Ficha Técnica do Emissor Infravermelho LTE-5228A - Alta Corrente, Baixa Tensão Direta, Comprimento de Onda 940nm

1. Visão Geral do Produto

O LTE-5228A é um diodo emissor de luz (LED) infravermelha (IR) de alta potência, projetado para aplicações que exigem uma saída óptica robusta. As suas principais vantagens decorrem da sua engenharia para capacidade de acionamento com alta corrente, mantendo uma tensão direta relativamente baixa, tornando-o eficiente para operação contínua e pulsada. O dispositivo é encapsulado numa cápsula transparente, típica para emissores IR, para minimizar a absorção da luz não visível emitida. Os mercados-alvo principais incluem automação industrial, sistemas de segurança (ex.: iluminação para câmaras de vigilância), sensores ópticos e unidades de controlo remoto, onde fontes de luz invisível e fiáveis são críticas.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. O LTE-5228A pode dissipar até 150 mW de potência. A sua corrente direta de pico é excecionalmente alta, de 2 Amperes, mas isto só é permitido em condições de pulso específicas (300 pulsos por segundo com uma largura de pulso de 10 microssegundos). A corrente direta contínua é especificada num valor mais convencional de 100 mA. O dispositivo suporta uma tensão reversa de até 5V. As faixas de temperatura de operação e armazenamento são de -40°C a +85°C e -55°C a +100°C, respetivamente, indicando adequação para ambientes severos. A temperatura de soldagem dos terminais é especificada como 260°C durante 5 segundos a uma distância de 1,6mm do corpo do encapsulamento, um parâmetro crítico para os processos de montagem.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros são medidos numa condição de teste padrão de 25°C de temperatura ambiente e uma corrente direta (I_F) de 20mA. As principais saídas ópticas são definidas de duas formas: Incidência Radiante na Abertura (E_e em mW/cm²) e Intensidade Radiante (I_E em mW/sr). Ambos os parâmetros são "binned" (classificados), o que significa que os dispositivos são classificados em grupos de desempenho (BIN A, B, C, D) após a fabricação, sendo o BIN D o de maior saída. O comprimento de onda de emissão de pico (λ_Pico) é tipicamente 940 nm, situando-o firmemente no espectro do infravermelho próximo. A meia-largura espectral (Δλ) é de 50 nm, indicando a largura de banda espectral da luz emitida. Eletricamente, a tensão direta (V_F) está entre 1,2V e 1,6V a 20mA, confirmando a sua característica de operação de baixa tensão. A corrente reversa (I_R) é no máximo 100 µA com uma polarização reversa de 5V. O ângulo de visão (2θ_1/2) é de 40 graus, definindo a dispersão angular onde a intensidade radiante é pelo menos metade do seu valor de pico.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica emprega claramente um sistema de classificação de desempenho (binning) para a saída radiante. Os dispositivos são testados e categorizados em quatro bins (A, B, C, D) com base na sua Incidência Radiante na Abertura e Intensidade Radiante medidas a I_F= 20mA. O BIN A representa a faixa de saída mais baixa, enquanto o BIN D representa a saída garantida mais alta. Este sistema permite aos fabricantes oferecer níveis de desempenho consistentes e aos projetistas selecionar um bin que atenda precisamente aos requisitos de sensibilidade ou alcance da sua aplicação. Não há indicação de classificação por tensão ou comprimento de onda para esta referência específica; a tensão direta e o comprimento de onda de pico são fornecidos como faixas típicas/máximas sem códigos de bin.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece vários gráficos que ilustram o comportamento do dispositivo em condições variáveis.

4.1 Distribuição Espectral (Fig.1)

Esta curva mostra a intensidade radiante relativa em função do comprimento de onda. Confirma o pico em 940 nm e a meia-largura espectral de aproximadamente 50 nm. A forma é típica de um LED IR baseado em AlGaAs.

4.2 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente (Fig.2)

Esta curva de derating mostra como a corrente direta contínua máxima permitida diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. Isto é crucial para o projeto de gestão térmica, para garantir que a temperatura da junção não exceda os limites seguros.

4.3 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Fig.3)

Esta é a curva característica I-V (corrente-tensão) padrão. Mostra a relação exponencial, com a tensão a subir à medida que a corrente aumenta. A curva permite aos projetistas determinar a tensão de acionamento necessária para uma corrente de operação desejada.

