LED Infravermelho SMD 0.8mm de Altura Topo Plano - 1.6V - 875nm - 110mW - Ficha Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para um diodo emissor de luz infravermelha (IR) de montagem em superfície e dimensões reduzidas. O dispositivo foi projetado para aplicações que requerem uma fonte compacta e confiável de luz infravermelha, compatível com fotodetectores de silício.

1.1 Características Principais e Posicionamento

Este LED é caracterizado pelo seu perfil excepcionalmente baixo de 0.8mm, tornando-o adequado para projetos de PCB com espaço limitado. Possui uma lente de topo plano moldada em plástico transparente, que fornece um padrão de radiação específico. O dispositivo é construído com um chip de material GaAlAs (Arseneto de Gálio e Alumínio), otimizado para emissão infravermelha. Uma vantagem fundamental do projeto é a sua saída espectral, que está intimamente alinhada com a curva de sensibilidade dos fotodiodos e fototransistores de silício comuns, maximizando a eficiência de detecção em sistemas sensores.

1.2 Conformidade e Especificações Ambientais

O componente está em conformidade com as principais diretivas ambientais e de segurança. É fabricado como um produto livre de chumbo (Pb-free). Também cumpre os requisitos de ser livre de halogênios, limitando especificamente o teor de Bromo (Br) e Cloro (Cl) a menos de 900 ppm individualmente e um total combinado inferior a 1500 ppm. O produto foi projetado para permanecer dentro dos parâmetros da diretiva RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).

2. Análise de Parâmetros Técnicos

Esta seção detalha os limites absolutos e as características operacionais padrão do LED infravermelho. Todos os parâmetros são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C, salvo indicação em contrário.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores 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):65 mA
• Tensão Reversa (V_R):5 V
• Temperatura de Operação (T_opr):-25°C a +85°C
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +85°C
• Temperatura de Soldagem (T_sol):260°C por uma duração não superior a 5 segundos.
• Dissipação de Potência (P_d):110 mW (a ou abaixo de 25°C de temperatura do ar livre).

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros definem o desempenho típico do dispositivo sob condições de teste padrão (I_F= 20mA, Ta=25°C).

• Intensidade Radiante (I_e):0.2 mW/sr (Mínimo), 0.5 mW/sr (Típico). Esta medida representa a potência óptica emitida por unidade de ângulo sólido.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):875 nm (Típico). Este é o comprimento de onda no qual a saída óptica é mais forte.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):80 nm (Típico). Indica a faixa de comprimentos de onda emitidos, tipicamente medida na metade da intensidade de pico (FWHM).
• Tensão Direta (V_F):1.3 V (Típico), 1.6 V (Máximo). A queda de tensão através do LED quando conduz 20mA.
• Corrente Reversa (I_R):10 µA (Máximo). A corrente de fuga quando 5V são aplicados em polarização reversa.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):145° (Típico). O ângulo total no qual a intensidade radiante é metade da intensidade de pico (a 0°). A lente de topo plano contribui para este amplo ângulo de visão.

3. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica inclui vários gráficos que ilustram o comportamento do dispositivo sob condições variáveis. Estas curvas são essenciais para que os engenheiros de projeto prevejam o desempenho em aplicações do mundo real.

3.1 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente

Esta curva mostra a redução da corrente direta máxima permitida à medida que a temperatura ambiente aumenta. Para evitar danos térmicos, a corrente direta deve ser reduzida ao operar acima de 25°C. A classificação de dissipação de potência de 110mW é um fator crítico neste cálculo de redução.

3.2 Distribuição Espectral

O gráfico descreve a saída de potência óptica relativa ao longo do espectro de comprimentos de onda. Confirma a emissão de pico em aproximadamente 875nm e a largura de banda espectral de ~80nm, destacando a compatibilidade com a sensibilidade dos detectores de silício (que tem pico em torno de 800-900nm).

3.3 Intensidade Relativa vs. Corrente Direta

Este gráfico ilustra a relação entre a corrente de acionamento e a saída de luz. Tipicamente mostra uma tendência sub-linear, onde o aumento da corrente produz retornos decrescentes em intensidade radiante, especialmente à medida que os efeitos térmicos se tornam significativos. Isto informa decisões sobre a corrente de acionamento para a saída desejada versus eficiência e vida útil do dispositivo.

