Ficha Técnica do LED Infravermelho SIR323-5 de 5.0mm - Pacote 5mm - Tensão Direta 1.3V - Comprimento de Onda 875nm - Dissipação de Potência 150mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O SIR323-5 é um díodo emissor de infravermelho (IR) de alta intensidade, encapsulado em um pacote plástico padrão T-1 3/4 (5mm) transparente. Ele foi projetado para emitir luz em um comprimento de onda de pico de 875 nanômetros (nm), que está dentro do espectro do infravermelho próximo. Este dispositivo é projetado para aplicações que requerem fontes de luz infravermelha confiáveis e potentes, com sua saída espectral especificamente ajustada para ser compatível com fototransistores de silício, fotodiodos e módulos receptores de infravermelho comuns. O pacote possui um espaçamento padrão de terminais de 2.54mm para fácil integração em projetos de placas de circuito impresso (PCB) com furos.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste componente incluem sua alta intensidade radiante, que garante uma transmissão de sinal forte, e sua baixa tensão direta, contribuindo para uma operação energeticamente eficiente. Ele é construído com materiais sem chumbo e está em conformidade com as regulamentações RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), REACH da UE e padrões livres de halogênio (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm), tornando-o adequado para mercados globais com rigorosos requisitos ambientais. O dispositivo é caracterizado por alta confiabilidade, um fator crítico para eletrônicos de consumo e industriais. Suas aplicações-alvo estão principalmente em sistemas de sinalização sem fio e sem contato.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta seção fornece uma interpretação objetiva e detalhada dos principais parâmetros elétricos, ópticos e térmicos definidos na ficha técnica.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida.

• Corrente Direta Contínua (I_F): 100 mA. Esta é a corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente ao LED sem risco de degradação.
• Corrente Direta de Pico (I_FP): 1.0 A. Esta alta corrente é permitida apenas em condições pulsadas com largura de pulso ≤ 100μs e ciclo de trabalho ≤ 1%. Isso permite rajadas de luz muito brilhantes e curtas, úteis para transmissão de longo alcance.
• Tensão Reversa (V_R): 5 V. Aplicar uma tensão de polarização reversa superior a este valor pode causar ruptura da junção.
• Dissipação de Potência (P_d): 150 mW a ou abaixo de 25°C de temperatura ambiente. Esta é a potência máxima que o pacote pode dissipar como calor. Exceder este limite eleva a temperatura da junção, reduzindo a vida útil e a saída.
• Temperatura de Operação & Armazenamento: O dispositivo pode funcionar de -40°C a +85°C e ser armazenado de -40°C a +100°C.
• Temperatura de Soldagem: 260°C por uma duração não superior a 5 segundos, o que é compatível com perfis padrão de soldagem por refluxo sem chumbo.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos sob condições padrão de teste (Ta=25°C) e definem o desempenho do dispositivo.

• Intensidade Radiante (I_e): Esta é a potência óptica emitida por unidade de ângulo sólido (esterradiano). A uma corrente direta de 20mA, o valor típico é 7.8 mW/sr, com um mínimo de 4.0 mW/sr. Sob condições pulsadas (I_F=100mA, pulso ≤100μs, ciclo ≤1%), a intensidade radiante típica atinge 40 mW/sr, mostrando sua capacidade para rajadas de alta potência.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p): 875 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a potência óptica emitida é máxima. A largura de banda espectral (Δλ) é tipicamente 45 nm, indicando a faixa de comprimentos de onda emitidos em torno do pico.
• Tensão Direta (V_F): A 20mA, a tensão direta típica é 1.3V, com um máximo de 1.65V. Na condição pulsada de 100mA, sobe para um típico de 1.4V (máx. 1.8V). Esta baixa V_Fé benéfica para o projeto de circuitos de baixa tensão.
• Corrente Reversa (I_R): Máximo 10 μA a uma tensão reversa de 5V, indicando um bom isolamento da junção.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2): 35 graus (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade radiante cai para metade do seu valor máximo (no eixo). Um ângulo de 35 graus fornece um feixe moderadamente focado, adequado para aplicações direcionadas.

Nota sobre Incerteza de Medição: A ficha técnica especifica tolerâncias para medições-chave: V_F(±0.1V), I_e(±10%), e λ_p(±1.0nm). Estas devem ser consideradas em cálculos de projeto de precisão.

3. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica inclui várias curvas características que ilustram o comportamento do dispositivo sob condições variáveis.

