Ficha Técnica do Emissor Infravermelho LTE-3226 - Pacote 5.0mm - Comprimento de Onda 850nm - Tensão Direta 1.6V - Dissipação de Potência 120mW - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTE-3226 é um emissor infravermelho (IR) de alto desempenho, projetado para aplicações que exigem tempos de resposta rápidos e saída óptica significativa. As suas principais vantagens incluem operação de alta velocidade, elevada potência radiante de saída, adequação para esquemas de acionamento por pulsos e um pacote transparente que facilita o alinhamento óptico preciso. Este dispositivo é tipicamente direcionado para mercados que envolvem sistemas de controle remoto, interruptores ópticos, sensores industriais e ligações de comunicação de dados de curto alcance, onde a sinalização infravermelha confiável é essencial.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Não é recomendada a operação nestes limites ou próximo deles por períodos prolongados.

• Dissipação de Potência (P_D):120 mW. Esta é a potência total máxima que o dispositivo pode dissipar como calor sob qualquer condição de operação a uma temperatura ambiente (T_A) de 25°C.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):1 A. Esta corrente elevada é permitida apenas sob condições específicas de pulso: uma largura de pulso de 10 µs e uma taxa de repetição de pulso não superior a 300 pulsos por segundo (pps). Esta especificação é crucial para aplicações como sinalização de alta luminosidade e curta duração.
• Corrente Direta Contínua (I_F):60 mA. Esta é a corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente ao dispositivo.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. Exceder esta tensão no sentido inverso pode causar ruptura da junção.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-40°C a +85°C. Esta ampla faixa garante confiabilidade em condições ambientais severas.
• Temperatura de Soldagem dos Terminais:260°C por 6 segundos, medido a 1,6mm do corpo do pacote. Isto define a tolerância do perfil térmico para os processos de montagem.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros são medidos a T_A=25°C e definem o desempenho típico do dispositivo sob condições de teste especificadas.

• Intensidade Radiante (I_e):Um parâmetro chave de saída óptica. Os valores típicos são 26 mW/sr a I_F=20mA e 65 mW/sr a I_F=50mA. O aumento significativo com a corrente destaca a capacidade do dispositivo para saída de alta potência.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):850 nm (típico). Isto coloca o dispositivo no espectro do infravermelho próximo, que é ideal para fotodetetores de silício e é menos visível ao olho humano do que comprimentos de onda mais curtos.
• Largura Espectral a Meia Altura (Δλ):40 nm (típico). Isto indica a largura de banda espectral da luz emitida.
• Tensão Direta (V_F):1,6 V (típico), com um máximo de 2,0 V a I_F=50mA. Esta baixa tensão é benéfica para o projeto de circuitos de baixa potência.
• Corrente Reversa (I_R):100 µA (máximo) a V_R=5V.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):25 graus (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade radiante cai para metade do seu valor de pico, definindo a dispersão angular do feixe.

3. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias representações gráficas do comportamento do dispositivo, que são críticas para a otimização do projeto.

3.1 Distribuição Espectral (Fig. 1)

Esta curva mostra a intensidade radiante relativa em função do comprimento de onda, centrada no pico de 850nm com a característica largura a meia altura de 40nm. Confirma que o dispositivo emite na banda infravermelha pretendida.

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

Esta curva IV ilustra a relação não linear entre corrente e tensão. O V_Ftípico de 1,6V a 50mA é visível. Os projetistas usam isto para calcular os valores da resistência em série e a dissipação de potência no LED.

3.3 Intensidade Radiante Relativa vs. Corrente Direta (Fig. 5)

Este gráfico demonstra o aumento super-linear da saída óptica com a corrente de acionamento, justificando o uso da operação de alta corrente pulsada (até a especificação de pico de 1A) para alcançar brilho instantâneo muito elevado.

