Ficha Técnica do LED Infravermelho HIR-S06-P120/L649-P03/TR - 850nm - 3.45V - 1A - 890mW - Embalagem SMD

1. Visão Geral do Produto

O HIR-S06-P120/L649-P03/TR é um diodo emissor de luz (LED) infravermelho (IR) de alta potência, projetado para aplicações que exigem iluminação infravermelha forte e eficiente. Trata-se de um dispositivo de montagem em superfície (SMD) alojado num encapsulamento compacto de topo plano com lente de epóxi transparente. A função principal deste componente é emitir luz infravermelha num comprimento de onda de pico de 850 nanómetros (nm), o qual está otimizado para corresponder à sensibilidade espectral de fotodetetores de silício, como fotodíodos e fototransístores. As suas principais vantagens incluem uma elevada potência radiante num factor de forma reduzido, conformidade com regulamentações ambientais (RoHS, REACH, Livre de Halogéneos) e adequação para processos de montagem automatizados.

1.1 Características Principais e Aplicações

O dispositivo caracteriza-se pela sua elevada eficiência e tamanho compacto. As características principais incluem um comprimento de onda de pico (λp) de 850 nm, adequação para soldadura por tecnologia de montagem em superfície (SMT) e conformidade com normas livres de chumbo, UE REACH e livres de halogéneos (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm). Oferece também uma tensão de suporte a descargas eletrostáticas (ESD) de 2kV. Os mercados e aplicações-alvo principais são sistemas que requerem iluminação invisível para imagem ou deteção. A aplicação mais comum é como fonte de luz infravermelha para câmaras CCD, onde fornece a iluminação necessária para visão noturna ou imagem em condições de pouca luz. É também adequado para vários outros sistemas de aplicação infravermelha, tais como sistemas de segurança, visão artificial, sensores de proximidade e interruptores óticos.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada das características elétricas, óticas e térmicas do dispositivo, conforme definido na ficha técnica.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os Valores Máximos Absolutos definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Estes valores nunca devem ser excedidos durante a operação. Para o HIR-S06-P120/L649-P03/TR, os limites principais são:

• Corrente Direta Contínua (IF):1000 mA. Esta é a corrente DC máxima que pode passar continuamente através do LED.
• Tensão Inversa (VR):5 V. A aplicação de uma tensão inversa superior a este valor pode causar ruptura da junção.
• Temperatura de Operação (Topr):-40°C a +100°C. A gama de temperatura ambiente dentro da qual o dispositivo foi projetado para funcionar.
• Temperatura de Armazenamento (Tstg):-40°C a +100°C. A gama de temperatura para armazenamento não operacional.
• Temperatura de Junção (Tj):115°C. A temperatura máxima permitida na própria junção semicondutora.
• Dissipação de Potência (Pd):3 W a IF=700mA. Isto indica a potência máxima que o encapsulamento pode dissipar como calor sob uma condição de teste específica. A ficha técnica recomenda explicitamente adicionar um dissipador de calor a este dispositivo para gerir eficazmente a carga térmica e evitar exceder o limite de temperatura de junção.

2.2 Características Eletro-Óticas

Estes parâmetros, medidos a uma temperatura ambiente padrão de 25°C, definem o desempenho do dispositivo em condições normais de operação. Os valores são tipicamente apresentados como Mínimo, Típico e Máximo.

