Folha de Dados Técnicos do Emissor Infravermelho LTE-4238R - Pacote Transparente - Comprimento de Onda de Pico 880nm - Tensão Direta 1.8V

13. Tendências e Contexto Tecnológico

O LTE-4238R é um emissor infravermelho (IR) miniaturizado e de baixo custo, projetado para aplicações optoeletrônicas. Sua função principal é emitir luz infravermelha em um comprimento de onda específico, tipicamente para uso em sistemas de sensoriamento, detecção e comunicação onde uma fonte de luz invisível é necessária. O dispositivo é encapsulado em um pacote plástico transparente de visão frontal, permitindo uma transmissão de luz eficiente. Uma vantagem fundamental deste componente é o seu casamento mecânico e espectral com séries específicas de fototransistores (como a série LTR-3208), o que simplifica o projeto de pares emissor-receptor e garante desempenho ideal em aplicações de sensoriamento. Isto o torna adequado para mercados envolvendo detecção de objetos, sensoriamento de proximidade, interruptores sem contato e links de dados ópticos básicos.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites além dos quais danos permanentes ao dispositivo podem ocorrer. O LTE-4238R pode dissipar até 150 mW de potência. Suporta uma corrente direta de pico de 2 Amperes em condições pulsadas (300 pulsos por segundo, largura de pulso de 10 microssegundos), enquanto a corrente direta contínua máxima é de 100 mA. O dispositivo pode suportar uma tensão reversa de até 5 Volts. A faixa de temperatura operacional é de -40°C a +85°C, e pode ser armazenado em ambientes de -55°C a +100°C. Para montagem, os terminais podem ser soldados a 260°C por no máximo 5 segundos, desde que o ponto de solda esteja a pelo menos 1,6mm do corpo do encapsulamento.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são especificados a uma temperatura ambiente (T_A) de 25°C e uma corrente direta de teste (I_F) de 20mA, que serve como ponto de operação padrão. A intensidade radiante (I_E), uma medida da potência óptica emitida por ângulo sólido, tem um valor típico de 4,81 mW/sr. A incidência radiante na abertura (E_e), representando a densidade de potência, é tipicamente 0,64 mW/cm². O dispositivo emite luz em um comprimento de onda de pico (λ_Pico) de 880 nanômetros, que está no espectro do infravermelho próximo. A largura de banda espectral, definida como a meia-largura (Δλ), é de 50 nm, indicando a dispersão dos comprimentos de onda em torno do pico. A tensão direta (V_F) tipicamente varia de 1,3V a 1,8V a 20mA. A corrente reversa (I_R) é no máximo 100 µA quando um viés reverso de 5V é aplicado. O ângulo de visão (2θ_1/2), onde a intensidade radiante cai para metade do seu valor máximo, é de 20 graus, definindo um feixe relativamente estreito.

3. Explicação do Sistema de Binning

A folha de dados indica que os dispositivos são "SELECIONADOS PARA FAIXAS ESPECÍFICAS DE INTENSIDADE ON-LINE E INTENSIDADE RADIANTE." Isto implica um processo de binning ou classificação baseado em parâmetros de saída óptica medidos. Embora códigos de bin específicos não sejam listados neste excerto, o binning típico para tais emissores envolve agrupar componentes de acordo com sua intensidade radiante (I_E) e, por vezes, tensão direta (V_F) para garantir consistência no desempenho da aplicação. Os projetistas devem consultar o fabricante para obter especificações detalhadas de binning para selecionar componentes que atendam aos requisitos precisos de intensidade para sua aplicação.

4. Análise de Curvas de Desempenho

A folha de dados inclui várias curvas características típicas. A Figura 1 mostra a Distribuição Espectral, traçando a intensidade radiante relativa em função do comprimento de onda. Ela confirma o pico em 880nm e a meia-largura de 50nm. A Figura 2 ilustra a relação entre Corrente Direta e Temperatura Ambiente, mostrando como a corrente contínua máxima permitida diminui à medida que a temperatura aumenta para permanecer dentro do limite de dissipação de potência. A Figura 3 é a curva Corrente Direta vs. Tensão Direta (curva I-V), demonstrando a característica exponencial do diodo. A Figura 4 mostra como a Intensidade Radiante Relativa varia com a Temperatura Ambiente, tipicamente mostrando uma diminuição na saída conforme a temperatura sobe. A Figura 5 traça a Intensidade Radiante Relativa em função da Corrente Direta, mostrando a relação quase linear entre a corrente de acionamento e a saída de luz dentro da faixa de operação. Finalmente, a Figura 6 é o Diagrama de Radiação, um gráfico polar que descreve a distribuição espacial da luz emitida, confirmando o ângulo de visão de 20 graus.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O dispositivo utiliza um pacote plástico miniaturizado de visão frontal. Notas dimensionais importantes incluem: todas as dimensões estão em milímetros (com polegadas entre parênteses), a tolerância padrão é ±0,25mm salvo indicação em contrário, a protrusão máxima da resina sob o flange é de 1,0mm, e o espaçamento dos terminais é medido no ponto onde eles saem do encapsulamento. O desenho dimensional exato é referenciado, mas não detalhado completamente no texto fornecido.

