Ficha Técnica de LED Emissor de Infravermelhos 850nm SMD - Comprimento de Onda de Pico 850nm - Tensão Direta 1.4V - Intensidade Radiante 20mW/sr - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um componente emissor de infravermelhos discreto, concebido para aplicações de tecnologia de montagem em superfície (SMT). O dispositivo é um díodo emissor de infravermelhos (IRED) de 850nm, construído com um sistema de material de AlGaAs, encapsulado numa embalagem padrão EIA com uma lente de cúpula preta para uma distribuição de luz controlada. Foi concebido para oferecer um desempenho fiável em ambientes de montagem automatizada.

A função principal deste componente é converter eficientemente corrente elétrica em luz infravermelha num comprimento de onda de pico de 850 nanómetros. Este comprimento de onda é comummente utilizado em aplicações onde a emissão de luz visível é indesejável, ou onde é necessária compatibilidade com fotodetetores de silício (que têm alta sensibilidade em torno de 850-940nm). O produto está em conformidade com as diretivas RoHS e é classificado como um produto ecológico.

1.1 Características Principais e Aplicações

O emissor de infravermelhos é caracterizado por várias funcionalidades-chave que o tornam adequado para a fabricação eletrónica moderna:

• Compatibilidade com processos de soldadura por refluxo infravermelho, essencial para a montagem de PCB em grande volume.
• Embalado em fita de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro para utilização com equipamento automático de pick-and-place.
• Apresenta um design de visão superior com uma lente de cúpula preta, proporcionando um ângulo de visão típico (2θ1/2) de 20 graus para emissão direcionada.
• O comprimento de onda de emissão de pico (λp) é especificado em 850nm.

Principais Áreas de Aplicação:O componente destina-se principalmente a ser utilizado como emissor de infravermelhos em sistemas que requerem comunicação ou deteção por luz não visível. As aplicações típicas incluem, mas não se limitam a, unidades de telecomando para eletrónica de consumo, ligações de transmissão de dados sem fios por infravermelhos de curto alcance e sistemas de sensores infravermelhos montados em PCB, como sensores de proximidade ou interruptores óticos.

2. Especificações Máximas Absolutas

A operação do dispositivo para além destes limites pode causar danos permanentes. Todas as especificações são definidas a uma temperatura ambiente (TA) de 25°C.

• Dissipação de Potência (PD):100 mW
• Corrente Direta de Pico (IFP):800 mA (em condições de pulso: 300 pulsos por segundo, largura de pulso de 10μs)
• Corrente Direta Contínua (IF):60 mA
• Tensão Reversa (VR):5 V
• Gama de Temperatura de Operação (Topr):-40°C a +85°C
• Gama de Temperatura de Armazenamento (Tstg):-55°C a +100°C
• Soldadura por Refluxo Infravermelho:É permitida uma temperatura de pico máxima de 260°C durante 10 segundos.

Estas especificações definem os limites operacionais para uma vida útil fiável do dispositivo. Exceder a corrente direta contínua ou a dissipação de potência gerará calor excessivo, podendo levar a uma degradação acelerada da junção semicondutora. A especificação de tensão reversa é crítica para proteger o LED de descargas eletrostáticas (ESD) ou de ligação incorreta da polaridade num circuito.

3. Características Elétricas e Óticas

Os seguintes parâmetros são garantidos a uma temperatura ambiente de 25°C, nas condições de teste especificadas. Estes valores representam o desempenho típico esperado do dispositivo.

• Intensidade Radiante (I_E):20 mW/sr (Típico) a uma corrente direta (I_F) de 20mA. A tolerância de teste para esta medição é de ±15%.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_Pico):850 nm (Típico) a I_F= 20mA.
• Largura Espectral a Meia Altura (Δλ):50 nm (Típico) a I_F= 20mA. Isto indica a largura de banda espectral onde a intensidade radiante é pelo menos metade do seu valor de pico.
• Tensão Direta (V_F):1.4 V (Típico), com um máximo de 1.7 V a I_F= 20mA.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA (Máximo) a uma tensão reversa (V_R) de 5V.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):20 graus (Típico). θ_1/2é definido como o ângulo fora do eixo onde a intensidade radiante cai para metade do seu valor no eixo ótico (0 graus).

