Ficha Técnica do LED Infravermelho IR323/H0-A de 5mm - Pacote de 5mm - Tensão Direta de 1.2V - Comprimento de Onda de 940nm - Dissipação de Potência de 150mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O IR323/H0-A é um díodo emissor de infravermelho de alta intensidade, encapsulado em um pacote plástico azul de 5.0mm. Foi projetado para aplicações que requerem emissão infravermelha confiável no espectro de 940nm. O dispositivo é espectralmente compatível com fototransistores de silício comuns, fotodiodos e módulos receptores de infravermelho, tornando-o um componente versátil para diversos sistemas optoeletrônicos.

As principais vantagens incluem alta confiabilidade, excelente intensidade radiante e uma baixa tensão direta, o que contribui para uma operação energeticamente eficiente. O produto está em conformidade com as principais regulamentações ambientais, incluindo RoHS, REACH da UE e padrões livres de halogênio, garantindo sua adequação para a fabricação eletrônica moderna.

2. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

O dispositivo foi projetado para operar dentro de limites rigorosos para garantir longevidade e confiabilidade. A corrente direta contínua (IF) é especificada em 100 mA. Para operação pulsada, uma corrente direta de pico (IFP) de 1.0 A é permitida sob condições específicas (largura de pulso ≤100μs, ciclo de trabalho ≤1%). A tensão reversa máxima (VR) é de 5 V. A faixa de temperatura de operação (Topr) varia de -40°C a +85°C, enquanto o armazenamento pode ocorrer entre -40°C e +100°C. A dissipação de potência máxima (Pd) a 25°C ou menos de temperatura ambiente é de 150 mW. A temperatura de soldagem não deve exceder 260°C por uma duração de 5 segundos ou menos.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Todas as características são especificadas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. A intensidade radiante (Ie) é uma métrica de desempenho primária. Com uma corrente direta (IF) de 20mA, a intensidade radiante típica é de 3.5 mW/sr, com um mínimo de 2.0 mW/sr. Sob condições pulsadas (IF=100mA, largura de pulso ≤100μs, ciclo ≤1%), a intensidade típica atinge 15 mW/sr. Na corrente de pico de 1A sob as mesmas condições pulsadas, a intensidade típica é de 150 mW/sr.

O comprimento de onda de emissão de pico (λp) é tipicamente 940nm, com uma largura de banda espectral (Δλ) de 45nm. A tensão direta (VF) é baixa, tipicamente 1.2V a 20mA, com um máximo de 1.5V. A 100mA (pulsada), VF é tipicamente 1.3V (máx. 1.6V). A 1A (pulsada), VF sobe para um valor típico de 2.6V (máx. 4.0V). A corrente reversa (IR) é no máximo 10 μA a VR=5V. O ângulo de visão (2θ1/2) é tipicamente 60 graus, definindo o cone de emissão.

3. Explicação do Sistema de Binning

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

• Bin H:Faixa de Intensidade Radiante de 2.0 mW/sr (Mín.) a 3.2 mW/sr (Máx.).
• Bin J:Faixa de Intensidade Radiante de 2.8 mW/sr (Mín.) a 4.5 mW/sr (Máx.).
• Bin K:Faixa de Intensidade Radiante de 4.0 mW/sr (Mín.) a 6.4 mW/sr (Máx.).

As incertezas de medição são observadas: ±0.1V para tensão direta, ±10% para intensidade luminosa e ±1.0nm para comprimento de onda dominante.

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente

A curva de derating mostra como a corrente direta máxima permitida diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta acima de 25°C. Este gráfico é crítico para o gerenciamento térmico e para garantir que o LED opere dentro de sua área de operação segura (SOA) em todas as condições ambientais.

4.2 Distribuição Espectral

O gráfico de saída espectral confirma a emissão de banda estreita centrada em torno de 940nm. Este comprimento de onda é ideal para compatibilidade com detectores baseados em silício, que têm sensibilidade de pico na região do infravermelho próximo, e é menos visível ao olho humano em comparação com comprimentos de onda IR mais curtos.

3.3 Comprimento de Onda de Emissão de Pico vs. Temperatura Ambiente

Esta curva ilustra a pequena variação no comprimento de onda de pico com mudanças na temperatura da junção. Compreender esta variação é importante para aplicações onde o casamento espectral preciso é necessário em uma ampla faixa de temperatura.

4.4 Corrente Direta vs. Tensão Direta

A curva característica IV é não linear, típica para diodos. Ela mostra a relação entre a tensão direta aplicada e a corrente resultante. A curva é essencial para projetar o circuito de acionamento, seja usando fontes de corrente constante ou fontes de tensão limitadas por resistor.

