Ficha Técnica de LED IR em Pacote 1206 - Dimensões 3.2x1.6x1.1mm - Tensão 1.7V - Potência 110mW - Infravermelho 940nm - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O IR11-21C/L491/TR8 é um díodo emissor de infravermelho de montagem em superfície (SMD) encapsulado em um pacote miniatura 1206. Ele é projetado com um encapsulamento plástico transparente que apresenta uma lente interna plana na vista superior. A função principal deste dispositivo é emitir luz infravermelha em um comprimento de onda de pico de 940nm, otimizado espectralmente para compatibilidade com fotodetectores e fototransistores comuns de base de silício. Isso o torna um componente ideal para aplicações de detecção e sensoriamento sem contato.

1.1 Vantagens Principais

• Design Compacto:A pequena pegada SMD 1206 de dupla extremidade permite montagem em PCB de alta densidade, economizando espaço valioso na placa.
• Alta Confiabilidade:Projetado para desempenho consistente e estabilidade de longo prazo em várias condições operacionais.
• Eficiência Óptica:A lente interna integrada fornece um ângulo de visão controlado de 80 graus, melhorando a direcionalidade da luz.
• Conformidade Ambiental:O produto é livre de chumbo, em conformidade com RoHS, REACH da UE e padrões livres de halogênio (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Amigável à Cadeia de Suprimentos:Fornecido em fita de 8mm em carretéis de 7 polegadas de diâmetro, compatível com equipamentos de montagem pick-and-place automatizados.

1.2 Aplicações Alvo

Este LED infravermelho destina-se principalmente ao uso como fonte de luz em sistemas de sensores infravermelhos montados em PCB. Aplicações típicas incluem sensores de proximidade, detecção de objetos, interruptores sem contato e codificadores ópticos onde é necessária emissão infravermelha confiável.

2. Especificações Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os seguintes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob estas condições não é garantida.

• Corrente Direta Contínua (I_F):65 mA
• Tensão Reversa (V_R):5 V
• Temperatura de Operação (T_opr):-25°C a +85°C
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +85°C
• Temperatura de Soldagem (T_sol):260°C por ≤ 5 segundos
• Dissipação de Potência (P_d):110 mW a ou abaixo de 25°C de temperatura ambiente livre

2.2 Características Eletro-Ópticas (T_a= 25°C)

Estes parâmetros definem o desempenho típico do dispositivo sob condições de teste especificadas.

• Intensidade Radiante (I_e):1,0 mW/sr (Mín), 2,8 mW/sr (Típ) em I_F= 20mA
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):940 nm (Típ)
• Largura de Banda Espectral (Δλ):30 nm (Típ)
• Tensão Direta (V_F):1,3 V (Mín), 1,7 V (Típ)
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):80 graus (Típ)
• Corrente Reversa (I_R):10 µA (Máx) em V_R= 5V

3. Análise de Curvas de Desempenho

3.1 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente

A Figura 1 ilustra a curva de derating para a corrente direta máxima permitida em função da temperatura ambiente. O dispositivo pode suportar os 65mA completos apenas até aproximadamente 25°C. À medida que a temperatura aumenta, a corrente máxima deve ser reduzida linearmente para evitar superaquecimento e garantir confiabilidade, chegando a zero em torno de 100°C. Este gráfico é crítico para o gerenciamento térmico no projeto da aplicação.

3.2 Distribuição Espectral

A Figura 2 mostra a intensidade radiante relativa em função do comprimento de onda. A curva está centrada no comprimento de onda de pico típico de 940nm com uma largura total à meia altura (FWHM) característica de aproximadamente 30nm. Esta banda estreita garante acoplamento eficiente com detectores de silício, que têm sensibilidade de pico na região do infravermelho próximo.

3.3 Intensidade Relativa vs. Corrente Direta

A Figura 3 descreve a relação entre a intensidade radiante relativa e a corrente direta. A intensidade da luz de saída aumenta com a corrente de forma geralmente linear dentro da faixa de operação recomendada. Esta característica permite um controle de brilho simples, analógico ou baseado em PWM, em sistemas de sensoriamento.

3.4 Corrente Direta vs. Tensão Direta

A Figura 4 é a curva característica corrente-tensão (I-V). Ela mostra a relação exponencial típica de um díodo. A tensão direta é relativamente baixa, em torno de 1,7V a 20mA, o que contribui para um menor consumo de energia no sistema.