A tensão direta é um parâmetro crucial para o desenho do circuito, pois determina a queda de tensão no LED e é necessária para calcular o valor da resistência limitadora de corrente. O ângulo de visão de 20 graus significa um feixe relativamente estreito, o que é benéfico para aplicações que requerem iluminação direcionada sobre uma área ou distância específica.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características que ilustram o comportamento do dispositivo em condições variáveis. Compreender estas curvas é vital para um desenho de sistema robusto.

4.1 Distribuição Espectral

A curva de distribuição espectral mostra a intensidade radiante relativa em função do comprimento de onda. Para este emissor de 850nm, a saída está centrada em torno de 850nm com uma largura a meia altura típica de 50nm. Esta característica é importante para compatibilizar o emissor com a sensibilidade espectral do fotodetetor recetor (por exemplo, fotodíodo PIN de silício ou fototransístor) para maximizar a relação sinal-ruído.

4.2 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente

Esta curva de derating mostra a corrente direta contínua máxima permitida a diminuir à medida que a temperatura ambiente aumenta. Na temperatura máxima de operação de +85°C, a corrente contínua permitida é significativamente inferior à especificação de 60mA a 25°C. Os projetistas devem utilizar esta curva para garantir que o LED não é sobrecarregado em ambientes de alta temperatura.

4.3 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva IV)

A curva IV descreve a relação não linear entre a tensão direta aplicada e a corrente resultante através do LED. A tensão direta típica de 1.4V a 20mA é mostrada nesta curva. A natureza exponencial da curva destaca porque é que os LEDs devem ser alimentados por uma fonte de corrente ou com uma resistência limitadora de corrente em série, pois uma pequena alteração na tensão pode causar uma grande alteração na corrente.

4.4 Intensidade Radiante Relativa vs. Corrente Direta

Esta curva demonstra que a saída de luz (intensidade radiante) é aproximadamente proporcional à corrente direta na sua gama normal de operação. Não é perfeitamente linear devido ao aquecimento e a outros fatores de eficiência, mas confirma que controlar a corrente é o método principal para controlar a saída de luz.

4.5 Intensidade Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente

A potência de saída de um LED diminui à medida que a sua temperatura de junção aumenta. Esta curva quantifica essa relação, mostrando a intensidade radiante relativa a diminuir à medida que a temperatura ambiente aumenta, mesmo que a corrente de acionamento seja mantida constante. Este derating térmico deve ser considerado em aplicações que requerem uma saída estável numa ampla gama de temperaturas.

4.6 Padrão de Radiação (Diagrama Polar)

O diagrama polar representa graficamente o ângulo de visão. A intensidade normalizada é traçada em função do ângulo a partir do eixo central. O diagrama para este dispositivo confirma o meio-ângulo de 20 graus, mostrando um padrão de feixe mais forte no centro e que diminui simetricamente.

5. Informações Mecânicas e da Embalagem

5.1 Dimensões de Contorno

O dispositivo está em conformidade com um contorno padrão de embalagem de montagem em superfície EIA. As dimensões principais incluem o tamanho do corpo, o espaçamento dos terminais e a altura total. Todas as dimensões são fornecidas em milímetros com uma tolerância típica de ±0.1mm, salvo indicação em contrário. A embalagem apresenta um corpo de epóxi preto com uma lente de cúpula.

5.2 Layout Sugerido para as Pastilhas de Soldadura

É fornecido um padrão de soldadura (footprint) recomendado para o desenho do PCB, de forma a garantir a formação fiável das juntas de soldadura durante o refluxo. As dimensões são 1.8mm de comprimento e 1.0mm de largura para as áreas principais das pastilhas, com um espaçamento de 1.0mm entre elas. É aconselhado utilizar um estêncil metálico para a aplicação da pasta de soldar com uma espessura de 0.1mm (4 mils) ou 0.12mm (5 mils).