4.4 Intensidade Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente (Fig.4) & vs. Corrente Direta (Fig.5)

A Figura 4 ilustra a dependência da saída de luz com a temperatura, mostrando tipicamente uma diminuição da eficiência à medida que a temperatura sobe. A Figura 5 mostra como a saída óptica aumenta com a corrente direta, destacando a relação não linear, especialmente a correntes mais altas onde a eficiência pode cair devido ao aquecimento.

4.5 Diagrama de Radiação (Fig.6)

Este gráfico polar representa visualmente a distribuição espacial da luz emitida, confirmando o ângulo de visão de 40 graus. O diagrama mostra a intensidade relativa em diferentes ângulos a partir do eixo central (0°).

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

O encapsulamento é do estilo padrão de LED com flange. As dimensões-chave incluem o espaçamento dos terminais, medido onde os terminais emergem do corpo do encapsulamento. Uma nota especifica que a protrusão máxima da resina sob a flange é de 1,5mm. O encapsulamento é descrito como "transparente", o que é ideal para emissão IR. A polaridade é tipicamente indicada pelo terminal mais longo ser o ânodo (+) e/ou por um ponto plano na borda do encapsulamento próximo ao terminal do cátodo (-), embora esta marcação específica não seja detalhada no texto fornecido. O desenho dimensional (referenciado mas não fornecido no texto) mostraria o comprimento, largura e altura exatos.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A diretriz principal fornecida é a especificação máxima absoluta para soldagem dos terminais: 260°C durante 5 segundos, medidos a 1,6mm (0,063") do corpo do encapsulamento. Este é um parâmetro crítico para processos de soldagem por onda ou soldagem manual. Exceder isto pode danificar a fixação interna do chip ou o encapsulamento epóxi. Para soldagem por refluxo, deve ser usado um perfil com temperatura de pico abaixo de 260°C e um tempo acima do líquido adequado à pasta de solda. Geralmente, aconselha-se a evitar tensão mecânica excessiva nos terminais durante a manipulação. As condições de armazenamento devem aderir à faixa especificada de -55°C a +100°C num ambiente seco para evitar absorção de humidade.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Iluminação Infravermelha:Para câmaras de CCTV em condições de pouca luz ou sem luz.
• Sensores Ópticos:Como fonte de luz em sensores de proximidade, deteção de objetos e robôs seguidores de linha.
• Controlos Remotos:Para transmitir sinais codificados para televisores, ar condicionados, etc.
• Ligações de Dados Industriais:Comunicação óptica de curto alcance em espaço livre em ambientes com ruído elétrico.
• Sensores Biométricos:Como parte de sistemas para monitorização de frequência cardíaca ou reconhecimento de impressões digitais.

7.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Utilize sempre uma resistência em série ou um driver de corrente constante para evitar exceder a corrente contínua máxima, especialmente dada a baixa V_F que facilita a extração de corrente excessiva de uma fonte de tensão.
• Dissipação de Calor:Para operação contínua perto da corrente máxima, considere o caminho térmico. A flange pode ser usada para montagem numa PCB com vias térmicas ou num dissipador de calor.
• Operação Pulsada:Para obter uma saída de pico muito alta (para maior alcance), utilize a especificação do modo pulsado (2A de pico). Certifique-se de que o circuito de acionamento pode fornecer os pulsos curtos e de alta corrente necessários.
• Projeto Óptico:Combine com uma lente ou refletor apropriado para colimar ou moldar o feixe de 40 graus de acordo com a necessidade da aplicação. O encapsulamento transparente é compatível com ópticas secundárias.
• Proteção contra ESD:Embora não explicitamente declarado, os LEDs IR podem ser sensíveis à descarga eletrostática. Recomenda-se a implementação de precauções padrão contra ESD durante a manipulação e no projeto do circuito.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs IR padrão de baixa potência, os principais diferenciadores do LTE-5228A são a suacapacidade de alta corrente(100mA contínuos, 2A pulsados) e a suatensão direta relativamente baixa. Esta combinação permite uma saída radiante mais elevada sem uma dissipação de potência proporcionalmente maior devido a uma queda de tensão excessiva. O amplo ângulo de visão de 40 graus é mais largo do que alguns emissores IR focados, proporcionando uma iluminação mais uniforme para cobertura de área em vez de focagem de longa distância. O encapsulamento transparente oferece uma eficiência de transmissão mais alta para luz de 940nm em comparação com encapsulamentos coloridos usados para LEDs visíveis.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 3,3V ou 5V?