3.4 Corrente Direta vs. Tensão Direta

A curva IV (Corrente-Tensão) é fundamental para o projeto do circuito. Mostra a relação exponencial, permitindo que os projetistas calculem o resistor em série necessário para uma determinada tensão de alimentação, a fim de atingir a corrente de acionamento alvo (ex.: 20mA). O valor típico de V_Fde 1.3V é um valor-chave para estes cálculos.

3.5 Intensidade Radiante Relativa vs. Deslocamento Angular

Este gráfico polar representa visualmente o padrão de radiação ou ângulo de visão. O ângulo de visão de 145° é confirmado aqui, mostrando como a intensidade diminui à medida que o ângulo em relação ao eixo central (0°) aumenta. Isto é crucial para alinhar o LED com um detector em aplicações de sensores.

4. Informações Mecânicas e de Embalagem

4.1 Dimensões do Pacote

O dispositivo é acondicionado em um pacote de montagem em superfície muito compacto. As dimensões principais incluem um tamanho do corpo de aproximadamente 1.6mm x 1.2mm com uma altura total de 0.8mm. Os terminais do ânodo e cátodo estão localizados na parte inferior do pacote. Desenhos mecânicos detalhados na ficha técnica fornecem todas as dimensões críticas com uma tolerância padrão de ±0.1mm, salvo especificação em contrário. Um padrão de solda sugerido (footprint) para o projeto de PCB é fornecido como referência, mas recomenda-se que os projetistas o modifiquem com base no seu processo de montagem específico e nos requisitos de confiabilidade.

4.2 Identificação da Polaridade

O pacote inclui um indicador de polaridade, tipicamente um entalhe ou uma marca em uma das extremidades, para distinguir o ânodo do cátodo. A orientação correta é vital para a operação do circuito.

4.3 Embalagem para Montagem

Os componentes são fornecidos em fita e carretel para compatibilidade com equipamentos automatizados de montagem pick-and-place. A largura da fita é de 8mm, enrolada em um carretel padrão de 7 polegadas de diâmetro. Cada carretel contém 3000 peças. As dimensões da fita carregadora são fornecidas para garantir a compatibilidade com os sistemas alimentadores.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O manuseio adequado é crítico para manter a confiabilidade e o desempenho do dispositivo.

5.1 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

Os LEDs são embalados em um saco à prova de umidade com dessecante. O saco não deve ser aberto até que os componentes estejam prontos para uso. Antes de abrir, armazene a 10-30°C com ≤90% de UR. Após a abertura, a "vida útil no chão de fábrica" é de 168 horas (7 dias) quando armazenado a 10-30°C e ≤60% de UR. Peças não utilizadas devem ser reembaladas com dessecante. Se a vida útil no chão de fábrica ou a validade for excedida, é necessário um processo de secagem a 60°C ±5°C por 96 horas antes do uso, para remover a umidade absorvida e evitar o "efeito pipoca" durante a soldagem por refluxo.

5.2 Perfil de Soldagem por Refluxo

É fornecido um perfil de temperatura de soldagem por refluxo sem chumbo recomendado. Os parâmetros-chave incluem uma fase de pré-aquecimento, uma taxa de aquecimento definida, uma temperatura de pico não superior a 260°C e um tempo acima do líquido (TAL) apropriado para a pasta de solda. A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes no mesmo dispositivo. Deve-se evitar tensão no corpo do LED durante o aquecimento e empenamento da PCB após a soldagem.

5.3 Soldagem Manual e Retrabalho

Se a soldagem manual for necessária, é preciso extremo cuidado. A temperatura da ponta do ferro de soldar deve estar abaixo de 350°C, aplicada a cada terminal por não mais de 3 segundos. Recomenda-se um ferro de baixa potência (≤25W). Deve-se permitir um intervalo de resfriamento de pelo menos 2 segundos entre a soldagem dos dois terminais. O retrabalho é fortemente desencorajado após o LED ser soldado. Se for inevitável, deve ser usado um ferro de soldar especializado de ponta dupla para aquecer simultaneamente ambos os terminais e remover o componente sem aplicar tensão mecânica. O impacto do retrabalho nas características do dispositivo deve ser verificado antecipadamente.

6. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

6.1 Principais Cenários de Aplicação

• Sensores Infravermelhos Montados em PCB:Detecção de proximidade, detecção de objetos, seguidores de linha.
• Unidades de Controle Remoto por Infravermelho:Adequado para projetos que requerem maior potência de saída para alcance estendido.
• Scanners:Leitores de código de barras, scanners de documentos.
• Sistemas Infravermelhos Gerais:Qualquer aplicação que requeira uma fonte de IR compacta e eficiente, emparelhada com um detector de silício.

6.2 Considerações Críticas de Projeto

• Limitação de Corrente:Um resistor em série externo é OBRIGATÓRIO. A característica IV exponencial do LED significa que um pequeno aumento na tensão pode causar um grande e destrutivo aumento na corrente. O valor do resistor é calculado usando R = (V_{alimentação}- V_F) / I_F.
• Gerenciamento Térmico:O limite de dissipação de potência de 110mW deve ser respeitado. Considere a área de cobre da PCB (pads térmicos) para dissipação de calor, especialmente ao acionar com correntes mais altas ou em temperaturas ambientes elevadas.
• Alinhamento Óptico:O amplo ângulo de visão de 145° simplifica o alinhamento, mas reduz a intensidade em um ponto específico. Para feixes focados, ópticas externas podem ser necessárias.
• Proteção Elétrica:A baixa classificação de tensão reversa (5V) significa que deve-se ter cuidado para evitar condições de polarização reversa, que podem ser causadas por cargas indutivas ou layout incorreto da PCB.

6.3 Fatores de Comparação e Seleção

Ao selecionar um LED IR, os principais fatores diferenciadores incluem:
Tamanho/Altura do Pacote:O perfil de 0.8mm deste dispositivo é uma grande vantagem para projetos ultra finos.
Ângulo de Visão:A lente de topo plano e grande angular é ideal para cobertura ampla, enquanto lentes abauladas oferecem feixes mais focados.
Comprimento de Onda:O pico de 875nm é um padrão compatível com o silício. Outros comprimentos de onda (ex.: 940nm) oferecem menor visibilidade, mas podem ter uma resposta do detector ligeiramente menor.
Intensidade Radiante:A saída típica de 0.5mW/sr é adequada para muitas aplicações de médio alcance. Dispositivos com maior saída estão disponíveis, mas podem comprometer tamanho ou ângulo de visão.

7. Rotulagem e Informações de Pedido

O rótulo do carretel contém informações essenciais para rastreabilidade e controle de produção. Os campos normalmente incluem: Número da Peça do Cliente (CPN), Número da Peça do Fabricante (P/N), Número do Lote (LOT No), Quantidade (QTY), Comprimento de Onda de Pico (H.E.), Classificação de Desempenho (CAT), Código de Referência (REF), Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL-X) e País de Fabricação (Made In). O número de peça específico para este dispositivo é SIR19-21C/TR8, onde "TR8" indica a embalagem em fita de 8mm no carretel.

8. Princípios e Tendências Técnicas

8.1 Princípio de Funcionamento

Um LED infravermelho é um diodo semicondutor de junção p-n. Quando polarizado diretamente, elétrons e lacunas se recombinam na região ativa (o chip de GaAlAs), liberando energia na forma de fótons. A energia específica da banda proibida do material GaAlAs determina o comprimento de onda do fóton, resultando em luz infravermelha em torno de 875nm. A lente de epóxi transparente protege o chip e molda o padrão de luz emitida.

8.2 Tendências da Indústria

A tendência na optoeletrônica SMD continua em direção à miniaturização, maior eficiência e maior integração. Há uma demanda crescente por footprints de pacote ainda menores e alturas mais baixas para permitir eletrônicos de consumo mais finos. Avanços no projeto de chips e materiais de embalagem visam fornecer maior intensidade radiante a partir de dispositivos menores, mantendo ou melhorando a confiabilidade. A integração com drivers e sensores em módulos multi-chip (MCMs) ou soluções system-in-package (SiP) também é uma área em crescimento, simplificando o projeto e economizando espaço na placa.