Datasheet do LED Infravermelho 850nm 3.0x3.0x2.1mm 1.7V 1.7W Pacote EMC

1. Visão Geral do Produto

Este LED infravermelho é projetado em um pacote EMC com alta confiabilidade, adequado para monitoramento de segurança, iluminação infravermelha de câmeras e sistemas de visão de máquina. As dimensões do pacote são 3,00mm x 3,00mm x 2,10mm. Possui comprimento de onda de pico de 850nm, baixa tensão direta e conformidade com RoHS. O nível de sensibilidade à umidade é Nível 3.

1.1 Descrição Geral

Este produto utiliza uma estrutura de pacote EMC (Epoxy Molding Compound), que proporciona excelente confiabilidade e resistência mecânica. É amplamente aplicado em diversos produtos eletrônicos de monitoramento de segurança e sensores. O footprint quadrado compacto de 3,0mm permite arranjos densos.

1.2 Características

• Baixa tensão direta (típica 1,7V a 1000mA)
• Comprimento de onda de pico λp=850nm
• Aplicação de soldagem por refluxo livre de chumbo
• Nível de sensibilidade à umidade: Nível 3 (vida útil de 168 horas após abertura)
• Conformidade com RoHS

1.3 Aplicações

• Sistemas de vigilância
• Iluminação infravermelha para câmeras
• Sistemas de visão de máquina

2. Análise de Parâmetros Técnicos

2.1 Características Ópticas e Elétricas

A tabela a seguir resume os principais parâmetros ópticos e elétricos medidos a Ts=25°C com corrente direta de 1000mA (salvo indicação contrária):

A tensão direta varia de 1,4V a 2,0V a 1000mA, com valor típico de 1,7V. Esta baixa tensão direta reduz a dissipação de potência e melhora a eficiência do sistema. O comprimento de onda de pico é centrado em 850nm, ideal para sensores de câmera à base de silício, que têm sensibilidade de pico em torno deste comprimento de onda. A largura da banda espectral de 37nm proporciona um bom equilíbrio entre eficiência e compatibilidade com filtros. O fluxo radiante total varia de 450mW a 1120mW, permitindo alta saída óptica para iluminação de longo alcance. O ângulo de visão de 90° oferece um feixe amplo adequado para iluminação de área. A resistência térmica da junção ao ponto de solda é de 16°C/W, indicando bom desempenho térmico.

2.2 Classificações Máximas Absolutas

Para garantir a operação segura, o LED não deve exceder as seguintes classificações máximas absolutas:

Observe que a corrente direta de 1000mA é para operação pulsada (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms). Para operação contínua, a dissipação de calor deve ser cuidadosamente gerenciada para manter a temperatura da junção abaixo de 115°C. A proteção ESD durante o manuseio é essencial.

3. Sistema de Classificação (Binning)

Os LEDs são classificados e agrupados de acordo com o fluxo radiante total (Φe) e o comprimento de onda de pico (WLP) durante a fabricação. O código do bin é impresso no rótulo juntamente com os valores específicos de Φe e WLP. Isso permite um desempenho óptico consistente em aplicações que exigem matrizes de LEDs combinadas, como painéis de iluminação de câmeras.

4. Análise de Curvas de Desempenho

4.1 Tensão Direta vs. Corrente Direta

A Figura 1-6 mostra a tensão direta típica em função da corrente direta. A 1000mA, VF é de aproximadamente 1,7V. A curva segue o comportamento exponencial típico do diodo. Os projetistas devem considerar essa variação ao projetar drivers de corrente constante.

4.2 Corrente Direta vs. Intensidade Relativa

A Figura 1-7 mostra que a intensidade radiante relativa aumenta quase linearmente com a corrente direta até 1000mA, indicando boa eficiência. Em correntes mais baixas, a saída é proporcionalmente menor, mas a linearidade sugere desempenho consistente em uma ampla faixa operacional.

4.3 Temperatura vs. Intensidade Relativa

A Figura 1-8 revela que a intensidade relativa cai à medida que a temperatura do ponto de solda (Ts) aumenta. A 85°C, a intensidade é reduzida para cerca de 80% do valor a 25°C. Este efeito térmico deve ser considerado em ambientes de alta temperatura ou ao acionar o LED próximo à sua corrente máxima.

4.4 Distribuição Espectral

A Figura 1-9 mostra o espectro de emissão centrado em 850nm com meia-largura de 37nm. O espectro é típico de LEDs infravermelhos baseados em material GaAs. Esta emissão estreita combina bem com fotodetectores de silício comuns.

4.5 Diagrama de Radiação

A Figura 1-10 ilustra o padrão de radiação com um semi-ângulo de 45° (largura total na metade do máximo 90°). O padrão é aproximadamente Lambertiano, proporcionando iluminação uniforme em uma ampla área.