4.5 Intensidade Radiante vs. Corrente Direta

Este gráfico demonstra a relação super-linear entre a corrente de acionamento e a saída óptica. A intensidade radiante aumenta significativamente com a corrente, especialmente na região de alta corrente pulsada, destacando a capacidade do dispositivo para aplicações pulsadas de alto brilho.

4.6 Intensidade Radiante Relativa vs. Deslocamento Angular

O gráfico polar visualiza o ângulo de visão, mostrando como a intensidade emitida diminui à medida que o ângulo do eixo central (0°) aumenta. O ângulo de visão típico de 60 graus (onde a intensidade cai pela metade) é confirmado por esta curva, o que é vital para projetar o alinhamento e a cobertura óptica.

5. Informações Mecânicas e de Pacote

5.1 Desenho das Dimensões do Pacote

O desenho mecânico especifica as dimensões físicas do LED. As medidas principais incluem o diâmetro total de 5.0mm, o espaçamento dos terminais de 2.54mm (padrão para componentes de montagem em furo) e a distância da base até vários pontos na lente. O desenho inclui uma vista superior e lateral com tolerâncias críticas indicadas (tipicamente ±0.25mm, salvo indicação em contrário). O terminal do ânodo (positivo) é tipicamente identificado como o terminal mais longo.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Formação dos Terminais

Os terminais devem ser dobrados em um ponto a pelo menos 3mm da base do bulbo de epóxi. A formação deve ser feita antes da soldagem e à temperatura ambiente para evitar estresse no pacote ou danos às ligações internas. Os furos da PCB devem estar alinhados precisamente com os terminais do LED para evitar estresse de montagem.

6.2 Armazenamento

Os LEDs devem ser armazenados 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), use um recipiente selado com atmosfera de nitrogênio e dessecante. Após abrir a embalagem sensível à umidade, os componentes devem ser usados dentro de 24 horas.

6.3 Processo de Soldagem

A soldagem deve ser realizada com a junta de solda a pelo menos 3mm de distância do bulbo de epóxi. As condições recomendadas são:

• Soldagem Manual:Temperatura máxima da ponta do ferro 300°C (30W máx.), tempo de soldagem máximo 3 segundos.
• Soldagem por Onda/Imersão:Temperatura de pré-aquecimento máxima 100°C (60 seg máx.), temperatura do banho de solda máxima 260°C por 5 segundos máx.

Um gráfico de perfil de soldagem recomendado é fornecido, mostrando uma rampa gradual, um tempo definido acima do líquido e um resfriamento controlado. Evite ciclos térmicos rápidos. A soldagem por imersão ou manual não deve ser realizada mais de uma vez. Proteja o LED de choques mecânicos enquanto estiver quente.

6.4 Limpeza

Se a limpeza for necessária, use álcool isopropílico à temperatura ambiente por não mais que um minuto, seguido de secagem ao ar. A limpeza ultrassônica não é recomendada devido ao risco de danificar a estrutura interna.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificação do Rótulo

O rótulo na embalagem contém informações-chave: Número do Produto do Cliente (CPN), Número do Produto (P/N), Quantidade da Embalagem (QTY), Classe de Intensidade Luminosa (CAT), Classe de Comprimento de Onda Dominante (HUE), Classe de Tensão Direta (REF), Número do Lote (LOT No) e um código de mês (X).

7.2 Especificação de Embalagem

Os LEDs são embalados em sacos antiestáticos. O fluxo de embalagem padrão é: 200-500 peças por saco, 5 sacos por caixa interna e 10 caixas internas por caixa mestra (externa).

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Sistemas de Transmissão em Ar Livre:Para enlaces de dados sem fio de curto alcance, controles remotos ou sensores de proximidade.
• Interruptores Optoeletrônicos & Detecção de Objetos:Usado em conjunto com um fotodetector para detectar a presença, posição ou movimento de um objeto.
• Unidades de Disquete:Historicamente usado para detectar a presença do disco ou a posição da trilha.
• Detectores de Fumaça:Empregado em detectores do tipo de obscurecimento, onde partículas de fumaça dispersam ou bloqueiam um feixe de IR.
• Sistemas de Infravermelho Gerais:Qualquer aplicação que necessite de uma fonte confiável de luz infravermelha de 940nm.

