Folha de Dados do Emissor Infravermelho LTE-S9511TS-R - Comprimento de Onda 940nm - Ângulo de Visão 18° - Tensão Direta 1.6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTE-S9511TS-R é um emissor infravermelho discreto projetado para aplicações que requerem fontes de luz infravermelha confiáveis e eficientes. Ele utiliza tecnologia de Arsenieto de Gálio (GaAs) para emitir luz em um comprimento de onda de pico de 940nm, ideal para minimizar a interferência da luz visível. O dispositivo apresenta um encapsulamento de visão lateral com lente transparente, proporcionando um ângulo de visão de meia intensidade focado de 18 graus. Isso o torna adequado para aplicações onde é necessário sinalização infravermelha direcionada. O produto está em conformidade com as normas RoHS e de produto verde, é embalado para processos de montagem automatizada e é compatível com soldagem por refluxo infravermelho.

1.1 Características Principais e Mercado-Alvo

As características primárias deste emissor IR incluem sua alta intensidade radiante, encapsulamento compacto padrão EIA e adequação para montagem automatizada em PCB. Suas vantagens centrais são seu comprimento de onda específico de 940nm, comumente usado em controles remotos de eletrônicos de consumo devido à sua baixa visibilidade e boa resposta em fotodetectores de silício, e sua configuração de visão lateral que permite emissão horizontal em uma PCB. Os mercados-alvo são principalmente eletrônicos de consumo, automação industrial e sistemas de segurança. As principais aplicações são como emissor infravermelho em unidades de controle remoto e como componente sensor montado em PCB em vários sistemas de detecção e transmissão de dados.

2. Análise dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Absolutas Máximas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A dissipação máxima de potência é de 140 mW a uma temperatura ambiente (TA) de 25°C. Ele pode suportar uma corrente direta de pico de 1 Ampere em condições pulsadas (300 pulsos por segundo, largura de pulso de 10μs), enquanto a máxima corrente direta contínua em DC é de 70 mA. O dispositivo pode suportar uma tensão reversa de até 5 Volts. A faixa de temperatura de operação é de -40°C a +85°C, e a faixa de temperatura de armazenamento é de -55°C a +100°C. A temperatura máxima de soldagem por refluxo infravermelho é de 260°C por 10 segundos.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a TA=25°C. A intensidade radiante (I_E) é de 24 mW/sr (típico) a uma corrente direta (I_F) de 20mA, com uma tolerância de teste de ±15%. O comprimento de onda de emissão de pico (λ_Pico) é de 940nm. A largura de banda espectral (Δλ), que representa a dispersão dos comprimentos de onda emitidos, é de 50nm. A tensão direta (V_F) é tipicamente 1,3V, com um máximo de 1,6V em I_F=20mA. A corrente reversa (I_R) é no máximo 10 μA a uma tensão reversa (V_R) de 5V. O ângulo de visão (2θ_1/2), onde a intensidade cai para metade do seu valor no eixo, é de 18 graus.

3. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados fornece várias curvas características que são cruciais para engenheiros de projeto. A curva de Distribuição Espectral (Fig.1) mostra a intensidade radiante relativa ao longo dos comprimentos de onda, centrada em 940nm. A curva Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente (Fig.2) ilustra como a corrente direta máxima permitida diminui com o aumento da temperatura ambiente, o que é crítico para o gerenciamento térmico. A curva Corrente Direta vs. Tensão Direta (Fig.3) mostra a característica IV do diodo. A curva Intensidade Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente (Fig.4) demonstra como a saída óptica diminui com o aumento da temperatura. A curva Intensidade Radiante Relativa vs. Corrente Direta (Fig.5) mostra a relação não linear entre a corrente de acionamento e a saída de luz. Finalmente, o Diagrama de Radiação (Fig.6) é um gráfico polar que representa visualmente o ângulo de visão de 18 graus.

