Ficha Técnica do LED Infravermelho 5mm HIR333C/H0 - Pacote 5.0mm - Comprimento de Onda 850nm - Tensão Direta 1.65V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um diodo emissor infravermelho (IR) de montagem furo passante de 5.0mm (T-1 3/4). O dispositivo foi projetado para emitir luz com um comprimento de onda de pico de 850nm, tornando-o adequado para diversas aplicações de sensoriamento e transmissão infravermelha. Ele é encapsulado em um pacote plástico transparente, o que permite uma alta saída radiante.

1.1 Vantagens Principais

As principais vantagens deste componente incluem sua alta confiabilidade e alta intensidade radiante. Ele apresenta uma baixa tensão direta, o que contribui para a eficiência energética em projetos de circuito. O dispositivo é construído com materiais livres de chumbo e está em conformidade com as principais regulamentações ambientais e de segurança, incluindo RoHS, REACH da UE e padrões livres de halogênio (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm).

1.2 Mercado-Alvo e Aplicações

Este LED infravermelho é espectralmente compatível com fototransistores de silício comuns, fotodiodos e módulos receptores infravermelhos. Suas aplicações típicas incluem:

• Sistemas de transmissão em ar livre para comunicação de dados.
• Unidades de controle remoto infravermelho que requerem maior potência de saída.
• Sistemas de detecção de fumaça.
• Sistemas aplicados infravermelhos gerais para sensoriamento e detecção.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

As seções a seguir fornecem uma análise detalhada das características elétricas, ópticas e térmicas do dispositivo.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Eles não se destinam à operação contínua.

• Corrente Direta Contínua (IF):100 mA
• Corrente Direta de Pico (IFP):1.0 A (Largura de Pulso ≤100μs, Ciclo de Trabalho ≤1%)
• Tensão Reversa (VR):5 V
• Temperatura de Operação (Topr):-40°C a +85°C
• Temperatura de Armazenamento (Tstg):-40°C a +85°C
• Temperatura de Soldagem (Tsol):260°C por ≤5 segundos
• Dissipação de Potência (Pd) a 25°C:150 mW

2.2 Características Eletro-Ópticas

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

• Intensidade Radiante (Ie):O valor típico mínimo é de 7.8 mW/sr a uma corrente direta (IF) de 20mA. Sob condições pulsadas (IF=100mA, Largura de Pulso ≤100μs, Ciclo ≤1%), a intensidade radiante típica é de 80 mW/sr. Na corrente de pico de 1A sob as mesmas condições pulsadas, ela atinge 800 mW/sr.
• Comprimento de Onda de Pico (λp):850 nm (típico) a IF=20mA.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):45 nm (típico) a IF=20mA, indicando a largura espectral na metade da intensidade máxima.
• Tensão Direta (VF):Varia de 1.45V (típico) a um máximo de 1.65V a IF=20mA. Aumenta com corrente mais alta, atingindo um máximo de 2.40V a 100mA e 5.25V a 1A sob operação pulsada.
• Corrente Reversa (IR):Máximo de 10 μA a VR=5V.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):30 graus (típico) a IF=20mA, definindo a dispersão angular onde a intensidade radiante é pelo menos metade do seu valor de pico.

2.3 Características Térmicas

O desempenho do dispositivo depende da temperatura. A dissipação de potência máxima é especificada em 150 mW em ar livre a 25°C. Os projetistas devem considerar a redução deste valor ao operar em temperaturas ambientes mais altas para garantir confiabilidade a longo prazo e prevenir fuga térmica.

3. Explicação do Sistema de Binning

O produto está disponível em diferentes classes de desempenho, ou "bins", com base na intensidade radiante medida a IF=20mA. Isso permite que os projetistas selecionem um componente que corresponda precisamente aos requisitos de sensibilidade de sua aplicação.

