Ficha Técnica do LED Infravermelho SIR383C 5mm - Pacote 5mm - Tensão Direta 1.6V - Comprimento de Onda 875nm - Potência 150mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O SIR383C é um Diodo Emissor de Luz Infravermelha (IR) de alta intensidade no pacote de 5mm. É encapsulado em plástico transparente e projetado para emitir luz com um comprimento de onda de pico de 875 nanômetros (nm). Este dispositivo é espectralmente compatível com fototransistores de silício, fotodiodos e módulos receptores de infravermelho comuns, tornando-o uma fonte ideal para diversas aplicações de sensoriamento e transmissão IR.

As principais vantagens deste componente incluem sua alta confiabilidade, alta intensidade radiante de saída e baixa exigência de tensão direta. É construído com materiais sem chumbo (Pb-Free) e está em conformidade com regulamentações ambientais relevantes, incluindo RoHS, REACH da UE e padrões livres de halogênio (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm). O espaçamento padrão de 2.54mm entre os terminais facilita a integração em placas de circuito impresso (PCBs) padrão.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Absolutas Máximas

Estas especificações 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
• Temperatura de Soldagem (T_sol): 260°C (por ≤ 5 segundos)
• Dissipação de Potência (P_d): 150 mW (a ou abaixo de 25°C de temperatura ambiente livre)

2.2 Características Eletro-Ópticas (T_a= 25°C)

Estes são os parâmetros de desempenho típicos sob condições de teste especificadas.

• Intensidade Radiante (I_e): Tipicamente 20 mW/sr a I_F= 20mA. Sob condições pulsadas (I_F= 100mA, Pulso ≤ 100μs, Ciclo ≤ 1%), pode atingir 95 mW/sr, e até 950 mW/sr a I_F= 1A com as mesmas restrições de pulso.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p): 875 nm (a I_F= 20mA)
• Largura de Banda Espectral (Δλ): 80 nm (a I_F= 20mA)
• Tensão Direta (V_F): 1.3 V (Típico), 1.6 V (Máximo) a I_F= 20mA
• Corrente Reversa (I_R): 10 μA (Máximo) a V_R= 5V
• Ângulo de Visão (2θ_1/2): 20 graus (a I_F= 20mA)

Nota: As incertezas de medição são ±0.1V para V_F, ±10% para I_e, e ±1.0nm para λ_p.

3. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características essenciais para engenheiros de projeto.

3.1 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente

Esta curva de derating mostra como a corrente direta contínua máxima permitida diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta acima de 25°C. O gerenciamento térmico adequado requer consultar este gráfico para evitar superaquecimento e garantir confiabilidade de longo prazo.

3.2 Distribuição Espectral

O gráfico ilustra a saída de potência radiante relativa ao longo do espectro de comprimento de onda, centrado no pico de 875nm. A largura de banda de 80nm indica a faixa de comprimentos de onda emitidos, o que é importante para corresponder à curva de sensibilidade do sensor receptor.

3.3 Comprimento de Onda de Pico vs. Temperatura Ambiente

Esta curva demonstra o deslocamento no comprimento de onda de pico (λ_p) com mudanças na temperatura ambiente. Compreender este desvio térmico é crítico para aplicações que requerem alinhamento preciso de comprimento de onda.

3.4 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)

A curva I-V é fundamental para o projeto de circuito, mostrando a relação não linear entre a corrente através do LED e a tensão sobre ele. Ajuda na seleção de resistores limitadores de corrente apropriados e requisitos de fonte de alimentação.

3.5 Intensidade Radiante vs. Corrente Direta

Este gráfico mostra a saída óptica (intensidade radiante) em função da corrente de acionamento. É tipicamente sublinear em correntes mais altas devido a efeitos térmicos e de eficiência, destacando a importância de acionar o LED dentro de sua faixa ideal.

