Ficha Técnica do Emissor Infravermelho LTE-C9901 - Comprimento de Onda 940nm - Pacote 5mm - Tensão Direta 1.4V - Dissipação de Potência 100mW - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTE-C9901 é um componente emissor de infravermelhos discreto projetado para aplicações de montagem em superfície. Faz parte de uma ampla gama de soluções de infravermelhos destinadas a aplicações que requerem emissão infravermelha confiável e de alto desempenho. O dispositivo opera em um comprimento de onda de pico de 940nm, ideal para minimizar a interferência da luz visível e comumente utilizado em eletrônicos de consumo e sensoriamento industrial.

As principais vantagens deste componente incluem sua compatibilidade com equipamentos de colocação automática e processos de soldagem por refluxo infravermelho, tornando-o adequado para fabricação em grande volume. Seu design de visão superior com lente transparente proporciona um padrão de radiação amplo. O produto está em conformidade com as normas RoHS e de produto verde, garantindo responsabilidade ambiental.

O mercado-alvo para este emissor infravermelho inclui fabricantes de unidades de controle remoto para eletrônicos de consumo (TVs, sistemas de áudio, ar-condicionados), sistemas de transmissão de dados sem fio por infravermelho, alarmes de segurança e várias aplicações de sensores infravermelhos montados em PCB onde é necessária comunicação ou sensoriamento com luz não visível.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O principal parâmetro óptico é a Intensidade Radiante (I_E), especificada com um valor típico de 8,0 mW/sr a uma corrente direta (I_F) de 20mA, com um mínimo de 5,0 e um máximo de 10,0 mW/sr. Uma tolerância de ±15% se aplica à medição de teste de I_E. O comprimento de onda de emissão de pico (λ_Pico) é de 940nm, posicionando-o no espectro do infravermelho próximo. A meia largura da linha espectral (Δλ) é de 50nm, definindo a largura de banda da luz emitida. O ângulo de visão (2θ_1/2) é de 65 graus, onde θ_1/2é o ângulo fora do eixo no qual a intensidade radiante cai para metade do seu valor axial. Este ângulo amplo é adequado para aplicações que requerem ampla cobertura.

2.2 Características Elétricas

A tensão direta (V_F) é tipicamente de 1,4V em I_F= 20mA. A corrente reversa (I_R) é especificada com um máximo de 10 μA quando uma tensão reversa (V_R) de 5V é aplicada. Estes parâmetros são cruciais para o projeto do circuito, particularmente para calcular os valores do resistor em série e garantir a polarização adequada.

2.3 Classificações Absolutas Máximas e Gerenciamento Térmico

O dispositivo tem uma dissipação de potência máxima de 100 mW. A corrente direta em CC não deve exceder 60 mA. Para operação pulsada, é permitida uma corrente direta de pico de 600 mA sob condições específicas (300 pulsos por segundo, largura de pulso de 10 μs). A tensão reversa máxima é de 5V. 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. Exceder estas classificações pode causar danos permanentes. O dispositivo pode suportar soldagem por refluxo infravermelho com uma temperatura de pico de 260°C por no máximo 10 segundos, o que é padrão para processos de montagem sem chumbo (Pb-free).

3. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características típicas que são essenciais para engenheiros de projeto. A curva Corrente Direta vs. Tensão Direta (curva I-V) mostra a relação exponencial, crítica para determinar o ponto de operação e os efeitos térmicos. A curva Intensidade Radiante Relativa vs. Corrente Direta demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente, ajudando a otimizar a corrente de acionamento para a saída desejada. A curva Intensidade Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente mostra a dependência da saída com a temperatura, o que é vital para aplicações que operam em condições ambientais variáveis. O Diagrama de Radiação representa graficamente a distribuição espacial da luz infravermelha emitida, confirmando o ângulo de visão de 65 graus. Por fim, a curva de Distribuição Espectral ilustra a concentração de potência emitida em torno do comprimento de onda de pico de 940nm.

4. Informações Mecânicas e de Embalagem

4.1 Dimensões de Contorno

O componente é acondicionado em um pacote padrão EIA. Todas as dimensões críticas, incluindo tamanho do corpo, espaçamento dos terminais e altura total, são fornecidas no desenho de contorno. As tolerâncias são tipicamente ±0,1mm, salvo indicação em contrário. A embalagem é projetada para emissão de visão superior.

4.2 Layout da Ilha de Solda e Polaridade

As dimensões recomendadas para as ilhas de solda são fornecidas para garantir uma junta de solda confiável e um alinhamento adequado durante o refluxo. O ânodo e o cátodo são claramente identificados no diagrama da pegada. Respeitar estas dimensões das ilhas é crucial para evitar o efeito "tombstone" e garantir uma boa conexão térmica e elétrica.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

5.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

É incluída uma sugestão detalhada para um perfil de refluxo IR adequado para processos sem chumbo. Os parâmetros-chave incluem uma zona de pré-aquecimento (150-200°C), um tempo de pré-aquecimento (máx. 120 segundos), uma temperatura de pico (máx. 260°C) e um tempo acima do líquido (máx. 10 segundos). O perfil é baseado nos padrões JEDEC para garantir a confiabilidade do componente. É enfatizado que o perfil real deve ser caracterizado para o projeto específico da PCB, a pasta de solda e o forno utilizados.

5.2 Soldagem Manual e Limpeza

Se a soldagem manual for necessária, a temperatura do ferro de solda não deve exceder 300°C, e o tempo de contato deve ser limitado a 3 segundos por ilha. Para limpeza, são recomendados apenas solventes à base de álcool, como o álcool isopropílico.