A estrutura de binning para intensidade radiante é a seguinte:

• Bin M:7.8 - 12.5 mW/sr
• Bin N:11.0 - 17.6 mW/sr
• Bin P:15.0 - 24.0 mW/sr
• Bin Q:21.0 - 34.0 mW/sr
• Bin R:30.0 - 48.0 mW/sr

A ficha técnica também indica que o dispositivo está disponível com classificações para Comprimento de Onda Dominante (HUE) e Tensão Direta (REF), embora códigos de bin específicos para esses parâmetros não sejam detalhados no trecho fornecido.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Dados gráficos fornecem uma visão mais profunda do comportamento do dispositivo sob condições variáveis.

4.1 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente

Esta curva mostra a redução da corrente direta máxima permitida à medida que a temperatura ambiente aumenta acima de 25°C. Para manter a confiabilidade, a corrente de operação deve ser reduzida em temperaturas mais altas.

4.2 Distribuição Espectral

O gráfico ilustra a saída de potência radiante relativa ao longo do espectro de comprimento de onda, centrado no pico de 850nm. A largura de banda de 45nm indica a faixa de comprimentos de onda emitidos.

4.3 Comprimento de Onda de Pico vs. Temperatura Ambiente

Esta relação mostra como o comprimento de onda de pico (λp) se desloca com mudanças na temperatura da junção. Tipicamente, o comprimento de onda aumenta ligeiramente com o aumento da temperatura, o que é um fator crítico em aplicações que requerem correspondência espectral precisa com um detector.

4.4 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva IV)

Esta curva fundamental descreve a relação exponencial entre a tensão aplicada no diodo e a corrente resultante. É essencial para projetar o circuito limitador de corrente (por exemplo, selecionar um resistor em série).

4.5 Intensidade Radiante vs. Corrente Direta

Este gráfico demonstra que a intensidade radiante aumenta de forma super-linear com a corrente direta. No entanto, operar em correntes muito altas (especialmente em CC) leva a um aumento na geração de calor e possível perda de eficiência, tornando a operação pulsada preferível para requisitos de alta intensidade.

4.6 Intensidade Radiante Relativa vs. Deslocamento Angular

Este gráfico polar representa visualmente o ângulo de visão (2θ1/2 = 30°). Ele mostra como a intensidade diminui à medida que o ângulo de observação se afasta do eixo central (0°), o que é crucial para projetar sistemas ópticos e alinhar emissores com detectores.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O dispositivo está em conformidade com o pacote radial com terminais padrão T-1 3/4 (5mm). As dimensões principais incluem um diâmetro total de aproximadamente 5.0mm e um espaçamento padrão entre terminais de 2.54mm (0.1 polegadas), compatível com placas perfuradas padrão. O desenho dimensional especifica tolerâncias de ±0.25mm, salvo indicação em contrário. A forma exata da cúpula da lente e o comprimento dos terminais são definidos no desenho detalhado do pacote.

5.2 Identificação da Polaridade

O cátodo é tipicamente identificado por um ponto plano na borda da lente plástica ou pelo terminal mais curto. A polaridade correta deve ser observada durante a montagem do circuito para evitar danos por polarização reversa.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O manuseio adequado é fundamental para evitar danos mecânicos e térmicos.

6.1 Formação dos Terminais

• A dobra deve ocorrer a pelo menos 3mm da base do bulbo de epóxi.
• Forme os terminais antes de soldar.
• Evite aplicar tensão no pacote durante a dobra.
• Corte os terminais à temperatura ambiente.
• Certifique-se de que os furos da PCB estejam perfeitamente alinhados com os terminais do LED para evitar tensão de montagem.

6.2 Condições de Armazenamento

• Armazene a ≤30°C e ≤70% de Umidade Relativa (UR).
• A vida útil máxima de armazenamento na embalagem original é de 3 meses.
• Para armazenamento mais longo (até 1 ano), use um recipiente selado com atmosfera de nitrogênio e dessecante.
• Evite mudanças rápidas de temperatura em ambientes úmidos para prevenir condensação.