4. Informações Mecânicas e de Embalagem

4.1 Contorno e Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo está em conformidade com um encapsulamento padrão EIA. O desenho de contorno fornece as dimensões críticas para o projeto da área de montagem na PCB e integração mecânica. Todas as dimensões são fornecidas em milímetros com uma tolerância geral de ±0,15mm, salvo indicação em contrário. A orientação de visão lateral é claramente indicada.

4.2 Layout dos Terminais de Solda

É fornecido um layout recomendado para os terminais de solda para garantir a formação confiável das juntas de solda durante a soldagem por refluxo ou por onda. As dimensões são otimizadas para o encapsulamento e ajudam a evitar o efeito "tombstone" ou má molhagem. É recomendada uma espessura de estêncil metálico de 0,12mm (5 mils) para a aplicação da pasta de solda.

4.3 Embalagem em Fita e Bobina

O componente é fornecido em fita transportadora de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, compatível com equipamentos padrão de pick-and-place automatizado. Cada bobina contém 1500 peças. As especificações de embalagem, incluindo dimensões dos compartimentos, largura da fita e tamanho do núcleo da bobina, seguem os padrões ANSI/EIA 481-1-A-1994. A fita é selada com uma fita de cobertura para proteger os componentes da umidade e contaminação.

5. Diretrizes de Montagem e Manuseio

5.1 Processo de Soldagem

O dispositivo é compatível com processos de soldagem por refluxo infravermelho, particularmente para ligas de solda sem chumbo (Pb-free). É fornecida uma sugestão detalhada de perfil de refluxo, enfatizando uma temperatura de pico não superior a 260°C por no máximo 10 segundos. O perfil inclui estágios de pré-aquecimento para minimizar o choque térmico. Para soldagem manual, recomenda-se uma temperatura do ferro de solda abaixo de 300°C por no máximo 3 segundos por terminal. As diretrizes enfatizam que o perfil final deve ser caracterizado para o projeto específico da PCB, componentes e pasta de solda utilizados.

5.2 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

O componente possui um Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL) de 3. Quando a bolsa original à prova de umidade com dessecante não está aberta, deve ser armazenada a ≤30°C e ≤90% de UR e usada dentro de um ano. Uma vez aberta a bolsa, os componentes devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de UR. Se expostos às condições ambientes por mais de uma semana (168 horas), é necessário um processo de secagem a 60°C por pelo menos 20 horas antes da soldagem para evitar rachaduras do tipo "popcorn" durante o refluxo.

5.3 Limpeza e Método de Acionamento

Se a limpeza for necessária após a soldagem, apenas solventes à base de álcool, como álcool isopropílico, devem ser usados. O documento enfatiza que os LEDs são dispositivos operados por corrente. Para garantir brilho uniforme ao acionar múltiplos LEDs em paralelo, um resistor limitador de corrente individual deve ser colocado em série com cada LED. Isso compensa pequenas variações na tensão direta (V_F) entre dispositivos individuais.

6. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

6.1 Cenários de Aplicação Típicos

A aplicação principal é como emissor infravermelho em controles remotos de consumo para televisores, sistemas de áudio e decodificadores. Seu comprimento de onda de 940nm é quase invisível ao olho humano, reduzindo a poluição luminosa percebida. Também é adequado para enlaces de transmissão de dados infravermelhos de curto alcance, sensores de sistemas de segurança (por exemplo, detectores de interrupção de feixe) e automação industrial onde sinalização sem contato é necessária. O encapsulamento de visão lateral é vantajoso quando o feixe IR precisa ser emitido paralelamente à superfície da PCB, como em aplicações de sensoriamento de borda ou dentro de dispositivos finos.

