Folha de Dados do Emissor de Infravermelhos LTE-3271T - Comprimento de Onda 940nm - Alta Corrente e Baixa Tensão Direta - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTE-3271T é um diodo emissor de luz (LED) infravermelha (IR) de alta potência, projetado para aplicações que requerem uma saída óptica robusta. As suas principais vantagens residem na sua construção especializada para lidar com correntes de acionamento elevadas, mantendo simultaneamente uma queda de tensão direta relativamente baixa, o que contribui para uma maior eficiência em projetos sensíveis ao consumo de energia. Este emissor opera num comprimento de onda de pico de 940 nanómetros, situando-se no espectro do infravermelho próximo, ideal para aplicações como sensores de proximidade, interruptores ópticos e sistemas de controlo remoto onde a emissão de luz visível é indesejável. O dispositivo caracteriza-se por um ângulo de visão amplo, garantindo um padrão de radiação amplo e uniforme, adequado para iluminação de área ou deteção.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

O dispositivo está classificado para uma corrente direta contínua máxima (I_F) de 100 mA. No entanto, é capaz de suportar correntes de pico significativamente mais elevadas em operação pulsada, com uma classificação de 2 Amperes para pulsos com duração de 10 microssegundos a uma taxa de 300 pulsos por segundo. Isto destaca a sua adequação para aplicações pulsadas, como transmissão de dados ou deteção em modo de rajada. A dissipação de potência máxima é de 150 mW. As faixas de temperatura de operação e armazenamento são especificadas de -40°C a +85°C e de -55°C a +100°C, respetivamente, indicando um desempenho robusto numa ampla gama de condições ambientais. O dispositivo pode suportar uma tensão reversa (V_R) de até 5 Volts.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Os parâmetros de desempenho chave são medidos a uma temperatura ambiente (T_A) de 25°C. O dispositivo possui um sistema de binning para a sua saída radiante:

• BIN B:Irradiância na Abertura (E_e) 0,64 - 1,20 mW/cm²; Intensidade Radiante (I_E) 4,81 - 9,02 mW/sr (aI_F=20mA).
• BIN C: E_e0,80 - 1,68 mW/cm²;I_E6,02 - 12,63 mW/sr.
• BIN D: E_e1,12 mW/cm² (Mín.);I_E8,42 mW/sr (Mín.).

A tensão direta (V_F) é tipicamente de 1,6V a 50mA e 2,1V a 250mA, confirmando a sua característica de operação de baixa tensão. O comprimento de onda de emissão de pico está centrado em 940 nm com uma meia-largura espectral típica (Δλ) de 50 nm. O ângulo de visão (2θ_1/2) é de 50 graus, definindo o cone dentro do qual a intensidade radiante é pelo menos metade do seu valor máximo.

3. Explicação do Sistema de Binning

O produto utiliza um sistema de binning de desempenho baseado na saída radiante. Este sistema agrupa os dispositivos de acordo com a sua potência óptica medida (Intensidade Radiante e Irradiância na Abertura) a uma corrente de teste padrão de 20mA. Os Bins B, C e D representam diferentes níveis de saída óptica, sendo que o Bin D oferece a saída mínima garantida mais elevada. Isto permite aos projetistas selecionar componentes que correspondam precisamente aos requisitos de sensibilidade dos seus detetores emparelhados ou às necessidades de iluminação da sua aplicação, garantindo um desempenho consistente do sistema.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados fornece vários gráficos característicos. A Figura 1 mostra aDistribuição Espectral, ilustrando a banda estreita de emissão em torno de 940nm. A Figura 2 representa a curva deCorrente Direta vs. Temperatura Ambientede derating, mostrando como a corrente contínua máxima permitida diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta para evitar sobreaquecimento. A Figura 3 é aCurva Corrente-Tensão (I-V)padrão, mostrando a relação entre a corrente direta e a tensão direta. A Figura 4 mostra como aIntensidade Radiante Relativadiminui com o aumento da temperatura ambiente. A Figura 5 mostra como aIntensidade Radiante Relativaaumenta com a corrente direta, demonstrando a escalabilidade da saída do dispositivo. A Figura 6 é oDiagrama de Radiação, um gráfico polar que representa visualmente o ângulo de visão de 50 graus. A Figura 7 detalha o gráficoCorrente de Pico Direta vs. Duração do Pulso, fornecendo dados cruciais para projetar circuitos de acionamento pulsados seguros, mostrando a corrente máxima permitida para uma determinada largura de pulso e ciclo de trabalho.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O dispositivo é fornecido numa embalagem padrão de LED com flange. Notas dimensionais importantes incluem: todas as dimensões estão em milímetros, com uma tolerância geral de ±0,25mm, salvo indicação em contrário. A protrusão máxima da resina sob o flange é de 1,5mm. O espaçamento dos terminais é medido no ponto onde os terminais saem do corpo da embalagem. O desenho dimensional específico da folha de dados define o comprimento, largura, altura, diâmetro dos terminais e posicionamento exatos.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

As especificações máximas absolutas indicam que os terminais podem ser soldados a uma temperatura de 260°C durante 5 segundos, medidos a uma distância de 1,6mm (0,063 polegadas) do corpo da embalagem. Este é um parâmetro crítico para processos de soldadura por onda ou por refluxo. Exceder esta temperatura ou tempo pode danificar o chip semicondutor interno ou a integridade da embalagem. Devem ser observadas as precauções padrão contra ESD (Descarga Eletrostática) durante a manipulação e montagem.