5.3 Precauções de Armazenamento e Manuseio

Para embalagens não abertas, à prova de umidade com dessecante, o dispositivo deve ser armazenado a ≤30°C e ≤90% de Umidade Relativa (UR) e usado dentro de um ano. Uma vez que a embalagem original é aberta, as condições de armazenamento devem ser ≤30°C e ≤60% UR. Componentes expostos às condições ambientes por mais de uma semana devem ser pré-aquecidos ("baked") a aproximadamente 60°C por pelo menos 20 horas antes da soldagem para remover a umidade absorvida e evitar o "efeito pipoca" ("popcorning") durante o refluxo.

6. Embalagem e Informações de Pedido

O dispositivo é fornecido em fita transportadora de 8mm em bobinas de diâmetro de 7 polegadas, compatível com máquinas automáticas de pick-and-place. Cada bobina contém 3000 peças. A embalagem segue as especificações ANSI/EIA 481-1-A-1994. Os compartimentos vazios dos componentes são selados com uma fita de cobertura superior. O número máximo permitido de peças ausentes consecutivas na fita é de duas.

7. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Um emissor infravermelho é um dispositivo operado por corrente. Para garantir intensidade uniforme ao acionar múltiplos LEDs em paralelo, é fortemente recomendado usar um resistor limitador de corrente individual em série com cada LED (Circuito A), em vez de compartilhar um único resistor para múltiplos LEDs (Circuito B). Isso compensa as pequenas variações na tensão direta (V_F) de emissores individuais. O valor do resistor em série (R_S) pode ser calculado usando a fórmula: R_S= (V_CC- V_F) / I_F, onde V_CCé a tensão de alimentação, V_Fé a tensão direta do LED na corrente desejada I_F.

7.2 Escopo e Limitações de Aplicação

Este componente destina-se a equipamentos eletrônicos comuns, como equipamentos de escritório, dispositivos de comunicação e eletrodomésticos. Não foi projetado ou qualificado para aplicações onde alta confiabilidade é crítica para a vida ou segurança (por exemplo, aviação, suporte de vida médico, sistemas de segurança de transporte) sem consulta prévia e qualificação específica.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado aos LEDs visíveis padrão, o comprimento de onda de 940nm é invisível ao olho humano, tornando-o ideal para operação discreta. O ângulo de visão de 65 graus oferece um bom equilíbrio entre concentração do feixe e área de cobertura. O pacote SMD e a compatibilidade com soldagem por refluxo proporcionam uma vantagem significativa em relação aos LEDs infravermelhos de orifício passante em linhas de montagem automatizadas modernas, reduzindo o custo de fabricação e o espaço na placa.

9. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Qual é o propósito do comprimento de onda de 940nm?

R: 940nm está no espectro do infravermelho próximo. É amplamente invisível ao olho humano, reduzindo a poluição luminosa na aplicação. Também é bem compatível com a sensibilidade dos fotodiodos e fototransistores de silício comumente usados como receptores.

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

R: Não. Um pino de microcontrolador normalmente não pode fornecer ou drenar corrente suficiente (60mA CC máx. para este LED) e carece de margem de tensão. Você deve usar um circuito acionador, como um transistor chaveador, com um resistor limitador de corrente em série, conforme descrito nas notas de aplicação.

P: Por que o pré-aquecimento ("baking") é necessário se a embalagem foi aberta por mais de uma semana?

R: As embalagens SMD de plástico podem absorver umidade do ar. Durante o processo de soldagem por refluxo em alta temperatura, essa umidade retida pode vaporizar rapidamente, causando delaminação interna, rachaduras ou "efeito pipoca" ("popcorning"), o que destrói o componente. O pré-aquecimento remove essa umidade absorvida.

10. Exemplos Práticos de Projeto e Uso

Exemplo 1: Transmissor Simples de Controle Remoto.O LTE-C9901 pode ser usado como o elemento transmissor em um controle remoto IR. Um microcontrolador gera um sinal modulado (por exemplo, portadora de 38kHz) que chaveia um transistor que aciona o LED. O resistor em série é calculado com base na tensão da bateria (por exemplo, 3V) e na corrente de pulso desejada (por exemplo, 50mA), usando o V_Ftípico de 1,4V.

Exemplo 2: Sensor de Proximidade.Emparelhado com um fototransistor, o emissor pode criar um sensor de objeto reflexivo. O emissor emite luz IR, e um objeto nas proximidades reflete parte da luz de volta para o fototransistor. A mudança na saída do fototransistor indica a presença do objeto. O ângulo de visão de 65 graus do emissor ajuda a cobrir uma área de detecção razoável.

11. Princípio de Funcionamento

Um emissor infravermelho é um diodo semicondutor. Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam na região ativa (feita de materiais como GaAs ou AlGaAs), liberando energia na forma de fótons. A composição específica do material (neste caso, resultando em um pico de 940nm) determina o comprimento de onda (cor) da luz emitida. A intensidade radiante é diretamente proporcional à corrente direta na faixa de operação normal.

12. Tendências da Indústria

A tendência nos componentes de infravermelho é em direção a maior eficiência (mais saída radiante por unidade de entrada elétrica), tamanhos de pacote menores para layouts de PCB mais densos e maior integração. Isso inclui dispositivos com drivers embutidos, saída modulada ou pares combinados emissor-sensor em um único pacote. Há também um esforço contínuo para melhorar a confiabilidade e o desempenho em faixas de temperatura mais amplas para atender às demandas de aplicações automotivas e industriais. A mudança para a fabricação sem chumbo e em conformidade com a RoHS, como visto neste componente, é um padrão universal na indústria eletrônica.