Ficha Técnica do LED Emissor Infravermelho LTE-4238 - Comprimento de Onda 880nm - Corrente Direta 100mA - Dissipação de Potência 150mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTE-4238 é um díodo emissor de luz (LED) infravermelha (IR) de alta potência, projetado para aplicações que requerem iluminação infravermelha intensa e confiável. Sua função principal é emitir luz não visível com um comprimento de onda de pico de 880 nanômetros, tornando-o adequado para sistemas de sensoriamento, controle remoto e comutação óptica. Uma característica fundamental é o seu casamento mecânico e espectral com séries específicas de fototransistores, garantindo desempenho ideal em pares emissor-receptor para transmissão precisa de sinal.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

O dispositivo é classificado para operação dentro de limites ambientais e elétricos rigorosos para garantir longevidade e confiabilidade. A corrente direta contínua máxima é de 100 mA, com capacidade de corrente direta de pico de 2 A em condições pulsadas (300 pps, largura de pulso de 10 µs). A dissipação de potência máxima é de 150 mW a uma temperatura ambiente (T_A) de 25°C. A faixa de temperatura de operação é de -40°C a +85°C, enquanto a faixa de armazenamento se estende de -55°C a +100°C. O dispositivo pode suportar uma tensão reversa de até 5 V. Para montagem, os terminais podem ser soldados a 260°C por uma duração máxima de 5 segundos, medidos a 1,6 mm do corpo do encapsulamento.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Os parâmetros de desempenho principais são especificados a T_A=25°C e uma corrente direta (I_F) de 20 mA. A intensidade radiante (I_E) é tipicamente de 4,81 mW/sr, indicando a potência óptica de saída por ângulo sólido. A incidência radiante na abertura (E_e) é de 0,64 mW/cm². A tensão direta (V_F) varia tipicamente de 1,3V a 1,8V. As características espectrais são definidas por um comprimento de onda de emissão de pico (λ_Pico) de 880 nm e uma meia-largura espectral (Δλ) de 50 nm, definindo a estreiteza da faixa de luz emitida. A corrente reversa (I_R) é no máximo de 100 µA a uma tensão reversa (V_R) de 5V. O ângulo de visão (2θ_1/2) é de 20 graus, descrevendo a dispersão angular da radiação emitida onde a intensidade cai para metade do seu valor de pico.

3. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece vários gráficos que ilustram o comportamento do dispositivo em condições variáveis.

3.1 Distribuição Espectral

A Figura 1 mostra a intensidade radiante relativa em função do comprimento de onda. A curva está centrada em 880 nm com uma meia-largura típica de 50 nm, confirmando a natureza monocromática da saída IR, adequada para filtragem e detecção precisa.

3.2 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente

A Figura 2 descreve a redução da corrente direta máxima permitida à medida que a temperatura ambiente aumenta. Este gráfico é crítico para o projeto de gerenciamento térmico, garantindo que o dispositivo opere dentro de sua área de operação segura (SOA) em todas as condições ambientais.

3.3 Corrente Direta vs. Tensão Direta

A Figura 3 ilustra a característica IV (corrente-tensão) do díodo. Esta relação não linear é essencial para projetar o circuito de acionamento, determinando a tensão necessária para alcançar uma corrente de operação específica.

3.4 Intensidade Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente & Corrente Direta

As Figuras 4 e 5 mostram como a potência óptica de saída muda com a temperatura e a corrente de acionamento. A saída tipicamente diminui com o aumento da temperatura (Figura 4) e aumenta de forma super-linear com a corrente direta (Figura 5), destacando os compromissos entre saída, eficiência e carga térmica.

3.5 Diagrama de Radiação

A Figura 6 é um diagrama polar que mostra a distribuição espacial da luz emitida. O ângulo de visão de 20 graus é confirmado, mostrando um perfil de feixe relativamente focado, o que é vantajoso para aplicações de iluminação direcionada.

4. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

4.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo utiliza um encapsulamento padrão de LED com flange. As dimensões principais incluem o tamanho do corpo, o espaçamento dos terminais e os limites de protrusão. Todas as dimensões são fornecidas em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. O espaçamento dos terminais é medido no ponto onde eles saem do corpo do encapsulamento. É permitida uma protrusão máxima da resina sob a flange de 1,0 mm. Os engenheiros devem consultar o desenho mecânico detalhado (implícito no PDF) para o posicionamento preciso e projeto da área de montagem nas placas de circuito impresso (PCBs).

4.2 Identificação da Polaridade

Aplicam-se as convenções padrão de polaridade de LED, tipicamente indicadas por um lado plano no encapsulamento ou por terminais de comprimentos diferentes (ânodo mais longo que o cátodo). A marcação específica deve ser verificada no desenho do encapsulamento para garantir a orientação correta durante a montagem, prevenindo danos por polarização reversa.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A especificação máxima absoluta para a temperatura de soldagem dos terminais é de 260°C por 5 segundos, medidos a 1,6 mm (0,063") do corpo do encapsulamento. Esta classificação é compatível com perfis padrão de soldagem por refluxo sem chumbo (ex.: IPC/JEDEC J-STD-020). É crucial respeitar este limite para evitar danos térmicos ao chip semicondutor interno, às ligações de fio ou ao material da lente de epóxi. Recomenda-se pré-aquecimento para minimizar o choque térmico. Os dispositivos devem ser armazenados em ambiente seco e controlado de acordo com as diretrizes do nível de sensibilidade à umidade (MSL), que devem ser obtidas das instruções de manuseio do fabricante.