3.6 Intensidade Radiante Relativa vs. Deslocamento Angular

Este gráfico polar define o padrão de emissão espacial ou ângulo de visão do LED. O ângulo de visão de 20 graus indica um feixe relativamente focado, adequado para aplicações IR direcionadas.

4. Informações Mecânicas e de Embalagem

4.1 Dimensões do Pacote

O SIR383C é acondicionado em um pacote padrão de LED redondo de 5mm. As dimensões principais incluem um diâmetro do corpo de 5.0mm, um espaçamento típico entre terminais de 2.54mm e um comprimento total. O cátodo é tipicamente identificado por um lado plano na lente do LED e/ou por um terminal mais curto. Todas as dimensões têm uma tolerância de ±0.25mm, salvo indicação em contrário. Os engenheiros devem consultar o desenho mecânico detalhado na ficha técnica para o posicionamento exato e projeto da área de montagem.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O manuseio adequado é crucial para manter a integridade e o desempenho do dispositivo.

5.1 Formação dos Terminais

• A dobra deve ocorrer a pelo menos 3mm da base do bulbo de epóxi.
• Forme os terminais antes de soldar e evite estressar o pacote.
• Corte os terminais à temperatura ambiente, não quando estiverem quentes.
• Certifique-se de que os furos na PCB estejam perfeitamente alinhados com os terminais do LED para evitar estresse de montagem.

5.2 Armazenamento

• Armazene a ≤ 30°C e ≤ 70% de Umidade Relativa (UR). A vida útil na prateleira é de 3 meses sob estas condições.
• 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.

5.3 Soldagem

Mantenha uma distância mínima de 3mm da junta de solda até o bulbo de epóxi.

• Soldagem Manual: Temperatura da ponta do ferro ≤ 300°C (para ferro de no máximo 30W), tempo de soldagem ≤ 3 segundos.
• Soldagem por Onda/Imersão: Pré-aquecimento ≤ 100°C (máx. 60 seg), banho de solda ≤ 260°C por ≤ 5 segundos.
• Evite estresse nos terminais durante e imediatamente após a soldagem, enquanto o dispositivo está quente.
• Não execute soldagem por imersão/manual mais de uma vez.
• Permita que o LED esfrie gradualmente até a temperatura ambiente, protegendo-o de choque ou vibração durante o resfriamento.

5.4 Limpeza

• Se necessário, limpe apenas com álcool isopropílico à temperatura ambiente por ≤ 1 minuto. Seque ao ar.
• Evite limpeza ultrassônica. Se absolutamente necessário, qualifique previamente os parâmetros do processo para garantir que nenhum dano ocorra.

5.5 Gerenciamento Térmico

O gerenciamento térmico deve ser considerado durante a fase de projeto da aplicação. A corrente de operação deve ser reduzida (derated) de acordo com a curva Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente para evitar temperatura de junção excessiva, o que pode degradar o desempenho e a vida útil.

6. Informações de Embalagem e Pedido

6.1 Especificação do Rótulo

O rótulo do produto inclui informações como Número da Peça do Cliente (CPN), Número do Produto (P/N), Quantidade por Embalagem (QTY) e várias classificações de desempenho (CAT para intensidade, HUE para comprimento de onda, REF para tensão), juntamente com Número do Lote e códigos de data.

6.2 Quantidade por Embalagem

A embalagem padrão é de 500 peças por saco, com 5 sacos por caixa interna. Uma caixa padrão contém 10 caixas internas, totalizando 5000 peças.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Unidades de Controle Remoto Infravermelho: Sua alta intensidade radiante, especialmente sob operação pulsada, torna-o adequado para controles remotos de longo alcance ou alta potência.
• Detectores de Fumaça: Usado em detectores de fumaça fotoelétricos onde um feixe IR é espalhado por partículas de fumaça para um receptor.
• Sistemas de Aplicação Infravermelha: Transmissão IR de propósito geral para enlaces de dados, sensores de proximidade, contadores de objetos e automação industrial.

