Umidade Relativa.
• A vida útil na prateleira após o envio é de 3 meses nestas condições.
• Para armazenamento mais longo (até 1 ano), use um recipiente selado com nitrogênio e dessecante.
• Evite mudanças rápidas de temperatura em ambientes úmidos para evitar condensação.

6.3 Parâmetros de Soldagem

Soldagem Manual:

• Temperatura da Ponta do Ferro: Máx. 300°C (Máx. 30W)
• Tempo de Soldagem: Máx. 3 segundos por terminal.
• Distância Mínima da junta de solda ao bulbo de epóxi: 3mm.

Soldagem por Onda/Imersão:

• Temperatura de Pré-aquecimento: Máx. 100°C (Máx. 60 seg.)
• Temperatura do Banho de Solda: Máx. 260°C.
• Tempo no Banho: Máx. 5 segundos.
• Distância Mínima da junta de solda ao bulbo de epóxi: 3mm.

Notas Críticas:

• Evite tensão nos terminais enquanto o LED estiver quente.
• Não solde (imersão ou manual) mais de uma vez.
• Proteja o LED de choque/vibração até que ele esfrie à temperatura ambiente.
• Use a menor temperatura de soldagem possível que garanta uma junta confiável.

6.4 Limpeza

• Se necessário, limpe apenas com álcool isopropílico à temperatura ambiente por ≤1 minuto.
• Não use limpeza ultrassônica a menos que pré-qualificada, pois pode causar danos.

7. Gestão Térmica

A dissipação de calor eficaz é crítica para o desempenho e a vida útil do LED. A corrente deve ser reduzida de acordo com a curva "Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente". A temperatura ao redor do LED na aplicação final deve ser controlada. Isso pode envolver o uso de uma área de cobre apropriada na PCB para dissipação de calor, garantindo ventilação adequada ou usando dissipadores de calor se correntes altas forem acionadas continuamente.

8. Informações de Embalagem e Pedido

8.1 Especificação de Embalagem

• Os LEDs são embalados em sacos antiestáticos.
• Quantidade de Embalagem:200-500 peças por saco. 5 sacos por caixa interna. 10 caixas internas por caixa mestra (externa).

8.2 Informações do Rótulo

O rótulo do produto inclui identificadores-chave: Número da Peça do Cliente (CPN), Número do Produto (P/N), Quantidade de Embalagem (QTY), Classificação de Intensidade Luminosa (CAT), Classificação de Comprimento de Onda Dominante (HUE), Classificação de Tensão Direta (REF), Número do Lote e um código de data.

9. Considerações de Projeto para Aplicação

9.1 Acionamento do LED

Sempre use um resistor limitador de corrente em série. O valor do resistor pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo da ficha técnica para um projeto conservador. Para operação pulsada (ex.: controles remotos), certifique-se de que os limites de corrente de pico (I_FP) e ciclo de trabalho não sejam excedidos para evitar superaquecimento.

9.2 Projeto Óptico

Considere o ângulo de visão ao projetar lentes ou refletores para o sistema. O comprimento de onda de 940nm é invisível, portanto, um LED indicador ou feedback do circuito pode ser necessário para confirmação do usuário da operação. Certifique-se de que o receptor (fototransistor, CI) seja espectralmente compatível com 940nm para sensibilidade ideal.

9.3 Imunidade a Ruído Elétrico

Em ambientes eletricamente ruidosos, considere blindar o par LED/receptor, usar sinais IR modulados (ex.: portadora de 38kHz) com um receptor demodulador correspondente e implementar filtragem de software para rejeitar luz ambiente e picos de ruído.

10. Comparação e Posicionamento Técnico

Este LED IR 5mm, 940nm oferece um equilíbrio entre desempenho e custo para aplicações de infravermelho de uso geral. Seus principais diferenciais são a intensidade radiante relativamente alta (até 17,6 mW/sr) de um pacote padrão de 5mm e a baixa tensão direta, que reduz o consumo de energia. Comparado aos LEDs mais antigos de 880nm ou 850nm, a emissão de 940nm é menos visível (sem brilho vermelho fraco), tornando-o mais adequado para aplicações discretas. Para aplicações que requerem ângulos de feixe extremamente estreitos ou maior potência, estilos de pacote alternativos (ex.: visão lateral, SMD de alta potência) seriam mais apropriados.