3.1 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente

Esta curva (Fig.1) tipicamente mostra a redução da corrente direta máxima permitida à medida que a temperatura ambiente aumenta. Para evitar exceder a temperatura máxima da junção e o limite de dissipação de potência de 150mW, a corrente direta contínua deve ser reduzida ao operar acima de 25°C. Os projetistas devem consultar este gráfico para aplicações em alta temperatura.

3.2 Distribuição Espectral

O gráfico de distribuição espectral (Fig.2) traça a intensidade relativa em função do comprimento de onda. Ele confirma visualmente o comprimento de onda de pico em 875nm e a largura de banda espectral de aproximadamente 45nm. Esta curva é essencial para garantir a compatibilidade com a sensibilidade espectral do receptor pretendido (fototransistor, fotodiodo ou CI).

3.3 Intensidade Relativa vs. Corrente Direta

Este gráfico (Fig.3) demonstra a relação entre a corrente de acionamento e a saída de luz. Para LEDs, a saída óptica é geralmente proporcional à corrente direta na faixa normal de operação. No entanto, a eficiência pode cair em correntes muito altas devido a efeitos térmicos e outras não linearidades. A curva ajuda os projetistas a selecionar a corrente de acionamento apropriada para alcançar a intensidade radiante desejada.

3.4 Intensidade Radiante Relativa vs. Deslocamento Angular

Este gráfico polar (Fig.4) mapeia o padrão de emissão do LED. Ele mostra como a intensidade diminui à medida que o ângulo de observação se afasta do eixo central (0°). O ângulo de visão de 35 graus (onde a intensidade é 50% do pico) é derivado desta curva. Esta informação é crítica para o projeto do sistema óptico, determinando a cobertura do feixe e as tolerâncias de alinhamento.

4. Informações Mecânicas e de Embalagem

4.1 Dimensões do Pacote

O dispositivo utiliza um pacote padrão de LED redondo de 5mm (T-1 3/4). O desenho mecânico detalhado na ficha técnica fornece todas as dimensões críticas, incluindo diâmetro do corpo, formato da lente, comprimento dos terminais e espaçamento dos terminais. O espaçamento dos terminais é confirmado como 2.54mm (0.1 polegadas), que é o padrão para componentes com furos. Todas as dimensões têm uma tolerância de ±0.25mm, salvo indicação em contrário. O material da lente é plástico transparente, otimizado para transmissão de infravermelho com absorção mínima.

4.2 Identificação da Polaridade

Para LEDs com furos, a polaridade é tipicamente indicada por duas características: comprimento do terminal e estrutura interna. O terminal mais longo é o ânodo (positivo), e o terminal mais curto é o cátodo (negativo). Além disso, muitos pacotes têm um ponto plano na borda da base da lente próximo ao terminal do cátodo. Sempre verifique a polaridade antes de soldar para evitar danos por polarização reversa.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O dispositivo é classificado para soldagem por onda ou manual. O parâmetro-chave é a temperatura máxima de soldagem de 260°C por uma duração não superior a 5 segundos. Isso está alinhado com os padrões IPC/JEDEC J-STD-020 para perfis de refluxo sem chumbo. A exposição prolongada a alta temperatura pode danificar o pacote plástico e as ligações internas dos fios. Ao soldar manualmente, use um ferro com controle de temperatura e minimize o tempo de contato. Certifique-se de que o dispositivo seja armazenado em um ambiente seco de acordo com a faixa de temperatura de armazenamento (-40 a +100°C) para evitar a absorção de umidade, que pode causar "estouro" durante o refluxo.

6. Informações de Embalagem e Pedido

6.1 Especificação da Embalagem

Os componentes são embalados em sacos antiestáticos para proteção. A quantidade padrão de embalagem é de 200 a 500 peças por saco. Cinco sacos são então colocados em uma caixa. Finalmente, dez caixas são embaladas em um cartão de envio.