3.5 Diagrama de Radiação

A Figura 5 apresenta a intensidade radiante relativa em função do deslocamento angular do eixo central (ângulo de visão). O padrão é aproximadamente Lambertiano, com a intensidade caindo para metade do seu valor de pico em aproximadamente ±40 graus do centro, confirmando o ângulo de visão total de 80 graus. Este padrão é importante para determinar a área de cobertura da luz IR emitida.

4. Informações Mecânicas e de Embalagem

4.1 Dimensões do Pacote

O dispositivo está em conformidade com o contorno padrão do pacote 1206 (3216 métrico). As dimensões principais são as seguintes:

• Comprimento (L):3,20 mm ± 0,10 mm
• Largura (W):1,60 mm ± 0,10 mm
• Altura (H):1,10 mm ± 0,10 mm

Desenhos mecânicos detalhados com recomendações de padrão de solda são fornecidos na ficha técnica para referência de layout de PCB. O design de pad sugerido garante soldagem adequada e estabilidade mecânica.

4.2 Identificação de Polaridade

O cátodo é tipicamente marcado no corpo do dispositivo. Consulte o desenho do pacote para o esquema de marcação exato para garantir a orientação correta durante a montagem.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

5.1 Armazenamento e Manuseio

Os LEDs são sensíveis à umidade. Eles devem ser armazenados em sua bolsa à prova de umidade original a 10°C a 30°C e <90% de UR antes do uso. A vida útil na prateleira é de um ano. Uma vez aberta a bolsa, a "vida útil no chão de fábrica" é de 168 horas (7 dias) quando armazenada a 10°C a 30°C e ≤ 60% de UR. Dispositivos que excederam este prazo requerem secagem (por exemplo, 96 horas a 60°C ± 5°C, <5% de UR) antes da soldagem por refluxo.

5.2 Perfil de Soldagem por Refluxo

É recomendado um perfil de soldagem por refluxo sem chumbo. A temperatura de pico não deve exceder 260°C, e o tempo acima de 240°C deve ser controlado. O refluxo não deve ser realizado mais de duas vezes no mesmo dispositivo. Evite estressar o componente durante o aquecimento e não deforme a PCB após a soldagem.

5.3 Soldagem Manual e Retrabalho

Se a soldagem manual for necessária, use um ferro de soldar com temperatura da ponta abaixo de 350°C e potência nominal inferior a 25W. O tempo de contato por terminal deve ser limitado a 3 segundos. Para retrabalho, sugere-se um ferro de soldar de duas pontas para aquecer simultaneamente ambos os terminais e evitar estresse térmico. O impacto do retrabalho nas características do dispositivo deve ser verificado antecipadamente.

6. Informações de Embalagem e Pedido

6.1 Especificações da Fita e Carretel

Os componentes são fornecidos em fita transportadora embutida de 8mm de largura enrolada em carretéis de 7 polegadas de diâmetro. Cada carretel contém 2000 peças. As dimensões da fita transportadora (passo do bolso, largura, etc.) são especificadas para garantir compatibilidade com equipamentos padrão de montagem SMD.

6.2 Informações da Etiqueta

A etiqueta do carretel inclui informações críticas como número da peça (P/N), número do lote (LOT No.), quantidade (QTY), comprimento de onda de pico (HUE), classificação (CAT) e nível de sensibilidade à umidade (MSL).

7. Considerações de Projeto para Aplicação

7.1 Limitação de Corrente

Crítico:Um resistor limitador de corrente externo deve sempre ser usado em série com o LED. A tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo, o que significa que diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Sem um resistor, um pequeno aumento na tensão pode causar um grande aumento, potencialmente destrutivo, na corrente (fuga térmica). O valor do resistor deve ser calculado com base na tensão de alimentação (V_CC), na corrente direta desejada (I_F) e na tensão direta típica (V_F) usando a Lei de Ohm: R = (V_CC- V_F) / I_F.

7.2 Projeto Óptico

Considere o ângulo de visão de 80 graus ao projetar lentes, aberturas ou guias de luz para o sistema sensor. O diagrama de radiação afetará o alcance de sensoriamento e o campo de visão. Para detecção de longo alcance, ópticas colimadoras externas podem ser necessárias para focar a luz emitida.