4.6 Temperatura vs. Corrente Direta

A Figura 1-11 mostra a corrente direta máxima permitida em função da temperatura do ponto de solda. A Ts=25°C, a corrente máxima é de 1000mA; a Ts=85°C, cai para cerca de 500mA. Esta curva de derating é crucial para o gerenciamento térmico.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Pacote

O pacote do LED tem dimensões de 3,00mm x 3,00mm x 2,10mm (CxLxA). O corpo do pacote é preto com uma lente transparente ao infravermelho. Os pads do ânodo e cátodo são identificados na vista inferior. O pad do cátodo tem uma área maior para dissipação de calor. O padrão de pad de solda recomendado é fornecido na Figura 1-5 com dimensões específicas (0,69mm, 1,45mm, 0,46mm, etc.) para garantir fixação mecânica e térmica adequada.

5.2 Identificação de Polaridade

A polaridade está marcada no pacote: ânodo (positivo) e cátodo (negativo) são indicados. A vista inferior mostra as posições dos pads.

5.3 Dimensões da Fita Portadora e do Carretel

Os LEDs são embalados em fita portadora com dimensões conforme mostrado na Figura 2-1. Cada carretel contém 3000 peças. As dimensões do carretel são: A=12,7±0,3mm, B=330,2±2mm, C=79,5±1mm, D=14,3±0,2mm. A fita tem uma marca de polaridade para indicar a orientação.

5.4 Informações do Rótulo

O rótulo inclui número da peça, número de especificação, número do lote, código do bin (incluindo fluxo radiante total e comprimento de onda de pico), bin de tensão direta, quantidade e data. O rótulo também contém um código de barras para rastreabilidade.

6. Guia de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo SMT

O perfil de soldagem por refluxo recomendado é mostrado na Figura 3-1. Parâmetros principais: pré-aquecimento de 150°C a 200°C por 60-120s; tempo acima de 217°C: máx. 60s; temperatura de pico: 260°C por máx. 10s; taxa de resfriamento: máx. 6°C/s. O tempo total de 25°C ao pico deve ser inferior a 8 minutos. A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes. Se mais de 24 horas passarem entre as duas soldagens, os LEDs podem ser danificados devido à absorção de umidade.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, a temperatura do ferro deve ser inferior a 300°C e o tempo de contato inferior a 3 segundos. Apenas uma operação de soldagem manual é permitida.

6.3 Reparo

Não é recomendado reparo após a soldagem. Se inevitável, use um ferro de solda de ponta dupla e verifique se as características do LED não foram comprometidas.

6.4 Cuidados

O encapsulante é silicone, que é macio. Não aplique pressão excessiva na superfície superior. Evite montar LEDs em PCB empenadas e não dobre a placa após a soldagem. Não aplique força mecânica ou vibração durante o resfriamento. O resfriamento rápido deve ser evitado.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Quantidade de Embalagem

Embalagem padrão: 3000 peças por carretel. Os LEDs são colocados em fita portadora e enrolados em um carretel conforme EIA-481.

7.2 Embalagem Resistente à Umidade

Cada carretel é colocado em um saco de barreira contra umidade (MBB) com um dessecante e um cartão indicador de umidade. O saco é então selado para manter um ambiente de baixa umidade. O rótulo inclui informações sobre o nível de sensibilidade à umidade.

7.3 Caixa de Papelão

Vários carretéis são embalados em uma caixa de papelão com amortecimento adequado para transporte.

7.4 Condições de Armazenamento

Antes de abrir o saco de folha de alumínio, armazene a ≤30°C e ≤75% UR por até um ano a partir da data de embalagem. Após a abertura, os LEDs devem ser usados dentro de 168 horas (7 dias) quando armazenados a ≤30°C e ≤60% UR. Se o tempo de armazenamento for excedido ou o dessecante tiver desbotado, é necessária uma secagem a 60±5°C por ≤24 horas antes do uso.

8. Precauções de Manuseio

8.1 Restrições de Enxofre e Halogênios

O ambiente operacional e os materiais de contato não devem conter elementos de enxofre ou compostos que excedam 100PPM. O teor de bromo e cloro deve ser inferior a 900PPM cada, com o total abaixo de 1500PPM. Isso ajuda a prevenir corrosão e descoloração do LED.

8.2 COVs e Compatibilidade de Materiais

Compostos orgânicos voláteis (COVs) de materiais de fixação podem penetrar no encapsulante de silicone e causar descoloração quando expostos ao calor e à luz. Recomenda-se testar todos os materiais quanto à compatibilidade no ambiente de aplicação específico. Não use adesivos que emitam vapores orgânicos.

8.3 Manuseio da Superfície de Silicone

A superfície da lente de silicone é macia e atrai poeira facilmente. Manuseie o componente pelo lado usando pinças ou ferramentas apropriadas. Evite tocar a superfície da lente diretamente. Se a limpeza for necessária, use álcool isopropílico. A limpeza ultrassônica não é recomendada, pois pode danificar o LED.

8.4 Considerações de Projeto de Circuito

Projete o circuito de acionamento para limitar a corrente abaixo da classificação máxima absoluta. Use um resistor limitador de corrente ou driver de corrente constante. Pequenas variações de tensão podem causar grandes mudanças de corrente devido à curva IV íngreme. Não aplique tensão reversa ao LED, pois pode causar migração e danos.