6. Sugestões de Aplicação

6.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este emissor IR é ideal para aplicações que incluem: codificadores ópticos e sensores de posição, transmissores de controle remoto infravermelho, detecção de objetos e sensoriamento de proximidade, cortinas de luz para automação industrial e enlaces de transmissão de dados ópticos. Seu casamento com fototransistores específicos o torna particularmente valioso em projetos de acopladores ópticos reflexivos ou transmissivos, onde o alinhamento e a resposta espectral são críticos.

6.2 Considerações de Projeto

Circuito de Acionamento:Um resistor limitador de corrente é obrigatório ao acionar com uma fonte de tensão para definir a I_Fdesejada e prevenir fuga térmica. O valor do resistor é calculado usando R = (V_fonte- V_F) / I_F. Para operação pulsada em correntes de pico altas (até 2A), é necessário um transistor de chaveamento (ex.: MOSFET) acionado por um gerador de pulsos.
Gerenciamento Térmico:O limite de dissipação de potência de 150 mW deve ser respeitado. Em altas temperaturas ambientes ou altas correntes contínuas, a temperatura da junção aumentará, potencialmente reduzindo a intensidade de saída e a vida útil do dispositivo. Um layout adequado da PCB com área de cobre suficiente para dissipação de calor pode ser necessário.
Projeto Óptico:O ângulo de visão de 20 graus fornece um feixe focalizado. Para uma cobertura mais ampla, pode ser necessária uma lente difusora. Para máxima eficiência de acoplamento com um fotodetector compatível, garanta o alinhamento mecânico adequado e considere fontes potenciais de ruído IR ambiente (luz solar, lâmpadas incandescentes).

7. Comparação e Diferenciação Técnica

The LTE-4238's primary differentiation lies in itsalta intensidade radiante (4,81 mW/sr típico)A principal diferenciação do LTE-4238 reside na suae na suaseleção específica para desempenho casado com fototransistores complementares

. Comparado a LEDs IR genéricos, esta pré-seleção garante tolerâncias mais apertadas em sistemas optoeletrônicos emparelhados, resultando em sensibilidade mais consistente, menor diafonia e melhor relação sinal-ruído. O comprimento de onda de 880 nm é um padrão comum, oferecendo um bom equilíbrio entre a sensibilidade dos fotodetectores de silício e menor visibilidade em comparação com fontes de 940 nm.

8. Perguntas Frequentes (FAQs)
P: Qual é o propósito da especificação de corrente direta de pico (2A) se a corrente contínua é de apenas 100mA?

R: A classificação de pico permite pulsos de corrente alta e muito curtos. Isto é essencial para aplicações como controles remotos ou transmissão de dados, onde alta potência óptica instantânea é necessária para alcance ou velocidade, mas a potência média (e o calor) permanece baixa.
P: Como a temperatura ambiente afeta o desempenho?

R: À medida que a temperatura aumenta, a tensão direta tipicamente diminui ligeiramente, a saída radiante diminui (como mostrado na Fig. 4) e a corrente contínua máxima permitida deve ser reduzida (Fig. 2). O projeto deve levar em conta essas variações.
P: Posso acionar este LED diretamente de um pino GPIO de um microcontrolador?_FR: Possivelmente, mas com cautela. Um pino GPIO pode fornecer 20-50mA. Você deve usar um resistor em série para limitar a corrente à I

desejada (ex.: 20mA) e garantir que a corrente total não exceda os limites do pino e do encapsulamento do microcontrolador. Para correntes mais altas ou pulsos, é necessário um transistor driver externo.
P: O que significa "espectralmente casado"?

R: Significa que o espectro de emissão deste LED IR é otimizado para se alinhar com o pico de sensibilidade espectral do seu fototransistor emparelhado. Isso maximiza a força do sinal detectado para uma determinada potência emitida.

9. Estudo de Caso Prático de ProjetoCenário: Projetando um Sensor de Proximidade.
O objetivo é detectar um objeto a até 10 cm. O sistema utiliza um emissor IR LTE-4238 e um fototransistor compatível colocados lado a lado, voltados para a mesma direção (modo de sensoriamento reflexivo).Implementação:
O LED é acionado com pulsos de 50 mA (dentro da classificação contínua) a uma frequência de 1 kHz. Um resistor limitador de corrente define este ponto de operação. O coletor do fototransistor é conectado a um resistor de pull-up e a um circuito amplificador/filtro. Quando um objeto está dentro do alcance, a luz IR reflete de volta para o fototransistor, fazendo sua tensão de coletor cair. Este sinal é então condicionado e enviado para um comparador ou ADC de um microcontrolador para acionar um evento de detecção.Cálculos Principais:_FO valor do resistor de acionamento é calculado com base em uma fonte de 5V e uma V_Fde ~1,5V: R = (5V - 1,5V) / 0,05A = 70 Ohms (use o valor padrão de 68 Ω). Dissipação de potência no LED: P = V_F* I

= 1,5V * 0,05A = 75 mW, que está bem abaixo do máximo de 150 mW a 25°C.

10. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Um LED infravermelho é um díodo semicondutor de junção p-n. Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons da região n e lacunas da região p são injetados na região da junção. Quando esses portadores de carga se recombinam, energia é liberada na forma de fótons (luz). O comprimento de onda específico de 880 nm é determinado pela energia da banda proibida dos materiais semicondutores utilizados (tipicamente arseneto de gálio e alumínio, AlGaAs). A luz emitida é incoerente e está dentro do espectro do infravermelho próximo, invisível ao olho humano, mas facilmente detectável por fotodetectores à base de silício.

11. Tendências Tecnológicas