Folha de Dados do Emissor e Detetor de Infravermelhos LTE-3277 - Alta Velocidade, Alta Potência, Embalagem Transparente

1. Visão Geral do Produto

O LTE-3277 é um componente optoelectrónico de alto desempenho concebido para aplicações que requerem tempos de resposta rápidos e uma saída radiante significativa. As suas principais vantagens residem na combinação de operação de alta velocidade e elevada intensidade radiante, tornando-o adequado para sistemas acionados por pulsos. O dispositivo está alojado numa embalagem transparente, o que é benéfico para aplicações onde é necessário um alinhamento ótico preciso ou uma interferência mínima da embalagem com a luz emitida/detetada. O mercado-alvo inclui automação industrial, sistemas de comunicação (como transmissão de dados por infravermelhos), aplicações de sensoriamento e sistemas de segurança onde uma sinalização ou deteção por infravermelhos fiável é crítica.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não é recomendado operar o dispositivo continuamente nestes limites ou perto deles.

• Dissipação de Potência (P_D):120 mW. Esta é a potência total máxima que o dispositivo pode dissipar sob a forma de calor em qualquer condição de operação.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):1 A. Esta especificação de corrente elevada é aplicável apenas em condições de pulsos (300 pulsos por segundo, largura de pulso de 10 µs). Destaca a capacidade do dispositivo para rajadas breves e de alta intensidade de luz.
• Corrente Direta Contínua (I_F):100 mA. Esta é a corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente ao dispositivo.
• Tensão Inversa (V_R):5 V. Exceder esta tensão no sentido inverso pode causar rutura.
• Temperatura de Operação e Armazenamento:-40°C a +85°C. Esta ampla gama garante fiabilidade em condições ambientais adversas.
• Temperatura de Soldadura dos Terminais:260°C durante 6 segundos a 1,6mm do corpo. Isto é crítico para os processos de montagem em PCB para evitar danos térmicos.

2.2 Características Elétricas e Óticas

Estes parâmetros são especificados a uma temperatura ambiente (T_A) de 25°C e definem o desempenho típico do dispositivo.

• Intensidade Radiante (I_E):20 mW/sr (Mín), 36 mW/sr (Tip) a I_F= 20mA. Mede a potência ótica emitida por unidade de ângulo sólido, indicando o seu brilho.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):865 nm (Típico). Isto coloca o dispositivo no espectro do infravermelho próximo, invisível ao olho humano mas detetável por fotodíodos de silício.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):25 nm (Típico). Indica a pureza espectral ou a largura de banda da luz emitida.
• Tensão Direta (V_F):1,45V (Tip), 1,65V (Máx) a I_F= 20mA. Esta é a queda de tensão no dispositivo quando está a conduzir.
• Variação da Tensão Direta (ΔV_F):0,4V (Máx). Definida como V_F@50mA - V_F@20mA, indica a característica de resistência dinâmica.
• Corrente Inversa (I_R):10 µA (Máx) a V_R= 5V. Esta é a corrente de fuga quando o dispositivo está polarizado inversamente.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):25° (Mín), 30° (Tip). Este é o ângulo total no qual a intensidade radiante cai para metade do seu valor de pico, definindo a dispersão do feixe.
• Centro do Chip:0 a 0,12 mm. Especifica a tolerância para a posição do semicondutor dentro da embalagem, importante para o alinhamento ótico.

3. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados fornece vários gráficos que ilustram relações-chave. Estes são essenciais para o projeto do circuito e para compreender o desempenho em condições não padrão.

3.1 Distribuição Espectral (Fig. 1)

Esta curva mostra a intensidade radiante relativa em função do comprimento de onda. Confirma o pico em aproximadamente 865 nm e a largura a meia altura de 25 nm, fornecendo informações sobre as características espectrais úteis para filtragem e seleção do recetor.

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

Esta curva de derating é crucial para a gestão térmica. Mostra como a corrente direta contínua máxima permitida diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta, garantindo que o dispositivo permanece dentro da sua área de operação segura (SOA) e dos limites de dissipação de potência.

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

Esta é a curva característica I-V padrão. Demonstra a relação exponencial entre corrente e tensão, que é fundamental para projetar o circuito de acionamento, seja em corrente constante ou pulsada.