11. Perguntas Frequentes (FAQ)

11.1 Qual é a diferença entre o Bin M e o Bin N?

Bin M e Bin N categorizam o LED com base na sua intensidade radiante mínima garantida a 20mA. Os LEDs Bin N têm uma saída mínima mais alta (11,0 mW/sr) em comparação com o Bin M (7,8 mW/sr). Escolha o Bin N para aplicações que requerem força de sinal mais forte ou alcance mais longo.

11.2 Posso acionar este LED continuamente a 100mA?

Sim, o valor máximo absoluto para corrente direta contínua é 100mA. No entanto, você deve consultar a curva de derating. A uma temperatura ambiente de 25°C, 100mA é permitido, mas à medida que a temperatura ambiente aumenta, a corrente contínua máxima permitida diminui para manter a temperatura da junção dentro de limites seguros. Uma dissipação de calor adequada é crucial para operação contínua de alta corrente.

11.3 Por que a distância mínima de soldagem (3mm) é importante?

A distância de 3mm evita que o calor excessivo viaje pelo terminal e danifique o chip semicondutor interno ou o encapsulamento de epóxi durante o processo de soldagem. Calor excessivo pode causar rachaduras, delaminação ou degradação elétrica permanente.

12. Exemplo de Caso de Uso em Projeto

Cenário: Sensor de Proximidade de Objeto Simples.

Projeto:Coloque o LED IR e um fototransistor lado a lado, voltados para a mesma direção. Acione o LED com uma corrente constante de 20mA (usando um resistor de uma fonte de 5V: R = (5V - 1,5V) / 0,02A = 175Ω, use o valor padrão de 180Ω). Quando um objeto se aproxima, a luz infravermelha reflete no objeto e entra no fototransistor, fazendo com que sua corrente de coletor aumente. Essa mudança de corrente pode ser convertida em uma tensão através de um resistor de pull-up e alimentada em um comparador ou ADC de microcontrolador para detectar a presença do objeto. O comprimento de onda de 940nm ajuda a rejeitar a luz ambiente visível. A escolha entre Bin M ou N depende da distância de sensoriamento necessária e da refletividade do objeto.

13. Princípio de Funcionamento

Um Diodo Emissor de Luz Infravermelha (LED IR) é um diodo de junção p-n semicondutor. Quando polarizado diretamente (tensão positiva aplicada ao ânodo em relação ao cátodo), elétrons e lacunas se recombinam na região ativa, liberando energia na forma de fótons. O material semicondutor específico usado (Arseneto de Gálio e Alumínio - GaAlAs neste caso) determina o comprimento de onda da luz emitida. Para o GaAlAs, isso resulta em radiação infravermelha centrada em torno de 940 nanômetros, que está fora do espectro visível. A lente transparente não filtra nem colora a luz, permitindo a transmissão máxima da saída de infravermelho.

14. Tendências Tecnológicas

Embora os LEDs discretos de 5mm fura-faca permaneçam populares para prototipagem, projetos de hobby e algumas aplicações industriais, a tendência da indústria é fortemente voltada para pacotes de dispositivos de montagem em superfície (SMD). Os LEDs IR SMD oferecem vantagens como pegada menor, melhor adequação para montagem automatizada pick-and-place e, muitas vezes, desempenho térmico aprimorado devido à montagem direta na PCB. Há também desenvolvimento contínuo para aumentar a eficiência (mais saída radiante por watt elétrico de entrada) e a confiabilidade dos emissores IR. No entanto, o princípio fundamental de operação e parâmetros-chave como comprimento de onda, intensidade e ângulo de visão permanecem os critérios de seleção críticos para qualquer aplicação IR.