7.2 Considerações de Projeto

• Acionamento de Corrente: Use uma fonte de corrente constante ou um resistor limitador de corrente em série com o LED. Consulte as curvas I-V e de derating.
• Pulsos para Maior Saída: Para aplicações que requerem intensidade instantânea muito alta (ex.: transmissão de longo alcance), use as especificações de acionamento pulsado (I_FPaté 1A com limites rigorosos de ciclo de trabalho).
• Compatibilidade Espectral: Certifique-se de que o receptor (fototransistor, fotodiodo ou módulo IR) tenha sensibilidade de pico em torno de 875nm para força de sinal ideal.
• Projeto Óptico: O ângulo de visão de 20 graus pode exigir lentes ou refletores para alcançar o padrão de feixe desejado.
• Layout da PCB: Siga as dimensões mecânicas com precisão e respeite a regra de distância mínima de 3mm entre a solda e o corpo.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs IR 5mm genéricos, o SIR383C oferece uma combinação equilibrada de características:

• Alta Intensidade: Sua intensidade radiante típica de 20 mW/sr a 20mA é competitiva para pacotes padrão de 5mm.
• Comprimento de Onda Preciso: O pico de 875nm é um padrão comum, garantindo ampla compatibilidade com receptores.
• Especificações Robustas: Especificações de operação pulsada claramente definidas (até 1A) fornecem flexibilidade de projeto para aplicações de alta potência instantânea.
• Conformidade Abrangente: Conformidade com RoHS, REACH e livre de halogênio torna os projetos preparados para o futuro em mercados globais.
• Notas de Aplicação Detalhadas: A ficha técnica fornece orientação extensiva sobre manuseio, soldagem e armazenamento, o que é crucial para o rendimento de fabricação e a confiabilidade do produto.

9. Perguntas Frequentes (FAQs)

9.1 Qual é a diferença entre as especificações de corrente direta contínua e pulsada?

A Corrente Direta Contínua (100mA) é a corrente CC máxima que o LED pode suportar indefinidamente sem dano, considerando os limites térmicos. A Corrente Direta de Pico (1A) é uma corrente muito mais alta permitida apenas para pulsos muito curtos (≤100μs) com um baixo ciclo de trabalho (≤1%). Isso permite rajadas breves de luz de alta intensidade sem superaquecer o chip do LED.

9.2 Como identificar o cátodo (terminal negativo)?

O cátodo é tipicamente indicado por duas características: 1) Um lado plano na borda da lente redonda do LED, e 2) O terminal do cátodo geralmente é mais curto que o terminal do ânodo. Sempre verifique a polaridade antes de soldar para evitar polarização reversa.

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

Não, você não deve conectá-lo diretamente. A tensão direta do LED é cerca de 1.3-1.6V. Conectá-lo diretamente a uma fonte de tensão mais alta sem um resistor limitador de corrente fará com que uma corrente excessiva flua, potencialmente destruindo o LED instantaneamente. Sempre use um resistor em série calculado como R = (V_supply- V_F) / I_F.

9.4 Por que a condição de armazenamento é limitada a 3 meses?

O pacote de plástico pode absorver umidade do ar. Durante processos subsequentes de alta temperatura, como soldagem, essa umidade retida pode se expandir rapidamente, causando delaminação interna ou rachaduras ("efeito pipoca"). O limite de 3 meses assume condições padrão de fábrica. Para armazenamento mais longo, o método do saco seco (nitrogênio com dessecante) é prescrito para prevenir a absorção de umidade.

10. Caso Prático de Projeto

Cenário: Projetando um Transmissor de Controle Remoto IR de Longo Alcance.

Objetivo: Alcançar um alcance superior a 30 metros em um ambiente típico de sala de estar.