3.4 Intensidade Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente (Fig. 4) e Corrente Direta (Fig. 5)

A Figura 4 mostra como a potência ótica de saída diminui com o aumento da temperatura para uma corrente de acionamento fixa (ex.: 20mA). Este coeficiente de temperatura é vital para aplicações que requerem uma saída estável. A Figura 5 mostra como a potência de saída aumenta com a corrente de acionamento, destacando a relação não linear e os efeitos de saturação a correntes mais elevadas.

3.5 Diagrama de Radiação (Fig. 6)

Este gráfico polar representa visualmente o ângulo de visão (2θ_1/2≈ 30°). Os círculos concêntricos representam níveis de intensidade relativa (ex.: 1,0; 0,8; 0,6...). Este diagrama é essencial para projetar sistemas óticos, lentes e para compreender a distribuição espacial da luz emitida.

4. Informações Mecânicas e de Embalagem

4.1 Dimensões da Embalagem

O dispositivo utiliza uma embalagem "through-hole" padrão. Notas dimensionais-chave da folha de dados incluem:

• Todas as dimensões estão em milímetros (polegadas fornecidas entre parênteses).
• Aplica-se uma tolerância geral de ±0,25mm(0,010") salvo indicação em contrário.
• A protrusão máxima da resina sob o flange é de 1,5mm(0,059").
• O espaçamento dos terminais é medido no ponto onde estes saem do corpo da embalagem.

O material transparente da embalagem minimiza a absorção da luz IR emitida e permite a inspeção visual do chip interno.

4.2 Identificação da Polaridade

Para uma embalagem LED padrão, o terminal mais longo denota tipicamente o ânodo (positivo), e o terminal mais curto ou um lado plano na borda da embalagem denota o cátodo (negativo). Os projetistas devem consultar o desenho específico da embalagem para uma identificação inequívoca.

5. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A especificação máxima absoluta para soldadura dos terminais é explicitamente dada: 260°C durante no máximo 6 segundos, medidos a uma distância de 1,6mm (0,063 polegadas) do corpo da embalagem. Este parâmetro é crítico para processos de soldadura por onda ou soldadura manual.

• Soldadura por Reflow:Embora não explicitamente declarado para SMD, o limite de 260°C sugere compatibilidade com muitos perfis de reflow sem chumbo, desde que a temperatura de pico e o tempo acima do líquido sejam cuidadosamente controlados para manter os terminais na interface da embalagem dentro da especificação.
• Precauções:Evitar tensão mecânica nos terminais. Utilizar alívio térmico apropriado durante a soldadura. Não exceder a temperatura e o tempo especificados.
• Condições de Armazenamento:Armazenar num ambiente seco e antiestático dentro da gama de temperatura especificada (-40°C a +85°C) para prevenir a absorção de humidade (que pode causar "popcorning" durante o reflow) e danos por descarga eletrostática.

6. Sugestões de Aplicação

6.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Transmissão de Dados por Infravermelhos:A sua capacidade de alta velocidade torna-o adequado para ligações de dados compatíveis com IrDA, comandos à distância e comunicação sem fios de curto alcance.
• Sensoriamento Industrial:Utilizado em sensores de proximidade, deteção de objetos, sistemas de contagem e deteção de bordas em automação. A embalagem transparente é vantajosa.
• Sistemas de Segurança:Pode ser usado em detetores de interrupção de feixe para alarmes de intrusão ou como fonte de luz invisível para iluminação de CCTV emparelhada com câmaras sensíveis a IR.
• Comutadores Óticos e Codificadores:O tempo de resposta rápido é ideal para detetar alterações rápidas de posição ou velocidade.

6.2 Considerações de Projeto

• Circuito de Acionamento:Para operação pulsada (utilizando a corrente de pico de 1A), é necessário um circuito de acionamento com transístor ou MOSFET de comutação rápida. Um resistor limitador de corrente é obrigatório para operação DC para evitar exceder os 100mA de corrente contínua.
• Gestão Térmica:Mesmo com uma dissipação máxima de 120mW, assegure uma área de cobre na PCB ou dissipação de calor adequada se operar perto das especificações máximas, especialmente a altas temperaturas ambientes. Consulte a curva de derating (Fig. 2).
• Projeto Ótico:O ângulo de visão de 30° e o padrão de radiação (Fig. 6) devem ser considerados ao emparelhar com lentes, aberturas ou recetores para alcançar a forma de feixe e sensibilidade de deteção desejadas.
• Emparelhamento com Recetor:Quando usado como emissor, emparelhe-o com um fotodetector (fotodíodo ou fototransístor) sensível em torno de 865 nm para um desempenho ótimo do sistema.

7. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs infravermelhos padrão, o LTE-3277 diferencia-se principalmente pelas suas capacidades dealta velocidadeealta potêncianuma embalagem transparente. Muitos LEDs IR padrão têm especificações de corrente de pico mais baixas e tempos de subida/descida mais lentos, limitando o seu uso em aplicações pulsadas de alta largura de banda. A combinação de corrente de pico de 1A e adequação para operação pulsada indica um projeto de semicondutor e embalagem otimizados para dissipação térmica rápida durante pulsos curtos, permitindo sinais mais brilhantes e rápidos.

8. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED diretamente com uma fonte de 5V?
R: Não. Deve utilizar um resistor limitador de corrente em série. Por exemplo, para obter I_F=20mA com uma V_F~1,5V a partir de uma fonte de 5V: R = (5V - 1,5V) / 0,02A = 175Ω. Utilize o próximo valor padrão (ex.: 180Ω) e verifique a dissipação de potência no resistor.

P: O que significa praticamente "disponível para operação pulsada"?
R: Significa que a junção semicondutora e a embalagem foram concebidas para suportar correntes instantâneas muito elevadas (até 1A) durante durações muito curtas (10µs) sem degradação, permitindo uma saída ótica de pico muito superior ao que a sua especificação DC sugeriria. Isto é fundamental para alcançar longo alcance ou uma elevada relação sinal-ruído em sistemas pulsados.

P: Porque é importante o ângulo de visão?
R: Determina a cobertura espacial da luz emitida. Um ângulo estreito (como 30°) produz um feixe mais focado, adequado para comunicação direcionada a longa distância. Um ângulo mais amplo é melhor para iluminação ou sensoriamento de área ampla de curto alcance.

9. Exemplo Prático de Caso de Uso

Projetar um Sensor de Proximidade:O LTE-3277 pode ser usado como emissor num sensor de proximidade reflexivo. Seria pulsado a 1A durante 10µs com um ciclo de trabalho baixo (ex.: 1%). Um fotodetector correspondente colocado nas proximidades detetaria a luz IR refletida por um objeto. O sincronismo e a amplitude do pulso detetado indicam presença e distância aproximada. A alta potência de pico garante um sinal de retorno forte, enquanto a embalagem transparente não atenua a luz emitida ou refletida. O circuito deve incluir um acionador para o pulso de alta corrente e um amplificador sensível para o sinal do detetor.

10. Princípio de Funcionamento

O LTE-3277, quando funciona como emissor de infravermelhos, opera com base no princípio da eletroluminescência numa junção p-n de semicondutor. Quando polarizado diretamente (ânodo positivo em relação ao cátodo), eletrões e lacunas são injetados através da junção. A sua recombinação liberta energia sob a forma de fotões. Os materiais semicondutores específicos utilizados (tipicamente arsenieto de gálio e alumínio - AlGaAs) são escolhidos para produzir fotões com uma energia correspondente à luz infravermelha, com um pico em torno dos 865 nm de comprimento de onda. A "alta velocidade" refere-se à taxa rápida a que a junção pode ser ligada e desligada, determinada pelo tempo de vida dos portadores e pela capacitância do circuito.

11. Tendências Tecnológicas

No campo da optoelectrónica de infravermelhos, as tendências incluem o desenvolvimento de dispositivos com velocidades de modulação ainda mais elevadas para comunicação de dados (ex.: para Li-Fi ou barramentos industriais de alta velocidade), maior eficiência energética (mais mW/sr por mA) e a integração de emissores e detetores em matrizes multi-elemento ou combinados com circuitos integrados de acionamento em módulos de sensores inteligentes. Há também uma pressão para a miniaturização em embalagens de dispositivos de montagem em superfície (SMD) mantendo ou melhorando o desempenho térmico. A tendência para embalagens transparentes suporta aplicações que requerem acoplamento ótico preciso e perda mínima de sinal.