6.3 Parâmetros de Soldagem

Soldagem Manual:Temperatura da ponta do ferro ≤300°C (para ferro de até 30W), tempo de soldagem ≤3 segundos por terminal. Mantenha uma distância mínima de 3mm da junta de solda ao bulbo de epóxi.

Soldagem por Onda/Imersão:Temperatura de pré-aquecimento ≤100°C por ≤60 segundos. Temperatura do banho de solda ≤260°C por ≤5 segundos. Mantenha a regra de distância de 3mm.

Regras Gerais:Não aplique tensão nos terminais em alta temperatura. Evite soldar o mesmo dispositivo mais de uma vez. Proteja o dispositivo de choque/vibração enquanto esfria até a temperatura ambiente. Não use processos de resfriamento rápido. Siga o perfil de soldagem recomendado para soldagem por onda.

6.4 Limpeza

A ficha técnica menciona que a limpeza deve ser realizada apenas quando necessário, embora recomendações específicas de agentes de limpeza ou parâmetros de limpeza ultrassônica não sejam detalhados no trecho fornecido. A prática padrão é usar limpadores suaves e não agressivos compatíveis com resina epóxi.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificação da Embalagem

O dispositivo é embalado em sacos antiestáticos para proteção contra ESD. O fluxo de embalagem padrão é:

1. 500 peças por saco antiestático.

2. 5 sacos (2.500 peças) por caixa interna.

3. 10 caixas internas (25.000 peças) por caixa externa mestra.

7.2 Especificação do Formulário de Etiqueta

As etiquetas do produto incluem informações-chave para rastreabilidade e identificação:

- CPN (Número da Peça do Cliente)

- P/N (Número da Peça do Fabricante: HIR333C/H0)

- QTY (Quantidade da Embalagem)

- CAT (Classificação de Intensidade Luminosa/Radiante, ex.: M, N, P, Q, R)

- HUE (Classificação do Comprimento de Onda Dominante)

- REF (Classificação da Tensão Direta)

- LOT No. (Número do Lote para rastreabilidade)

- Código de Data

8. Considerações de Projeto para Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O circuito de acionamento mais comum é um simples resistor em série para limitar a corrente direta. O valor do resistor (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 (use o valor máximo para confiabilidade) e If é a corrente direta desejada. Para operação pulsada (por exemplo, em controles remotos), um transistor chaveador é tipicamente usado para fornecer altas correntes de pico (até 1A) mantendo um baixo ciclo de trabalho para manter a potência média dentro dos limites.

8.2 Notas de Projeto Óptico

O ângulo de visão de 30 graus fornece um bom equilíbrio entre concentração do feixe e cobertura. Para aplicações de alcance mais longo ou feixe mais estreito, ópticas secundárias (lentes) podem ser necessárias. A lente transparente é ideal para transmissão de 850nm. Certifique-se de que o receptor (fototransistor, fotodiodo ou CI) seja espectralmente sensível na região de 850nm para máxima eficiência do sistema.

8.3 Gerenciamento Térmico

Embora o pacote possa dissipar 150mW a 25°C, um dissipador de calor eficaz através dos terminais ou um layout cuidadoso da placa é necessário para operação contínua em altas correntes ou temperaturas ambientes elevadas. Usar o modo de acionamento pulsado reduz significativamente a dissipação de potência média e o estresse térmico.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado aos LEDs visíveis padrão ou outros LEDs IR, os principais diferenciais deste dispositivo são sua combinação dealta intensidade radiante(até 48 mW/sr no Bin R),baixa tensão direta(tipicamente 1.45V), econformidade ambiental abrangente(RoHS, REACH, Livre de Halogênio). O uso do material de chip GaAlAs é padrão para emissão eficiente de 850nm. O pacote de 5mm oferece um fator de forma robusto de montagem furo passante, adequado para uma ampla gama de aplicações industriais e de consumo onde dispositivos de montagem em superfície podem não ser ideais.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Posso acionar este LED continuamente a 100mA?