6.2 Especificação do Rótulo

O rótulo da embalagem contém vários identificadores-chave:

• CPN: Número de Produção do Cliente (número de peça específico do cliente).
• P/N: Número de Produção (número de peça do fabricante, ex.: SIR323-5).
• QTY: Quantidade da Embalagem.
• CAT: Classificações (pode indicar faixas de desempenho).
• HUE: Comprimento de Onda de Pico (ex.: 875nm).
• REF: Referência.
• LOT No: Número do Lote para rastreabilidade.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Unidades de Controle Remoto por Infravermelho: A alta intensidade radiante, especialmente no modo pulsado (40 mW/sr típ.), torna-o ideal para controles remotos de longo alcance para TVs, sistemas de áudio e outros eletrônicos de consumo.
• Sistemas de Transmissão em Ar Livre: Usado em links de dados sem fio de curto alcance, alarmes de intrusão e sistemas de detecção de objetos onde um feixe IR é transmitido pelo ar para um receptor.
• Detectores de Fumaça: Frequentemente empregado em detectores de fumaça ópticos (fotoelétricos). Um feixe de LED IR é espalhado por partículas de fumaça em um fotodiodo, acionando o alarme.
• Sistemas Gerais Aplicados de Infravermelho: Inclui automação industrial (contagem de objetos, sensoriamento de posição), telas sensíveis ao toque e codificadores ópticos.

7.2 Considerações de Projeto e Proteção do Circuito

• Limitação de Corrente: Um LED é um dispositivo acionado por corrente. Sempre use um resistor limitador de corrente em série (ou um driver de corrente constante) para evitar exceder a corrente direta contínua máxima (100mA). O valor do resistor é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F.
• Operação Pulsada: Para rajadas de alta intensidade, certifique-se de que o circuito de acionamento possa fornecer a corrente de pico de 1A enquanto adere estritamente aos limites de largura de pulso (≤100μs) e ciclo de trabalho (≤1%). Um simples pino GPIO de microcontrolador muitas vezes não pode fornecer tanta corrente diretamente e pode exigir um interruptor de transistor (ex.: MOSFET).
• Proteção contra Tensão Reversa: Embora o dispositivo possa tolerar até 5V em reverso, é uma boa prática evitar a polarização reversa. Em circuitos com acoplamento AC ou onde a tensão reversa é possível, considere adicionar um diodo de proteção em paralelo com o LED (cátodo para ânodo).
• Gerenciamento de Calor: Embora o pacote seja pequeno, em correntes mais altas e temperaturas ambientes elevadas, a dissipação de potência se torna importante. Garanta ventilação adequada e considere a curva de redução se operar acima de 25°C.
• Projeto Óptico: Considere o ângulo de visão de 35 graus. Para feixes focados, lentes externas ou refletores podem ser necessários. Para iluminação de área ampla, o ângulo nativo pode ser suficiente. Certifique-se de que o receptor seja espectralmente compatível com o pico de 875nm.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

O SIR323-5 se diferencia no mercado de LEDs IR de 5mm através de uma combinação de parâmetros-chave. Comparado a LEDs IR genéricos de 5mm, ele oferece uma intensidade radiante típica mais alta (7.8 mW/sr @20mA vs. frequentemente 5-6 mW/sr), permitindo maior alcance ou menor consumo de energia para a mesma força de sinal. Sua baixa tensão direta (1.3V típ.) é vantajosa para dispositivos alimentados por bateria. O comprimento de onda de 875nm é um padrão comum, garantindo ampla compatibilidade com receptores baseados em silício. Sua conformidade com os padrões ambientais modernos (RoHS, REACH, Livre de Halogênio) é um requisito obrigatório para a maioria das fabricações eletrônicas contemporâneas, o que pode não ser o caso para alternativas mais antigas ou de menor custo.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

9.1 Qual é a diferença entre Intensidade Radiante e Intensidade Luminosa?

Intensidade Radiante (I_e, medida em mW/sr) é apotênciaóptica emitida por ângulo sólido, relevante para todos os comprimentos de onda. Intensidade Luminosa (medida em candela, cd) é ponderada pela sensibilidade do olho humano (curva fotópica) e só é significativa para luz visível. Como este é um LED infravermelho, a Intensidade Radiante é a métrica correta e especificada.

9.2 Posso acionar este LED diretamente de um pino de microcontrolador de 3.3V ou 5V?

Vocênão deveconectá-lo diretamente. Um pino GPIO de microcontrolador tem um limite de fornecimento de corrente (frequentemente 20-40mA) e não pode lidar com o potencial consumo de corrente do LED ou o pulso de 1A. Mais importante, você deve ter um resistor em série para limitar a corrente. Por exemplo, de uma fonte de 5V visando I_F=20mA e V_F=1.3V: R = (5V - 1.3V) / 0.02A = 185 Ohms (use um resistor padrão de 180 ou 220 Ohm). O pino GPIO então acionaria a base/porta de um transistor que comuta a corrente do LED.