5.2 Identificação de Polaridade

Para um LED infravermelho, o terminal mais longo é tipicamente o ânodo (positivo), e o terminal mais curto é o cátodo (negativo). O encapsulamento também pode ter um lado achatado ou outra marcação próxima ao cátodo. A polaridade correta deve ser observada durante a montagem do circuito para evitar danos.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A especificação máxima absoluta define a temperatura de soldagem dos terminais: 260°C por no máximo 5 segundos, com a condição de que isso seja aplicado a pelo menos 1,6mm (0,063") do corpo do encapsulamento. Isto é crítico para evitar danos térmicos ao chip semicondutor e à encapsulação plástica. Para soldagem por refluxo, recomenda-se um perfil padrão com temperatura de pico não excedendo 260°C e controle cuidadoso do tempo acima do líquido. O dispositivo deve ser armazenado em um ambiente seco e antiestático antes do uso. Informações sobre o nível de sensibilidade à umidade (MSL), se aplicável, devem ser obtidas do fabricante.

7. Informações de Embalagem e Pedido

O número da peça é LTE-4238R. A folha de dados referencia um número de especificação (DS-50-98-0043) e uma revisão (C). Detalhes específicos de embalagem (por exemplo, dimensões da fita e carretel, quantidade por carretel) não são fornecidos neste excerto. Os códigos "BNS-OD-C131/A4" e "BNS-OD-FC001/A4" provavelmente se referem a números internos de controle de documentos. Para pedidos, o número de peça base LTE-4238R é usado, e quaisquer códigos de binning ou seleção especial seriam anexados de acordo com o sistema do fabricante.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

O LTE-4238R é ideal para aplicações que requerem uma fonte de IR casada. Seu uso principal é em conjunto com um fototransistor espectralmente casado (como a série LTR-3208) para formar um interruptor óptico ou sensor de objeto reflexivo. Aplicações comuns incluem detecção de papel em impressoras e copiadoras, sensoriamento de fenda ou borda, contagem de objetos, detecção de proximidade em eletrodomésticos e interruptores simples sem contato. O pacote transparente o torna adequado para aplicações onde o emissor pode ser visível, embora a luz de 880nm seja em grande parte invisível ao olho humano.

8.2 Considerações de Projeto

1. Limitação de Corrente:Um LED IR é um dispositivo acionado por corrente. Sempre use um resistor limitador de corrente em série calculado com base na tensão de alimentação (V_CC), na tensão direta do LED (V_F~1,8V máx.) e na corrente direta desejada (I_F). Não exceda a classificação de corrente contínua de 100mA. Para operação pulsada, garanta que a largura do pulso e o ciclo de trabalho permaneçam dentro dos limites especificados para evitar superaquecimento.
2. Gerenciamento Térmico:A classificação de dissipação de potência de 150 mW não deve ser excedida. Em temperaturas ambientes mais altas, reduza a corrente direta máxima permitida conforme mostrado nas curvas características.
3. Alinhamento Óptico:Para melhor desempenho em um sistema de sensor pareado, garanta um alinhamento mecânico preciso entre o emissor e o detector. O ângulo de visão estreito de 20 graus auxilia na direcionalidade, mas requer um posicionamento cuidadoso.
4. Imunidade à Luz Ambiente:Embora o fotodetector casado ajude, projetar anteparos ópticos ou usar sinais IR modulados pode melhorar a imunidade à interferência da luz ambiente em aplicações de sensoriamento.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A característica diferenciadora fundamental do LTE-4238R é seu casamento mecânico e espectral explícito com uma série específica de fototransistores. Isto garante eficiência de acoplamento ideal e simplifica o processo de projeto para sensores ópticos, pois o par é caracterizado para trabalhar em conjunto. Comparado a emissores IR genéricos, este casamento pode levar a maior sensibilidade, maior alcance ou desempenho mais consistente na aplicação final. O pacote transparente oferece eficiência de transmissão ligeiramente maior em comparação com pacotes coloridos, maximizando a saída de luz. Seu tamanho miniaturizado o torna adequado para projetos com restrições de espaço.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