8.2 Considerações de Projeto

• Circuito de Acionamento:Use uma fonte de corrente constante ou um resistor limitador de corrente em série para definir a corrente direta desejada (IF). Considere a queda de tensão direta (VF) ao calcular os requisitos da fonte de alimentação.
• Gerenciamento Térmico:Aderir à curva de derating. Para operação contínua em altas correntes ou temperaturas ambientes elevadas, considere dissipadores de calor ou resfriamento forçado a ar para manter a temperatura da junção dentro dos limites.
• Projeto Óptico:O ângulo de visão de 60 graus define a dispersão do feixe. Use lentes ou aberturas se um padrão de feixe diferente for necessário. Garanta o alinhamento adequado com o sensor receptor.
• Proteção Elétrica:Incorpore proteção contra picos de tensão reversa e descarga eletrostática (ESD), pois a tensão reversa máxima é de apenas 5V.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O IR323/H0-A se diferencia pela combinação de um pacote de montagem em furo padrão de 5mm, um comprimento de onda de 940nm precisamente definido e alta intensidade radiante. Comparado a LEDs IR genéricos, oferece classes de desempenho garantidas, conformidade ambiental abrangente (RoHS, REACH, Livre de Halogênio) e especificações de ficha técnica detalhadas e confiáveis, respaldadas por curvas de desempenho típicas. A baixa tensão direta é uma vantagem para aplicações alimentadas por bateria, reduzindo o consumo de energia no circuito de acionamento.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Qual é a diferença entre os Bins H, J e K?

R: Os bins representam diferentes níveis garantidos de intensidade radiante mínima e máxima a 20mA. O Bin K oferece a maior saída, seguido pelo J e depois pelo H. Selecione com base na sensibilidade necessária para o seu circuito receptor.

P: Posso acionar este LED diretamente com uma fonte de 5V?

R: Não. A tensão direta é de apenas cerca de 1.2-1.5V a 20mA. Conectá-lo diretamente a 5V causaria corrente excessiva, destruindo o LED. Você deve usar um resistor em série para limitar a corrente. Por exemplo, com uma fonte de 5V e IF alvo=20mA, R = (5V - 1.2V) / 0.02A = 190 Ohms (use um resistor padrão de 200 Ohm).

P: Por que a corrente de pico (1A) é tão maior que a corrente contínua (100mA)?

R: Isso se deve às limitações térmicas. Em altas correntes contínuas, o calor se acumula na junção do semicondutor. No modo pulsado (pulsos muito curtos com baixo ciclo de trabalho), a junção não tem tempo para superaquecer, permitindo correntes instantâneas muito mais altas por breves períodos.

P: A cor azul do pacote é significativa?

R: O plástico azul é uma resina epóxi que é transparente à luz infravermelha de 940nm que ele emite. A cor é para identificação visual e tem efeito de filtragem mínimo no comprimento de onda de saída.

11. Exemplo Prático de Caso de Uso

Projetando um Sensor Simples de Detecção de Objetos:Emparelhe o IR323/H0-A com um fototransistor. Posicione o LED e o fototransistor voltados um para o outro através de um caminho. Quando um objeto interrompe o feixe infravermelho, o sinal do fototransistor cai. O comprimento de onda de 940nm é invisível, evitando interferência da luz visível ambiente. A alta intensidade radiante garante um sinal forte para detecção confiável a uma distância de vários centímetros a um metro, dependendo do alinhamento e da óptica. A baixa tensão direta permite que o sensor seja alimentado por uma placa microcontroladora de 3.3V com um simples transistor chaveador e um resistor limitador de corrente para o LED.

12. Princípio de Operação

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 da junção. Quando esses portadores de carga se recombinam, a energia é liberada na forma de fótons (luz). O material semicondutor específico usado (Arseneto de Gálio e Alumínio - GaAlAs) determina a banda proibida de energia, que por sua vez define o comprimento de onda dos fótons emitidos — neste caso, aproximadamente 940nm, que está no espectro do infravermelho próximo. O pacote plástico encapsula e protege o chip semicondutor, atuando também como uma lente primária para moldar o feixe de luz emitido.

13. Tendências Tecnológicas

A tecnologia de LED infravermelho continua a evoluir. As tendências gerais incluem o aumento da intensidade radiante e da eficiência energética (mais saída de luz por watt de entrada elétrica), permitindo maior alcance ou menor consumo de energia. Há também uma tendência para a miniaturização, com pacotes de dispositivo de montagem em superfície (SMD) se tornando mais prevalentes do que os tipos de montagem em furo para montagem automatizada. Além disso, a integração é uma tendência-chave, com LEDs sendo combinados com drivers, moduladores ou até mesmo sensores em módulos únicos para aplicações específicas, como detecção de gestos ou medição de distância por tempo de voo (ToF). A ciência dos materiais subjacente foca em melhorar a confiabilidade, o desempenho térmico e a estabilidade do comprimento de onda.