5.3 Dimensões da Embalagem em Fita e Bobina

Os componentes são fornecidos em fita transportadora relevada em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. A largura da fita é de 8mm. Cada bobina contém 2000 peças. A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA 481-1-A-1994. A fita é selada com uma fita de cobertura, e o número máximo permitido de componentes em falta consecutivos numa bobina é de dois.

6. Diretrizes de Montagem, Manuseamento e Aplicação

6.1 Perfil de Soldadura e Refluxo

O dispositivo é compatível com processos de soldadura por refluxo infravermelho (IR), que é o padrão para montagem SMT. É recomendado um perfil de refluxo compatível com JEDEC para solda sem chumbo (Pb-free). Os parâmetros-chave deste perfil incluem: uma fase de pré-aquecimento a 150-200°C por até 120 segundos, seguida de um aumento de temperatura até um pico máximo de 260°C. O tempo acima de 245°C deve ser controlado, e o tempo total na temperatura de pico de 260°C não deve exceder 10 segundos. É fundamental seguir as recomendações do fabricante da pasta de soldar e realizar uma caracterização ao nível da placa, uma vez que o perfil ideal pode variar consoante a montagem específica do PCB.

Para reparação manual com ferro de soldar, a temperatura da ponta não deve exceder 300°C, e o tempo de contacto deve ser limitado a 3 segundos por junta de soldadura.

6.2 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

Quando a bolsa de barreira à humidade original (com dessecante) está selada, os componentes devem ser armazenados a 30°C ou menos e a 90% de humidade relativa (HR) ou menos. A vida útil nestas condições é de um ano. Uma vez aberta a bolsa de barreira, os componentes ficam expostos à humidade ambiente. Para armazenamento prolongado fora da embalagem original (mais de uma semana), é fortemente recomendado armazená-los num recipiente selado com dessecante ou num dessecador purgado com azoto. Se os componentes estiverem expostos a condições ambientais por mais de uma semana, é necessário um procedimento de cozedura (aproximadamente 60°C durante pelo menos 20 horas) antes da soldadura por refluxo para remover a humidade absorvida e prevenir danos de \"popcorning\" durante o refluxo.

6.3 Limpeza

Se for necessária limpeza pós-soldadura, devem ser utilizados apenas solventes à base de álcool, como o álcool isopropílico (IPA). Limpadores químicos agressivos podem danificar a lente de epóxi ou a embalagem.

6.4 Desenho do Circuito de Acionamento

Um LED é um dispositivo operado por corrente. Para garantir uma saída de luz consistente e prevenir danos, deve ser acionado por uma fonte de corrente controlada. O método mais simples e comum é utilizar uma resistência limitadora de corrente em série. O valor da resistência (R_série) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R_série= (V_fonte- V_F) / I_F, onde V_Fé a tensão direta do LED à corrente desejada I_F. Quando vários LEDs são ligados em paralelo, é altamente recomendado utilizar uma resistência limitadora de corrente separada para cada LED (como mostrado no \"Circuito A\" do documento original) para evitar a concentração de corrente e garantir um brilho uniforme, uma vez que a tensão direta pode variar ligeiramente de dispositivo para dispositivo.

6.5 Considerações e Precauções de Aplicação

Este produto foi concebido para utilização em equipamentos eletrónicos comerciais e industriais padrão, incluindo equipamento de escritório, dispositivos de comunicação e eletrodomésticos. Para aplicações que requerem uma fiabilidade excecional, onde uma falha possa colocar em risco a vida ou a saúde (por exemplo, aviação, sistemas médicos, dispositivos de segurança críticos), são essenciais uma qualificação específica e consulta com o fabricante do componente antes da sua integração no projeto. Os projetistas devem sempre operar o dispositivo dentro das suas Especificações Máximas Absolutas e condições operacionais recomendadas, considerando os cenários ambientais mais desfavoráveis para a sua aplicação.