8.5 Projeto Térmico

O gerenciamento térmico é crítico. A temperatura da junção não deve exceder 115°C em nenhum momento. Forneça dissipação de calor adequada através da área de cobre da PCB e vias térmicas. A resistência térmica da junção ao ponto de solda é de 16°C/W, portanto, para dissipação de potência de 1,7W, a elevação de temperatura do ponto de solda à junção é de cerca de 27°C. Certifique-se de que a temperatura ambiente mais a elevação fique abaixo de 115°C.

8.6 Proteção ESD

O LED tem uma tensão de suportabilidade ESD de 2000V (HBM). No entanto, a proteção ESD durante o manuseio e montagem é necessária. Use estações de trabalho aterradas, pulseiras antiestáticas e embalagens condutivas.

9. Recomendações de Aplicação

O LED infravermelho de 850nm é ideal para câmeras de segurança, iluminação de visão noturna e iluminação de visão de máquina. Para desempenho ideal, projete um driver de corrente constante com capacidade de dimerização por modulação por largura de pulso (PWM). Use técnicas de dissipação de calor, como vias térmicas e planos de cobre na PCB. O ângulo de visão de 90° é adequado para iluminação de ampla área; para um feixe mais estreito, podem ser usadas ópticas externas. Certifique-se de que a saída espectral do LED corresponda ao pico de sensibilidade do sensor da câmera (tipicamente em torno de 850nm para sensores de silício).

10. Testes de Confiabilidade

10.1 Itens e Condições de Teste

O produto passou por testes de confiabilidade de acordo com os padrões JEDEC, incluindo: Refluxo (260°C, 10s, 3 vezes), Ciclo de Temperatura (-40°C a 100°C, 100 ciclos), Choque Térmico (-40°C a 100°C, 300 ciclos), Armazenamento em Alta Temperatura (100°C, 1000h), Armazenamento em Baixa Temperatura (-40°C, 1000h), Teste de Vida (25°C, 1000mA, 1000h) e Teste de Vida em Alta Temperatura e Alta Umidade (85°C/85%RH, 1000mA, 1000h). Todos os testes foram aprovados com critérios de aceitação de 0 falha por 10 amostras.

10.2 Critérios de Falha

Falha é definida como: Tensão direta excede o limite superior de especificação (U.S.L) x 1,1; Corrente reversa excede U.S.L x 2,0; Fluxo radiante total cai abaixo do limite inferior de especificação (L.S.L) x 0,7.

11. Princípio de Funcionamento

Este LED infravermelho é baseado em uma junção p-n semicondutora feita de arsenieto de gálio (GaAs) ou compostos III-V relacionados. Quando polarizado diretamente, os elétrons se recombinam com os buracos na região ativa, liberando energia na forma de fótons. A energia da banda proibida determina o comprimento de onda do fóton; para 850nm, o material é tipicamente GaAs com algum teor de alumínio. O pacote EMC encapsula o chip e fornece dissipação de calor e proteção.

12. Tendências de Desenvolvimento

A demanda por LEDs infravermelhos continua a crescer com a expansão de sistemas de vigilância, veículos autônomos (LiDAR) e automação industrial. As tendências futuras incluem maiores densidades de potência, pacotes menores e eficiência aprimorada. A integração de LEDs IR com drivers avançados e sistemas de controle inteligente permitirá iluminação adaptativa. Além disso, a mudança para comprimentos de onda mais longos (940nm) para iluminação encoberta está aumentando, mas 850nm permanece dominante para câmeras padrão devido à melhor sensibilidade do sensor.

13. Perguntas Frequentes

P: Qual é a corrente direta contínua máxima? R: O máximo absoluto é 1000mA, mas apenas para operação pulsada (ciclo de trabalho 1/10). Para operação DC contínua, a corrente deve ser reduzida com base na temperatura. A 25°C ambiente com boa dissipação de calor, a corrente contínua típica é de cerca de 500mA para manter a temperatura da junção segura.

P: Como devo lidar com componentes MSL Nível 3? R: Armazene em saco de barreira contra umidade selado. Após a abertura, use dentro de 168 horas ou seque a 60°C por 24 horas antes do refluxo.

P: Posso usar este LED em câmeras externas? R: Sim, mas certifique-se de que a faixa de temperatura operacional esteja dentro de -40°C a +85°C e que o invólucro forneça gerenciamento térmico adequado.

P: Qual é o driver de LED recomendado? R: Um driver de corrente constante com classificação de corrente baseada em seu projeto térmico. Por exemplo, se você acionar a 700mA, um driver de 1,5W pode ser suficiente.

14. Casos de Aplicação Prática

Caso 1: Visão Noturna de Câmera Bullet - Uma matriz 3x3 desses LEDs é usada em uma câmera bullet, fornecendo iluminação eficaz de até 30 metros. O ângulo de feixe de 90° cobre o campo de visão da câmera. O projeto térmico usa uma PCB com núcleo de alumínio para dissipar o calor.

Caso 2: Inspeção de Visão de Máquina - Em uma fábrica, uma câmera de linha usa uma matriz de LED IR de alta potência (12 LEDs) para iluminar peças em movimento. Operação pulsada a 500mA, ciclo de trabalho de 50% garante iluminação consistente sem superaquecimento.