Etapas do Projeto:

1. Seleção do Método de Acionamento: Para maximizar o alcance, precisamos de alta potência óptica instantânea. Portanto, usaremos acionamento pulsado na I_FPmáxima especificada de 1A.
2. Parâmetros do Pulso: Defina a largura do pulso para 100μs e o ciclo de trabalho para 1% (ex.: 100μs LIGADO, 9900μs DESLIGADO). Isso garante que permaneçamos dentro das Especificações Absolutas Máximas.
3. Projeto do Circuito: Um simples interruptor de transistor (ex.: NPN ou MOSFET de canal N) controlado por um pino GPIO de microcontrolador pode ser usado. Um pequeno resistor de base/porta limita a corrente de controle. Um resistor em série ainda pode ser necessário entre a fonte de alimentação e o LED para definir a corrente de pulso exata de 1A, considerando a tensão de saturação do transistor.
4. Fonte de Alimentação: A tensão de alimentação deve ser alta o suficiente para superar V_F(≈1.5V em alta corrente) mais a queda de tensão no transistor e em qualquer resistor em série. Uma fonte de 5V é tipicamente suficiente.
5. Modulação: Os pulsos IR devem ser modulados em uma frequência de portadora (ex.: 38kHz) compatível com o receptor pretendido. Isso é feito ligando e desligando os pulsos de 1A na taxa de 38kHz dentro do envelope de 100μs.
6. Consideração Térmica: Embora o ciclo de trabalho seja muito baixo, verifique se a potência média (P_avg= V_F* I_{F_avg}) está dentro da especificação de 150mW. Com pulsos de 1A a 1% de ciclo, I_{F_avg}= 10mA. P_avg≈ 1.5V * 0.01A = 15mW, o que está bem dentro dos limites.

Esta abordagem aproveita a capacidade pulsada do LED para alcançar um alcance significativamente maior do que um acionamento contínuo de 20mA permitiria.

11. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Um Diodo Emissor de Luz Infravermelha (LED IR) é um diodo de junção p-n semicondutor que emite luz infravermelha não visível quando polarizado eletricamente na direção direta. Elétrons se recombinam com lacunas dentro do dispositivo, liberando energia na forma de fótons. O comprimento de onda específico da luz emitida (ex.: 875nm) é determinado pela banda proibida de energia do material semicondutor utilizado, que neste caso é Arseneto de Gálio e Alumínio (GaAlAs). A lente de epóxi transparente não filtra a luz IR, permitindo alta eficiência de transmissão. A intensidade radiante é uma medida da potência óptica emitida por unidade de ângulo sólido, indicando quão focado e potente é o feixe emitido.

12. Tendências de Desenvolvimento

O campo dos LEDs infravermelhos continua a evoluir. Tendências gerais observáveis na indústria incluem:

• Maior Eficiência: Desenvolvimento de novos materiais semicondutores e estruturas de chip (ex.: flip-chip, filme fino) para alcançar maior intensidade radiante e eficiência wall-plug (potência óptica de saída / potência elétrica de entrada) a partir de tamanhos de pacote iguais ou menores.
• Miniaturização: Demanda por pegadas de pacote menores (ex.: SMD 0402, 0603) para permitir dispositivos eletrônicos mais compactos, especialmente em eletrônicos de consumo e wearables.
• Confiabilidade Aprimorada: Melhorias em materiais e processos de encapsulamento para suportar temperaturas de soldagem mais altas (compatíveis com requisitos sem chumbo), condições ambientais mais severas e tempos de vida operacional mais longos.
• Soluções Integradas: Crescimento de módulos combinados emissor-sensor e circuitos integrados específicos de aplicação (ASICs) que incluem drivers, moduladores e lógica, simplificando o projeto do sistema para usuários finais.
• Diversificação de Comprimento de Onda: Disponibilidade de LEDs IR em vários comprimentos de onda de pico (ex.: 850nm, 940nm, 1050nm) para atender a diferentes aplicações, como evitar interferência com luz ambiente (940nm é menos visível) ou corresponder a sensibilidades específicas de sensores.