R: Não. A baixa tensão direta (máx. 1,6V a 20mA) significa que uma ligação direta provavelmente destruiria o LED e potencialmente danificaria o pino do microcontrolador devido à corrente excessiva. Uma resistência limitadora de corrente ou circuito de acionamento é obrigatório.

P: Qual é a diferença entre Incidência Radiante na Abertura e Intensidade Radiante?

R: A Incidência Radiante na Abertura (E_e) é a densidade de potência (mW/cm²) que chega a uma superfície colocada próxima e perpendicular ao LED. A Intensidade Radiante (I_E) é a potência emitida por ângulo sólido (mW/sr), descrevendo a direcionalidade inerente da fonte. A I_Eé mais útil para calcular a iluminação a uma distância.

P: Como seleciono o BIN correto?

R: Escolha com base na sensibilidade do seu sistema. Se o seu recetor precisa de um nível mínimo de sinal, selecione um bin que garanta esse nível na sua corrente de operação e distância. Bins mais altos (C, D) fornecem uma margem de saída maior.

P: É necessário um dissipador de calor?

R: Depende da corrente de operação e da temperatura ambiente. Na corrente contínua máxima (100mA) e temperatura ambiente elevada, a dissipação de potência (P = V_F* I_F) aproxima-se de 160mW, o que excede a dissipação de potência máxima absoluta de 150mW. Portanto, para operação contínua a potência total, a gestão térmica através da área de cobre da PCB ou de um dissipador é necessária. Para operação pulsada ou correntes mais baixas, pode não ser necessário.

10. Exemplo Prático de Caso de Uso

Projetando um Ativador de Sensor de Movimento Passivo Infravermelho de Longo Alcance:Um sensor de movimento PIR (Passivo Infravermelho) tem frequentemente um alcance limitado. Para estender o seu alcance à noite, pode ser usado um iluminador IR. Para esta aplicação, o LTE-5228A seria acionado em modo pulsado. Um circuito seria projetado para fornecer pulsos de 1A (dentro do máximo de 2A) com um ciclo de trabalho baixo (ex.: 1%) para manter a potência média baixa. Esta alta corrente de pico geraria uma saída óptica instantânea muito alta, iluminando eficazmente uma cena a uma distância de 20-30 metros. O amplo ângulo de 40 graus cobriria uma área ampla em frente ao sensor. O encapsulamento transparente garante que a energia máxima é projetada para o exterior. O projetista selecionaria LEDs BIN D para o alcance máximo e usaria as curvas de derating para garantir que a temperatura do dispositivo permanece estável num invólucro exterior.

11. Princípio de Funcionamento

O LTE-5228A é um díodo semicondutor de junção p-n. Quando uma tensão direta que excede a sua energia de banda proibida é aplicada, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa, libertando energia na forma de fotões. A composição específica do material (tipicamente Arsenieto de Gálio e Alumínio - AlGaAs) determina a energia da banda proibida, que corresponde ao comprimento de onda infravermelho de 940 nm. O encapsulamento epóxi transparente encapsula o chip semicondutor, fornece proteção mecânica e atua como uma lente para moldar o feixe de saída. A saída radiante é diretamente proporcional à taxa de recombinação de portadores, que é controlada pela corrente direta.

12. Tendências Tecnológicas

A tecnologia de emissores infravermelhos continua a evoluir juntamente com a tecnologia de LED visível. As tendências incluem:

Aumento da Eficiência:Desenvolvimento de novos materiais e estruturas semicondutoras (ex.: poços quânticos múltiplos) para extrair mais fotões por unidade de potência elétrica de entrada, reduzindo a geração de calor.

Maior Densidade de Potência:Melhorias no encapsulamento para suportar correntes de acionamento mais altas e dissipar calor de forma mais eficaz, permitindo dispositivos mais pequenos com saída igual ou maior.

Soluções Integradas:Combinação do emissor IR com um CI de acionamento, fotodíodo ou mesmo um microcontrolador num único módulo para simplificar o projeto em aplicações de sensores.

Diversificação do Comprimento de Onda:Embora 940nm seja comum (invisível, bom para detetores de silício), outros comprimentos de onda como 850nm (com um brilho vermelho ligeiramente visível) ou 1050nm são usados para aplicações específicas como rastreamento ocular ou transmissão atmosférica mais longa.

O LTE-5228A representa um componente maduro e de alta fiabilidade neste cenário, otimizado para um desempenho robusto em condições exigentes, em vez de estar na vanguarda absoluta da eficiência.