3.4 Intensidade Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente (Fig. 4)

Esta curva mostra o coeficiente de temperatura negativo da saída óptica. À medida que a temperatura ambiente aumenta, a intensidade radiante diminui. Isto deve ser considerado em projetos que operam em toda a faixa de temperatura para garantir uma força de sinal consistente.

3.5 Diagrama de Radiação (Fig. 6)

Este gráfico polar representa visualmente o ângulo de visão de 25 graus, mostrando a distribuição espacial da luz infravermelha emitida. É essencial para projetar lentes, refletores e alinhar o emissor com um detetor.

4. Informações Mecânicas e de Embalagem

4.1 Dimensões do Pacote

O LTE-3226 vem num pacote radial com terminais padrão de 5,0mm com uma lente transparente. Notas dimensionais importantes incluem: todas as dimensões estão em milímetros, com uma tolerância geral de ±0,25mm; a protuberância máxima da resina sob o flange é de 1,5mm; e o espaçamento dos terminais é medido no ponto onde os terminais saem do corpo do pacote.

4.2 Identificação da Polaridade

O dispositivo tem um lado plano no corpo do pacote, que tipicamente indica o terminal do cátodo (negativo). O terminal mais longo é geralmente o ânodo (positivo). Verifique sempre a polaridade antes da ligação para evitar danos por polarização reversa.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A adesão às especificações de soldagem é vital para a confiabilidade. A especificação máxima absoluta especifica que os terminais podem ser submetidos a 260°C durante 6 segundos quando medidos a 1,6mm do corpo do pacote. Isto implica que durante a soldagem por onda ou manual, o tempo de exposição ao calor deve ser minimizado. Para soldagem por refluxo, recomenda-se um perfil com temperatura de pico abaixo de 260°C para permanecer dentro deste limite. A exposição prolongada a altas temperaturas pode degradar a epóxi interna e os materiais semicondutores.

6. Sugestões de Aplicação

6.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Controlos Remotos por Infravermelhos:A alta velocidade e potência tornam-no adequado para transmitir pulsos de dados codificados.
• Interruptores e Sensores Ópticos:Usado na deteção de objetos, contagem e sensoriamento de posição quando emparelhado com um fotodetetor.
• Ligações de Dados Industriais:Para comunicação serial de curto alcance e imune a ruído em ambientes eletricamente ruidosos.
• Sistemas de Segurança:Como fonte de iluminação invisível para câmaras sensíveis ao IR.

6.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Use sempre uma resistência em série ou um driver de corrente constante para limitar a corrente direta ao nível desejado (ex.: 20mA, 50mA, ou pulsada de 1A), nunca ligue diretamente a uma fonte de tensão.
• Gestão Térmica:Embora o pacote possa dissipar 120mW, operar com correntes contínuas elevadas ou em temperaturas ambientes altas pode exigir consideração do ambiente térmico para manter o desempenho e a longevidade.
• Projeto Óptico:O ângulo de visão de 25 graus e o pacote transparente permitem um acoplamento fácil com lentes ou guias de luz para moldar o feixe para aplicações específicas.
• Proteção do Circuito:Considere adicionar um diodo de proteção em polarização reversa em paralelo se o circuito expuser o LED a potenciais inversões de tensão superiores a 5V.

7. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs IR de baixa potência padrão, os principais diferenciadores do LTE-3226 são a suacapacidade de alta velocidadeesaída de alta potência, especialmente sob condições de pulso. A especificação de corrente de pico de 1A é significativamente mais elevada do que a dos LEDs IR indicadores típicos. O pacote transparente, em oposição a um difuso ou colorido, fornece um feixe mais direcionado e eficiente, o que é vantajoso para aplicações focadas. O seu comprimento de onda de 850nm é um padrão comum, garantindo ampla compatibilidade com fotodetetores e recetores de silício.

8. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

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

R: Não. Um pino típico de microcontrolador não pode fornecer 50-60mA continuamente, e o LED requer limitação de corrente. Deve usar um interruptor de transistor (ex.: BJT ou MOSFET) acionado pelo pino do MCU, com uma resistência em série para definir a corrente do LED com base na tensão de alimentação e no V_F.