7.3 Emparelhamento com Detector

A saída de 940nm deste LED é otimamente correspondida à resposta espectral de fotodiodos e fototransistores de silício. Certifique-se de que o detector selecionado seja sensível nesta região de comprimento de onda para máxima relação sinal-ruído do sistema.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado aos LEDs IR antigos de furo passante, esta versão SMD 1206 oferece vantagens significativas em miniaturização e adequação para fabricação automatizada. Seus principais diferenciais dentro da categoria de LEDs IR SMD são a combinação de uma intensidade radiante relativamente alta (2,8 mW/sr típico) com uma pegada 1206 padrão e amplamente adotada, e sua conformidade com regulamentações ambientais rigorosas. A lente plana integrada fornece uma saída óptica consistente em comparação com dispositivos sem lente interna.

9. Perguntas Frequentes (FAQ)

9.1 Por que um resistor limitador de corrente é obrigatório?

LEDs são dispositivos acionados por corrente, não por tensão. Sua característica I-V é exponencial. Operá-los diretamente a partir de uma fonte de tensão, mesmo uma próxima de sua V_F nominal, pode levar a um fluxo de corrente descontrolado, aquecimento rápido e falha imediata. O resistor em série fornece um método linear e estável para definir a corrente de operação.

9.2 O que acontece se as diretrizes de sensibilidade à umidade não forem seguidas?

A umidade absorvida no pacote plástico pode vaporizar rapidamente durante o processo de soldagem por refluxo em alta temperatura. Isso pode causar delaminação interna, rachaduras no pacote ("efeito pipoca") ou danos às ligações de fio, levando a falha imediata ou redução da confiabilidade de longo prazo.

9.3 Este LED pode ser usado para transmissão de dados?

Embora emita luz modulada, seu projeto primário é para aplicações de sensoriamento. Sua velocidade de comutação normalmente não é especificada nesta ficha técnica. Para transmissão de dados de alta velocidade (por exemplo, controles remotos IR), devem ser selecionados LEDs especificamente caracterizados para tempos de resposta rápidos.

10. Exemplo Prático de Projeto

Cenário:Projetando um sensor de proximidade simples usando este LED IR e um fototransistor de silício.

1. Circuito de Acionamento:Conecte o ânodo do LED a uma fonte de 5V via um resistor limitador de corrente. Para um I_F alvo de 20mA e V_F de 1,7V, calcule R = (5V - 1,7V) / 0,02A = 165Ω. Use o valor padrão mais próximo (por exemplo, 160Ω ou 180Ω). Um transistor ou pino GPIO de microcontrolador pode ligar/desligar o LED.
2. Circuito de Detecção:Posicione o fototransistor nas proximidades. Quando um objeto reflete a luz IR de volta para o detector, sua corrente de coletor aumenta. Esta corrente pode ser convertida em uma tensão usando um resistor de carga e alimentada em um comparador ou ADC de microcontrolador para detectar a presença do objeto.
3. Layout:Posicione o LED e o detector próximos um do outro na PCB, mas garanta que barreiras físicas ou separadores ópticos sejam usados para evitar crosstalk direto (luz do LED indo diretamente para o detector sem reflexão).

11. Princípio de Funcionamento

Um LED infravermelho é um díodo semicondutor de junção p-n. Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons da região n se recombinam com lacunas da região p na região ativa. Este processo de recombinação libera energia na forma de fótons (luz). A composição específica do material (GaAlAs neste caso) determina a energia da banda proibida, que define o comprimento de onda dos fótons emitidos, aqui no espectro infravermelho a 940nm. A lente interna molda a luz emitida em um padrão de radiação específico.

12. Tendências Tecnológicas

A tendência em componentes infravermelhos para sensoriamento continua em direção a maior integração, pacotes menores e eficiência aprimorada. Há uma demanda crescente por LEDs IR com larguras de banda espectral mais estreitas e maior potência de saída para aplicações de longo alcance como LiDAR e sensoriamento de tempo de voo (ToF). Além disso, a integração do emissor IR e do detector em um único módulo simplifica o projeto do sistema. A conformidade ambiental e regulatória continua sendo um fator crítico para todos os componentes eletrônicos.