R: O Valor Máximo Absoluto para corrente direta contínua é 100mA. No entanto, a operação contínua nesta corrente máxima gerará calor significativo (Pd ≈ Vf * If). Para operação confiável a longo prazo, é aconselhável reduzir a corrente, especialmente se a temperatura ambiente estiver acima de 25°C, ou usar um dissipador de calor.

P: Qual é a diferença entre os bins (M, N, P, Q, R)?

R: Os bins categorizam a intensidade radiante mínima e máxima do LED quando acionado a 20mA. O Bin M tem a saída mais baixa (7.8-12.5 mW/sr) e o Bin R tem a mais alta (30.0-48.0 mW/sr). Selecione um bin com base na força do sinal necessária e na sensibilidade do seu circuito receptor.

P: Por que a tensão direta é maior a 1A do que a 20mA?

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

P: Como alcanço a intensidade radiante de 800 mW/sr?

R: Esta intensidade é especificada sob condições pulsadas: uma corrente direta de 1A, com uma largura de pulso de 100 microssegundos ou menos, e um ciclo de trabalho de 1% ou menos. Isso minimiza o aquecimento enquanto permite uma saída óptica instantânea muito alta.

11. Estudos de Caso de Projeto e Uso

Estudo de Caso 1: Controle Remoto Infravermelho de Longo Alcance

Um projetista precisa de um controle remoto com alcance superior a 30 metros. Ele seleciona o HIR333C/H0 no Bin R para máxima saída. O circuito usa um microcontrolador para gerar pulsos de dados modulados. O LED é acionado com pulsos de 1A (largura de 100μs, ciclo de trabalho de 1%) via um transistor chaveador NPN. A alta intensidade de pico garante que um sinal forte alcance o receptor distante, enquanto o baixo ciclo de trabalho mantém o consumo da bateria e o aquecimento do dispositivo mínimos.

Estudo de Caso 2: Sensor de Proximidade em Ambiente Industrial

Uma máquina automatizada requer um sensor de proximidade robusto. Um LED IR e um fototransistor são colocados um de frente para o outro através de um caminho de esteira. O LED é acionado com uma corrente constante de 50mA (reduzida do máximo de 100mA para confiabilidade). O comprimento de onda de 850nm é menos suscetível a interferência da luz ambiente visível do que LEDs vermelhos visíveis. O feixe de 30 graus fornece cobertura suficiente sem espalhamento excessivo. O sensor detecta quando um objeto interrompe o feixe.

12. 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 se recombinam com lacunas da região p dentro da região ativa do chip. Este processo de recombinação libera energia na forma de fótons (luz). O material específico usado na região ativa do chip (neste caso, Arseneto de Gálio e Alumínio - GaAlAs) determina o comprimento de onda dos fótons emitidos. Para o GaAlAs, isso resulta em luz infravermelha com um comprimento de onda de pico em torno de 850nm, que é invisível ao olho humano, mas facilmente detectável por fotodetectores baseados em silício.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência em LEDs infravermelhos continua em direção a maior eficiência (mais saída radiante por watt elétrico de entrada), o que permite menor consumo de energia ou maior saída do mesmo pacote. Há também um impulso para capacidades de modulação de maior velocidade para aplicações de comunicação de dados como IrDA e redes ópticas sem fio. A embalagem está evoluindo para incluir dispositivos de montagem em superfície (SMDs) com melhor desempenho térmico para aplicações de alta potência, embora pacotes de montagem furo passante como o de 5mm permaneçam populares por sua robustez mecânica e facilidade de prototipagem. A integração com circuitos de acionamento e fotodetectores em módulos únicos é outra tendência comum para simplificar o projeto do sistema.