• Potência Radiada Total (Po):Esta é a potência ótica total emitida pelo LED em todas as direções, medida em miliwatts (mW). O valor típico aumenta com a corrente de acionamento: 340 mW a 350 mA, 650 mW a 700 mA e 890 mW a 1 A. Isto demonstra a capacidade de alta potência do dispositivo.
• Intensidade Radiante (Ie):Medida em mW/sr (milijoules por esterradiano), esta é a potência ótica emitida por unidade de ângulo sólido. É uma medida do brilho do LED numa direção específica. Os valores típicos são 115 mW/sr (350 mA), 220 mW/sr (700 mA) e 290 mW/sr (1 A).
• Comprimento de Onda de Pico (λp):850 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a potência de saída ótica é máxima. 850nm é um comprimento de onda comum para iluminação IR, pois é invisível ao olho humano mas bem detetado por sensores de silício e por muitos sensores de câmara.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):25 nm (típico). Isto define a gama de comprimentos de onda emitidos, tipicamente medidos a metade da potência máxima (Largura Total a Meia Altura - FWHM). Uma largura de banda de 25nm indica uma saída espectral relativamente estreita centrada em torno de 850nm.
• Tensão Direta (VF):A queda de tensão no LED quando a corrente flui. Aumenta com a corrente: 3,10 V (350 mA), 3,25 V (700 mA), 3,45 V (1 A). Isto é crítico para o projeto do circuito de acionamento.
• Corrente Inversa (IR):Máximo 10 μA a VR=5V. Esta é a pequena corrente de fuga que flui quando o dispositivo está polarizado inversamente dentro do seu valor máximo.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):120 graus (típico). Este é o ângulo total onde a intensidade radiante cai para metade do seu valor máximo (no eixo). Um ângulo de 120 graus indica um padrão de feixe muito amplo, adequado para iluminação de área ampla.

3. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas de desempenho típicas que são essenciais para compreender o comportamento do dispositivo em condições não padrão.

3.1 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva IV)

Este gráfico (Fig.1) mostra a relação entre a corrente que flui através do LED (IF) e a tensão nos seus terminais (VF). É não linear. A curva permite aos projetistas determinar a tensão de operação para uma dada corrente de acionamento, o que é crucial para selecionar uma resistência limitadora de corrente apropriada ou projetar um driver de corrente constante. A tensão terá um coeficiente de temperatura negativo, o que significa que diminui ligeiramente à medida que a temperatura de junção aumenta.

3.2 Corrente Direta vs. Intensidade Radiante / Potência Total

Estes gráficos (Fig.2 & Fig.3) representam a saída ótica (intensidade ou potência total) em função da corrente direta. Eles mostram tipicamente uma relação sub-linear; a saída ótica aumenta com a corrente, mas a eficiência (saída por watt de entrada) pode diminuir a correntes muito elevadas devido ao aumento dos efeitos térmicos e ao "droop". Analisar estas curvas ajuda na seleção de um ponto de operação ideal que equilibre a potência de saída com a eficiência e a longevidade do dispositivo.

4. Informação Mecânica e de Embalagem

4.1 Dimensões e Desenho do Encapsulamento

O dispositivo é fornecido num encapsulamento SMD. Os desenhos dimensionais especificam o comprimento, largura, altura, espaçamento dos terminais e geometria da lente exatos. Notas importantes da ficha técnica: todas as dimensões estão em milímetros, com tolerâncias padrão de ±0,1mm salvo indicação em contrário. É fornecida uma advertência crítica de manuseamento:Não manusear o dispositivo pela lente.Aplicar força na lente pode causar falha mecânica do encapsulamento.

4.2 Identificação de Polaridade e Pegada de Montagem

O desenho do encapsulamento indica claramente os terminais do cátodo e do ânodo. A polaridade correta deve ser observada durante o layout da PCB e a montagem. O layout recomendado para as pastilhas de solda (land pattern) é tipicamente derivado das dimensões do encapsulamento para garantir soldadura fiável e resistência mecânica.

5. Diretrizes de Soldadura e Montagem

Como dispositivo SMT, destina-se a processos de soldadura por refluxo. Embora os parâmetros específicos do perfil de refluxo (pré-aquecimento, imersão, temperatura de pico de refluxo, tempo acima do líquido) não sejam detalhados neste excerto, eles seguiriam geralmente perfis padrão para componentes semelhantes em embalagem plástica, tipicamente com uma temperatura de pico não excedendo 260°C. A conformidade livre de chumbo e halogéneos indica adequação para processos de fabrico modernos e ecológicos. A recomendação de armazenamento está alinhada com a gama de temperatura de operação (-40°C a +100°C), e os dispositivos devem ser mantidos na sua embalagem resistente à humidade até à utilização.