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 concentrado está o feixe. A Irradiância na Abertura mede a densidade de potência que chega a uma área de superfície específica (cm²) a uma determinada distância. Esta última é mais diretamente útil para calcular o nível de sinal num detetor de área conhecida.

P: Como é que o ângulo de visão de 25 graus afeta o meu projeto?

R: Define a dispersão do feixe. Para aplicações de longo alcance ou de feixe estreito, pode precisar de uma lente colimadora. Para cobertura mais ampla, o ângulo nativo pode ser suficiente, ou pode ser usado um difusor.

9. Caso Prático de Projeto

Cenário: Projetar um Farol Infravermelho de Longo Alcance.

Objetivo: Maximizar o alcance de deteção para um farol pulsado.

Abordagem de Projeto:

1. Circuito de Acionamento:Use um interruptor MOSFET controlado por um circuito integrado temporizador para pulsar o LED na sua especificação máxima: pulsos de 1A com uma largura de 10µs e um ciclo de trabalho baixo (ex.: <0,3% a 300pps). Isto fornece potência óptica de pico muito superior à operação DC.

2. Definição da Corrente:Calcule a resistência em série: R = (V_{alimentação}- V_F) / I_FP. Para uma alimentação de 5V e V_F~1,8V a alta corrente, R = (5 - 1,8) / 1 = 3,2Ω. Use uma resistência de 3,3Ω e alta potência.

3. Ótica:Emparelhe o LED com uma pequena lente colimadora para reduzir o ângulo efetivo do feixe de 25 graus para talvez 5-10 graus, concentrando a potência emitida num feixe mais estreito para aumentar a intensidade à distância.

4. Verificação Térmica:Calcule a potência média: P_média= V_F* I_FP* ciclo de trabalho. Com um ciclo de trabalho de 0,3%, P_média≈ 1,8V * 1A * 0,003 = 5,4mW, bem dentro do limite de dissipação de 120mW, garantindo que não há sobreaquecimento.

10. Introdução ao Princípio de Funcionamento

O LTE-3226 é um díodo emissor de luz (LED). A sua operação baseia-se na eletroluminescência numa junção p-n de semicondutor. Quando uma tensão direta que excede o potencial interno da junção (aproximadamente 1,6V para este material) é aplicada, eletrões da região n e lacunas da região p são injetados na região ativa. Quando estes portadores de carga se recombinam, libertam energia na forma de fotões (luz). Os materiais semicondutores específicos usados (tipicamente arseneto de gálio e alumínio - AlGaAs) determinam o comprimento de onda dos fotões emitidos, que neste caso está na gama do infravermelho de 850nm. O pacote de epóxi transparente atua como uma lente, moldando o feixe de saída.

11. Tendências Tecnológicas

No campo dos emissores infravermelhos, as tendências gerais incluem:

Aumento da Eficiência:Desenvolvimento de materiais e estruturas para produzir mais potência óptica (lúmens ou fluxo radiante) por unidade de potência elétrica de entrada (watts), reduzindo a geração de calor e o consumo de energia.

Maior Velocidade:Otimização para taxas de modulação mais rápidas para suportar velocidades de transmissão de dados mais elevadas em aplicações de comunicação óptica.

Miniaturização:Movimento em direção a pacotes de dispositivos de montagem em superfície (SMD) para montagem automatizada e fatores de forma menores, embora pacotes radiais com terminais como o de 5mm permaneçam populares para prototipagem e certas aplicações de alta potência/legado.

Diversificação do Comprimento de Onda:Embora 850nm e 940nm sejam padrões, outros comprimentos de onda estão a ser desenvolvidos para aplicações de sensoriamento específicas (ex.: deteção de gases, monitorização biomédica). O LTE-3226, como um dispositivo de 850nm, permanece um componente mainstream devido à sua compatibilidade com detetores de silício.