9.3 Por que a Corrente Direta de Pico (1A) é tão maior que a Corrente Contínua (100mA)?

Isso se deve aos limites térmicos. O pulso de 1A é tão curto (≤100μs) e infrequente (ciclo ≤1%) que a junção semicondutora não tem tempo para aquecer significativamente. A classificação contínua de 100mA considera o calor gerado em estado estacionário, que o pacote deve dissipar para o ambiente para manter a temperatura da junção dentro de limites seguros.

9.4 Como escolho um receptor compatível para este LED?

Procure por um fototransistor, fotodiodo ou módulo receptor de IR cuja sensibilidade espectral de pico esteja em torno de 875nm. A maioria dos detectores baseados em silício tem sensibilidade de pico entre 800nm e 950nm, tornando-os uma boa combinação. Sempre verifique a curva de sensibilidade espectral na ficha técnica do receptor.

10. Caso Prático de Projeto e Uso

Caso: Projetando um Controle Remoto IR de Longo Alcance
Objetivo: Transmitir um sinal confiável de até 15 metros em uma sala de estar típica.
Escolhas de Projeto:

1. Modo de Acionamento: Use operação pulsada em I_FP= 1A para maximizar a intensidade radiante (40 mW/sr típ.) para o maior alcance.
2. Circuito: Um microcontrolador gera o trem de pulsos codificado. Um pino GPIO controla um MOSFET de canal N. O LED e um pequeno resistor de detecção de corrente são colocados em série entre a fonte (ex.: 2 pilhas AA ~3V) e o dreno do MOSFET. O valor do resistor é pequeno, apenas para definir a corrente de pico: R = (V_bat- V_{F_pulso}- V_{DS_on}) / 1A. Um resistor de porta é usado para o MOSFET.
3. Temporização do Pulso: Certifique-se de que cada pulso alto no código do controle remoto (ex.: protocolo NEC) tenha largura ≤100μs. O ciclo de trabalho durante toda a rajada de transmissão deve ser ≤1%. Isso geralmente é facilmente satisfeito para códigos curtos de controle remoto.
4. Óptica: O feixe nativo de 35 graus pode ser suficiente. Para melhor direcionalidade e alcance, uma lente colimadora de plástico simples pode ser adicionada na frente do LED.

Esta abordagem aproveita os pontos fortes do SIR323-5: alta saída pulsada e baixa tensão direta, permitindo um controle remoto potente a partir de uma pequena fonte de bateria.

11. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Um Diodo Emissor de Luz Infravermelha (LED IR) é um diodo semicondutor de junção p-n. Quando uma tensão direta é aplicada (ânodo positivo em relação ao cátodo), elétrons da região tipo n e lacunas da região tipo p são injetados na região da junção. Quando esses portadores de carga se recombinam, eles liberam energia. Em um diodo de silício padrão, essa energia é liberada principalmente como calor. Em materiais como Arseneto de Gálio e Alumínio (GaAlAs), usado neste LED, uma parte significativa dessa energia de recombinação é liberada como fótons (luz). O comprimento de onda específico da luz emitida (875nm neste caso) é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor, que é projetada durante o processo de crescimento do cristal. O pacote de epóxi transparente atua como uma lente, moldando a luz emitida no padrão de feixe característico.

12. Tendências e Desenvolvimentos Tecnológicos

A tecnologia de LED infravermelho continua a evoluir. Embora o pacote básico de 5mm com furos permaneça popular para projetos legados e uso de hobby, a tendência da indústria é fortemente voltada para pacotes de dispositivos de montagem em superfície (SMD) (ex.: 0805, 1206 ou pacotes em escala de chip). Os SMDs oferecem tamanho menor, melhor adequação para montagem automatizada pick-and-place e, frequentemente, desempenho térmico aprimorado. Há também desenvolvimento contínuo em materiais para alcançar maior eficiência (mais saída de luz por watt elétrico de entrada), diferentes comprimentos de onda de pico para aplicações de sensoriamento específicas (ex.: 940nm para operação furtiva, 850nm para câmeras de vigilância com iluminação IR) e integração do LED com circuitos de acionamento ou mesmo o receptor em um único módulo. No entanto, o princípio de funcionamento fundamental e os parâmetros-chave descritos para o SIR323-5 permanecem a base para entender e especificar qualquer LED IR.