7. Recomendações de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

O LTE-3271T é bem adequado para uma variedade de aplicações de infravermelhos, incluindo:Unidades de Controlo Remoto por Infravermelhospara eletrónica de consumo,Sensores de Proximidade e Presençaem eletrodomésticos ou sistemas de segurança,Interruptores e Codificadores Ópticosem equipamento industrial,Deteção de Objetosna automação, eIluminação para Visão Noturnaquando emparelhado com uma câmara sensível ao IR.

7.2 Considerações de Projeto

• Acionamento de Corrente:Recomenda-se uma fonte de corrente constante para uma saída óptica estável, uma vez que a intensidade do LED depende principalmente da corrente. O circuito de acionamento deve respeitar tanto os limites de corrente contínua como os de corrente pulsada.
• Gestão Térmica:Embora o dispositivo tenha uma ampla faixa de operação, manter uma temperatura de junção mais baixa garantirá uma vida útil mais longa e uma saída estável. Considere a utilização de dissipadores de calor para aplicações de alto ciclo de trabalho ou alta corrente.
• Projeto Óptico:O ângulo de visão de 50 graus deve ser considerado no projeto da lente ou da carcaça. Para aplicações de longo alcance, pode ser necessária uma lente secundária para colimar o feixe.
• Emparelhamento com o Detetor:Certifique-se de que o fotodetector ou sensor selecionado é sensível na região dos 940nm para um desempenho ideal do sistema.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Em comparação com LEDs IR padrão de baixa corrente, os principais diferenciadores do LTE-3271T são a suaalta capacidade de corrente(até 2A pulsada) e a suabaixa tensão direta. Esta combinação permite-lhe fornecer maior potência óptica a partir de uma determinada tensão de alimentação, melhorando a eficiência. O binning explícito para intensidade radiante fornece níveis de desempenho garantidos, oferecendo uma vantagem sobre peças sem binning, onde a saída pode variar significativamente. O ângulo de visão amplo é benéfico para aplicações que requerem uma cobertura ampla em vez de um feixe estreito.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED diretamente a partir de um pino de um microcontrolador de 5V?

R: Não. Um pino de um microcontrolador normalmente não pode fornecer 100mA de forma contínua. Deve utilizar um transistor ou um circuito de acionamento dedicado. Além disso, deve incluir uma resistência limitadora de corrente, pois a baixa tensão direta do LED causaria corrente excessiva se ligado diretamente a 5V.

P: Qual é a diferença entre Intensidade Radiante (mW/sr) e Irradiância na Abertura (mW/cm²)?

R: A Intensidade Radiante mede a potência óptica por ângulo sólido (esterradiano), descrevendo quão concentrada está a luz. A Irradiância na Abertura mede a potência por unidade de área a uma distância/posição específica, frequentemente relevante para sensores. Ambas estão relacionadas através da geometria e do padrão de radiação.

P: Como escolho entre o Bin B, C ou D?

R: Selecione com base na sensibilidade do seu circuito recetor e na distância de operação necessária. O Bin D oferece a saída mínima garantida mais elevada para o alcance máximo ou força do sinal. Para aplicações menos exigentes, o Bin B ou C pode ser suficiente e mais económico.

10. Caso Prático de Projeto

Caso: Projetar um Sensor de Proximidade de Longo Alcance.

Para um sensor que necessite de um alcance de 2 metros, o projetista selecionaria o LTE-3271T no Bin D para a saída máxima. Projetaria um circuito de acionamento pulsado operando na corrente de pico máxima especificada de 2A para pulsos muito curtos (ex.: 10μs) com um ciclo de trabalho baixo (ex.: 1%), conforme mostrado na Figura 7. Isto fornece alta potência óptica instantânea para uma melhor relação sinal-ruído no detetor, sem exceder o limite de dissipação de potência média. Uma lente seria colocada sobre o emissor para estreitar o feixe dos nativos 50 graus para talvez 10-15 graus, concentrando a energia na área alvo a 2 metros. O fotodetector emparelhado teria um filtro de banda estreita centrado em 940nm para rejeitar a luz ambiente.

11. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Um Diodo Emissor de Luz Infravermelha (LED IR) é um diodo de junção p-n semicondutor. Quando uma tensão direta é aplicada, os eletrões da região n e as lacunas da região p são injetados na região ativa. Quando estes portadores de carga se recombinam, libertam energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico de 940nm é determinado pela energia da banda proibida dos materiais semicondutores utilizados na construção do diodo (tipicamente arseneto de gálio e alumínio, AlGaAs). O ângulo de visão amplo resulta do design da embalagem e da colocação do chip semicondutor em relação à lente de epóxi.

12. Tendências Tecnológicas

A tendência na tecnologia de emissores IR continua a direcionar-se para uma maior eficiência (mais potência óptica de saída por watt de entrada elétrica), o que reduz a geração de calor e o consumo de energia. Há também desenvolvimento no sentido de capacidades de modulação de maior velocidade para aplicações de comunicação de dados como IrDA ou redes ópticas sem fios. A integração é outra tendência, com emissores a serem combinados com acionadores, sensores ou lógica em módulos únicos ou CIs para simplificar o projeto do sistema. O princípio de funcionamento fundamental permanece baseado na física dos semicondutores, mas os avanços em materiais (como novos compostos III-V) e técnicas de embalagem impulsionam melhorias de desempenho.