P: Qual é o propósito do comprimento de onda de pico ser 880nm?
R: 880nm está na faixa do infravermelho próximo. É invisível ao olho humano, tornando-o discreto para aplicações de sensoriamento. Também se alinha bem com a sensibilidade de pico de fotodetectores de silício (como fototransistores), garantindo detecção eficiente.

P: Posso acionar este LED diretamente de um pino de um microcontrolador?
R: Depende da capacidade de fornecimento de corrente do pino. Um pino típico de MCU pode fornecer 20-25mA, o que está dentro da faixa de operação. No entanto, você DEVE incluir um resistor limitador de corrente em série. Nunca conecte um LED diretamente a uma fonte de tensão ou a um pino sem controle de corrente.

P: Como interpreto o "Ângulo de Visão" de 20 graus?
R: Este é o ângulo total no qual a intensidade da luz emitida é pelo menos metade do seu valor máximo (no eixo). Um ângulo de 20 graus é relativamente estreito, produzindo um feixe mais focado em comparação com emissores de ângulo amplo. Isto é benéfico para aplicações de longo alcance ou alinhamento preciso.

P: O que significa "espectralmente casado"?
R: Significa que o espectro de emissão do LTE-4238R (centrado em 880nm) é projetado para sobrepor-se de forma ideal com a curva de resposta espectral do fototransistor especificado. Isto maximiza a quantidade de luz emitida que o detector pode realmente "ver" e converter em um sinal elétrico.

11. Exemplos Práticos de Projeto e Uso

Exemplo 1: Sensor de Detecção de Objeto:Posicione o LTE-4238R e seu fototransistor casado frente a frente através de uma abertura. Quando um objeto passa pela abertura, ele interrompe o feixe de IR, causando uma mudança na saída do fototransistor. Este circuito simples pode ser usado para contar objetos em uma esteira transportadora ou detectar a presença de papel em uma bandeja de impressora. A corrente através do LED pode ser definida para 20mA usando um resistor: R = (V_CC- V_F) / I_F. Para uma alimentação de 5V e V_F de 1,6V, R = (5 - 1,6) / 0,02 = 170 Ohms (use um resistor padrão de 180 Ohms).

Exemplo 2: Sensor Reflexivo:Monte o emissor e o detector lado a lado, direcionados para um ponto comum. A luz IR do emissor reflete em uma superfície (como um objeto branco ou uma fita reflexiva) e é detectada pelo fototransistor. Esta configuração pode detectar a proximidade de um objeto ou ler padrões codificados. O ângulo de visão estreito ajuda a minimizar a interferência entre o emissor e o detector nesta configuração próxima.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Um emissor infravermelho como o LTE-4238R é um diodo semicondutor. Quando polarizado diretamente (tensão positiva aplicada ao ânodo em relação ao cátodo), elétrons e lacunas se recombinam na região ativa do material semicondutor (tipicamente baseado em arseneto de gálio, GaAs). Este processo de recombinação libera energia na forma de fótons (partículas de luz). A composição e estrutura específicas do material semicondutor determinam o comprimento de onda dos fótons emitidos, que neste caso está centrado em 880nm no espectro infravermelho. O encapsulamento epóxi transparente encapsula e protege o chip semicondutor enquanto permite que a luz gerada escape eficientemente.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

Emissores infravermelhos permanecem componentes fundamentais na optoeletrônica. Tendências neste campo incluem o desenvolvimento de emissores com maior intensidade radiante e eficiência a partir de pacotes menores, permitindo sensores mais potentes ou de maior alcance. Há também um movimento em direção a pacotes de dispositivo de montagem em superfície (SMD) para montagem automatizada, embora pacotes de orifício passante como este ainda sejam amplamente usados para prototipagem e certas aplicações. A integração é outra tendência, com módulos combinados emissor-detector se tornando mais comuns, simplificando ainda mais o projeto do sistema. O princípio subjacente da eletroluminescência em semicondutores está bem estabelecido, mas os avanços na ciência dos materiais continuam a melhorar o desempenho, confiabilidade e custo-benefício.