6.2 Considerações de Projeto

Os projetistas devem considerar o seguinte:Gerenciamento Térmico:A derating da corrente direta máxima com o aumento da temperatura ambiente (Fig.2) deve ser respeitada para garantir a longevidade.Acionamento por Corrente:Uma fonte de corrente constante ou uma fonte de tensão com um resistor em série é obrigatória. Acionar com uma simples fonte de tensão levará à fuga térmica e falha.Alinhamento Óptico:O estreito ângulo de visão de 18° requer alinhamento preciso com o fotodetector receptor ou o caminho de transmissão pretendido.Layout da PCB:Siga as dimensões recomendadas para os terminais de solda para garantir estabilidade mecânica adequada e confiabilidade da junta de solda.

6.3 Comparação e Seleção

Comparado aos LEDs IR redondos padrão de 5mm ou 3mm, este encapsulamento SMT de visão lateral economiza espaço vertical. Comparado a emissores de ângulo mais amplo, seu feixe estreito fornece maior intensidade no eixo, o que é benéfico para maior alcance ou menor consumo de energia. O comprimento de onda de 940nm, em comparação com o mais comum de 850nm, oferece menos brilho vermelho visível, o que é desejável em aplicações de consumo. Os projetistas devem selecionar este componente quando o projeto requer uma fonte IR de montagem superficial, emissão lateral com feixe focalizado para controle remoto ou sensoriamento de proximidade.

7. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico (λ_Pico) e comprimento de onda dominante (λ_d)?

R: O comprimento de onda de pico é o comprimento de onda no qual a potência óptica emitida é máxima (940nm para este dispositivo). O comprimento de onda dominante é derivado da percepção de cor e é menos relevante para dispositivos IR monocromáticos; é mais crítico para LEDs visíveis.

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

R: Não. Um pino de microcontrolador normalmente não pode fornecer 20mA de forma segura ou consistente. Você deve usar uma chave transistorizada (por exemplo, NPN ou MOSFET) controlada pelo microcontrolador para lidar com a corrente do LED, e sempre incluir um resistor limitador de corrente em série.

P: Por que a condição de armazenamento é tão rigorosa após abrir a bolsa?

R: O encapsulamento plástico absorve umidade. Durante o processo de soldagem por refluxo em alta temperatura, essa umidade retida pode vaporizar rapidamente, causando delaminação interna ou "efeito popcorn", que racha o componente e o destrói. O processo de secagem remove essa umidade absorvida.

P: Como calculo o valor do resistor em série?

R: Use a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Por exemplo, com uma fonte de 5V, uma V_Ftípica de 1,3V e uma I_Fdesejada de 20mA: R = (5 - 1,3) / 0,02 = 185 Ohms. Use o próximo valor padrão (por exemplo, 180 ou 200 Ohms) e certifique-se de que a potência nominal do resistor seja suficiente (P = I²* R).

8. Princípios Técnicos e Tendências

8.1 Princípio de Operação

Um Diodo Emissor de Infravermelho (IRED) opera com base no princípio da eletroluminescência em uma junção p-n de semicondutor. 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, eles liberam energia na forma de fótons. O comprimento de onda desses fótons é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor. O Arsenieto de Gálio (GaAs) possui uma banda proibida que corresponde à radiação infravermelha, especificamente em torno de 940nm neste dispositivo. O encapsulamento de visão lateral incorpora uma lente de epóxi moldada que molda a luz emitida no ângulo de visão especificado.

8.2 Tendências da Indústria

A tendência em componentes IR discretos é em direção a maior eficiência (mais saída radiante por unidade de entrada elétrica), tamanhos de encapsulamento menores para permitir a miniaturização dos dispositivos finais e maior compatibilidade com protocolos de transmissão de dados de alta velocidade para aplicações como IrDA. Há também um foco em melhorar a confiabilidade e consistência para os mercados automotivo e industrial. A integração do emissor com um circuito de acionamento ou um fotodetector em um único módulo é outra tendência comum, simplificando o projeto para os usuários finais. A mudança para materiais e processos sem chumbo e em conformidade com a RoHS, como visto neste componente, é um padrão universal da indústria.