6. Informação de Embalagem e Encomenda

6.1 Especificações da Bobina e da Fita

O dispositivo é fornecido em fita transportadora dentro de bobinas para montagem automatizada pick-and-place. As dimensões da fita transportadora são especificadas. Cada bobina contém 2000 peças. A direção de desenrolamento também é indicada no desenho para garantir a configuração correta da máquina.

6.2 Embalagem Resistente à Humidade

Os componentes são enviados em sacos de alumínio à prova de humidade contendo dessecante para controlar a humidade. O saco inclui uma etiqueta com informação chave. Embora os campos específicos da etiqueta (como CPN, P/N, QTY, CAT, HUE, REF, LOT No.) sejam listados, a ficha técnica nota que o número de peça HIR-S06-P120/L649-P03/TR não parece usar um sistema de binning detalhado para intensidade, comprimento de onda ou tensão neste documento, pois todos os valores típicos são listados sem códigos de classificação. O produto é identificado pelo seu número de peça completo.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

A aplicação principal é a iluminação para câmaras CCD/CMOS em condições de pouca luz ou sem luz, permitindo funcionalidade de visão noturna em câmaras de segurança, sistemas automóveis e dispositivos de consumo. Outras aplicações incluem iluminação infravermelha ativa para deteção de proximidade e presença, codificadores óticos, transmissão de dados a curtas distâncias (aplicações semelhantes a IrDA) e contagem ou triagem de objetos em automação industrial.

7.2 Considerações de Projeto Críticas

• Gestão Térmica:Isto é primordial para um LED de alta potência. A ficha técnica recomenda explicitamente o uso de um dissipador de calor. O layout da PCB deve incluir vias térmicas adequadas e área de cobre conectada à pastilha térmica do LED (se presente) ou aos terminais para conduzir o calor para longe da junção. Exceder Tj=115°C reduzirá drasticamente a vida útil e pode causar falha imediata.
• Circuito de Acionamento:Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Um driver de corrente constante é altamente recomendado para garantir saída ótica estável e prevenir fuga térmica. O driver deve ser capaz de fornecer até 1A respeitando os requisitos de tensão direta. A proteção contra tensão inversa deve ser considerada.
• Projeto Ótico:O amplo ângulo de visão de 120 graus fornece uma cobertura ampla. Para aplicações que requerem um feixe mais focado, podem ser usadas óticas secundárias (lentes). A lente transparente é adequada para o comprimento de onda de 850nm.
• Proteção ESD:Embora classificado para 2kV ESD, as precauções padrão de manuseamento ESD devem ser seguidas durante a montagem e integração.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs IR padrão de baixa potência, o diferencial chave do HIR-S06-P120/L649-P03/TR é a sua elevada potência radiante (até 890mW) a partir de um encapsulamento SMD. Isto permite iluminação mais brilhante ou a capacidade de iluminar áreas maiores ou alcançar distâncias maiores. O comprimento de onda de 850nm é um padrão comum, oferecendo um bom equilíbrio entre a resposta do sensor de silício e a relativa invisibilidade. Comparado com LEDs de 940nm, os de 850nm produzem frequentemente um brilho vermelho fraco a potência muito alta, mas podem oferecer maior desempenho com muitos sensores de silício. O amplo ângulo de visão é uma vantagem para iluminação de área, mas uma desvantagem potencial se for necessário um feixe estreito, caso em que um dispositivo com um ângulo de visão mais estreito ou óticas secundárias seria melhor.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED diretamente a partir de uma fonte de 5V apenas com uma resistência?

R: Possivelmente, mas é necessário um cálculo cuidadoso. A 1A e Vf=3,45V, uma resistência em série seria (5V - 3,45V)/1A = 1,55 ohms, dissipando 1,55W. Isto é ineficiente e cria calor significativo na resistência. Um driver de corrente constante é fortemente preferido para desempenho e fiabilidade.

P: Por que é recomendado um dissipador de calor mesmo que a temperatura de operação seja até 100°C?

R: A classificação de 100°C é para a temperatura ambiente do ar (Ta). O limite crítico é a temperatura de junção (Tj) de 115°C. A potência dissipada (até ~3,45W a 1A) aquece a junção acima da temperatura ambiente. Um dissipador de calor reduz a resistência térmica entre a junção e o ar ambiente, mantendo Tj dentro dos limites a alta potência e/ou alta Ta.

P: Este LED é adequado para operação contínua 24/7?

R: Sim, desde que os Valores Máximos Absolutos não sejam excedidos e seja implementada uma gestão térmica adequada. Operar na condição típica de 700mA ou abaixo, com um bom dissipador de calor, seria um ponto de projeto conservador e fiável para operação contínua.

P: Qual é a vida útil típica deste dispositivo?

R: A vida útil (frequentemente definida como o ponto onde a saída de luz degrada para 70% do inicial) é altamente dependente das condições de operação, principalmente da temperatura de junção. Quando operado dentro das especificações com arrefecimento adequado, vidas úteis de dezenas de milhares de horas são típicas para tais LEDs.

10. Exemplo Prático de Caso de Uso

Caso de Projeto: Módulo de Câmara de Segurança com Visão Noturna

Um projetista está a criar um módulo de câmara de segurança compacto para uso exterior. O módulo inclui um sensor CCD e requer iluminação IR para operação noturna. O HIR-S06-P120/L649-P03/TR é selecionado pela sua alta potência e embalagem SMD. Quatro LEDs são dispostos simetricamente em torno da lente da câmara na PCB. Um driver de corrente constante dedicado fornece 700mA a cada LED. A PCB é projetada com grandes áreas de cobre conectadas às pastilhas dos LEDs através de múltiplas vias térmicas, e a própria caixa da câmara atua como dissipador de calor. O amplo feixe de 120 graus de cada LED sobrepõe-se para criar um campo de iluminação uniforme e de área ampla adequado ao campo de visão da câmara. O comprimento de onda de 850nm garante uma boa resposta do sensor mantendo-se largamente invisível.

11. Princípio de Operação

Um LED infravermelho é um díodo semicondutor de junção p-n. Quando uma tensão direta é aplicada, eletrões do material tipo-n e lacunas do material tipo-p são injetados na região da junção. Quando estes portadores de carga se recombinam, energia é libertada. Num LED padrão, esta energia é libertada como fotões (luz). O comprimento de onda específico da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor. O HIR-S06-P120/L649-P03/TR utiliza um chip de Arsenieto de Gálio e Alumínio (GaAlAs), que tem uma banda proibida correspondente à luz infravermelha a aproximadamente 850nm. A lente de epóxi transparente encapsula o chip, fornece proteção mecânica e molda a luz emitida no ângulo de visão especificado.

12. Tendências e Contexto Tecnológico

Os LEDs infravermelhos de alta potência são uma tecnologia madura mas em evolução. As tendências incluem o aumento da eficiência wall-plug (mais saída de luz por watt elétrico), o que reduz a carga térmica. Há também uma tendência para maiores densidades de potência em encapsulamentos mais pequenos, colocando ainda maior ênfase em soluções avançadas de gestão térmica como slugs térmicos integrados ou designs flip-chip. A procura é impulsionada pelo crescimento em mercados como o automóvel (LiDAR, monitorização do condutor), segurança e visão artificial. Embora 850nm permaneça um comprimento de onda dominante devido à compatibilidade com sensores, há também um uso significativo de 940nm para aplicações que requerem invisibilidade completa (sem brilho vermelho). A integração de LEDs IR com drivers e sensores em módulos completos é outra tendência em curso, simplificando o projeto para os utilizadores finais.