Folha de Dados Técnicos do Emissor e Detetor de Infravermelhos LTE-R38386AS-S - Comprimento de Onda 850nm - Potência 3.6W - Tensão Direta 3.1V

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um componente discreto de infravermelhos (IR) projetado para aplicações que requerem uma fonte de luz fiável e capacidade de deteção. O dispositivo integra um emissor e um detetor de infravermelhos, operando num comprimento de onda de pico de 850 nanómetros. Foi concebido para aplicações de alto desempenho que exigem uma saída robusta e operação consistente.

A principal vantagem deste componente reside na combinação de um emissor de infravermelhos de alta potência com um detetor compatível num único encapsulamento. Esta integração simplifica o projeto para aplicações de sensoriamento por reflexão ou de proximidade. O emissor caracteriza-se por uma elevada intensidade radiante e um amplo ângulo de visão, enquanto o detetor fornece a sensibilidade necessária para a receção do sinal. O produto está em conformidade com os regulamentos ambientais, sendo um Produto RoHS e Verde.

O mercado-alvo inclui aplicações em sistemas de controlo remoto, transmissão de dados sem fios de curto alcance, sistemas de segurança e alarme, e várias formas de sensoriamento eletrónico industrial ou de consumo onde a tecnologia de infravermelhos é preferida.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação nestes limites não é garantida e deve ser evitada para um desempenho fiável a longo prazo.

• Dissipação de Potência (Pd):3.6 Watts. Esta é a quantidade máxima de potência que o dispositivo pode dissipar como calor a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder este valor fará com que a temperatura da junção suba excessivamente.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):5 Amperes. Esta é a corrente máxima permitida em condições de pulso (300 pulsos por segundo, largura de pulso de 10μs). É significativamente superior à especificação DC, aproveitando a capacidade térmica transitória do dispositivo.
• Corrente Direta DC (I_F):1 Ampere. A corrente direta contínua máxima que o emissor pode suportar.
• Tensão Reversa (V_R):5 Volts. Aplicar uma tensão reversa superior a esta pode causar a ruptura da junção semicondutora.
• Resistência Térmica (R_θJ):9 K/W. Este parâmetro indica a eficácia com que o calor viaja da junção semicondutora para o ambiente. Um valor mais baixo significa melhor dissipação de calor.
• Gama de Temperatura de Operação:-40°C a +85°C. A gama de temperatura ambiente na qual o dispositivo é especificado para operar corretamente.
• Gama de Temperatura de Armazenamento:-55°C a +100°C.
• Condição de Soldagem por Infravermelhos:O encapsulamento pode suportar uma temperatura de pico de refluxo de 260°C por um máximo de 10 segundos.

2.2 Características Elétricas e Óticas

Estes parâmetros são medidos em condições de teste padrão (Ta=25°C) e representam o desempenho típico do dispositivo.

• Intensidade Radiante (I_E):630 mW/sr (Típico) a I_F=1A. Mede a potência ótica emitida por unidade de ângulo sólido ao longo do eixo central, indicando o brilho da fonte.
• Fluxo Radiante Total (Φ_e):1340 mW (Típico) a I_F=1A. Esta é a potência ótica total emitida em todas as direções.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):850 nm (Típico). O comprimento de onda no qual a potência de saída ótica é máxima.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):50 nm (Típico). A largura do espectro de emissão a metade da intensidade máxima, indicando a pureza espectral.
• Tensão Direta (V_F):3.1 V (Típico), com uma gama de 2.5V a 3.6V a I_F=1A. A queda de tensão no dispositivo quando conduz a corrente especificada.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA (Máximo) a V_R=5V. A pequena corrente de fuga quando o dispositivo está polarizado inversamente.
• Tempo de Subida/Descida (t_r/t_f):30 ns (Típico). O tempo necessário para a saída ótica subir de 10% para 90% do seu valor máximo (ou descer de 90% para 10%). Isto determina a velocidade máxima de modulação.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):90 graus (Típico). O ângulo total no qual a intensidade radiante é metade do valor no centro (0°). Um ângulo amplo é benéfico para aplicações de cobertura ampla.

3. Análise de Curvas de Desempenho

A folha de dados fornece várias curvas características que são cruciais para compreender o comportamento do dispositivo em condições variáveis.

3.1 Distribuição Espectral

A curva de distribuição espectral mostra a intensidade radiante relativa em função do comprimento de onda. Para este dispositivo, o pico está centrado em 850nm com uma largura a meia altura típica de 50nm. Esta característica é importante para corresponder com a sensibilidade espectral do detetor emparelhado ou para garantir compatibilidade com filtros óticos no sistema.

3.2 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente

Esta curva de derating ilustra como a corrente direta DC máxima permitida diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. Para evitar exceder a temperatura máxima da junção, a corrente de acionamento deve ser reduzida quando operar em ambientes de alta temperatura. A curva normalmente mostra uma diminuição linear da corrente nominal a 25°C até zero na temperatura máxima da junção.

3.3 Corrente Direta vs. Tensão Direta

A curva I-V mostra a relação exponencial entre a corrente direta e a tensão direta. O V_Ftípico de 3.1V a 1A é um parâmetro chave para projetar o circuito de acionamento e calcular a dissipação de potência (P_d= V_F* I_F).

3.4 Intensidade Radiante Relativa vs. Corrente Direta e Temperatura

Estas curvas mostram como a potência de saída ótica muda com a corrente de acionamento e a temperatura ambiente. A saída normalmente aumenta linearmente com a corrente até um certo ponto, mas a eficiência pode cair a correntes muito altas devido ao aquecimento. A saída também diminui à medida que a temperatura sobe devido à redução da eficiência quântica interna.

3.5 Diagrama de Radiação

O padrão de radiação polar representa visualmente o ângulo de visão. O diagrama confirma o meio-ângulo de 90 graus, mostrando a intensidade relativa em vários ângulos fora do eixo. Isto é crítico para projetar a ótica e alinhar o emissor e o detetor num sistema.

4. Informações Mecânicas e de Embalagem

4.1 Dimensões do Contorno

O dispositivo é fornecido num encapsulamento de montagem em superfície. O desenho do contorno especifica todas as dimensões físicas críticas, incluindo comprimento, largura, altura, espaçamento dos terminais e posicionamento da janela ótica. As tolerâncias são tipicamente ±0.1mm, salvo indicação em contrário. É essencial consultar este desenho para o projeto da pegada na PCB.

4.2 Dimensões Sugeridas para as Ilhas de Solda

É fornecida uma pegada recomendada (land pattern) para a PCB. Isto inclui o tamanho, forma e espaçamento das ilhas de solda para garantir a formação fiável das juntas de solda durante a soldagem por refluxo e fornecer resistência mecânica adequada. Seguir estas recomendações ajuda a prevenir o efeito "tombstoning" e más conexões de solda.

4.3 Identificação da Polaridade

O cátodo está claramente marcado no desenho do encapsulamento. A polaridade correta deve ser observada durante a montagem para evitar danos no dispositivo. A embalagem em fita e bobina fornecida também mantém uma orientação consistente para a colocação automatizada.

5. Orientações para Soldagem e Montagem

5.1 Condições de Armazenamento

O dispositivo é sensível à humidade. As embalagens fechadas devem ser armazenadas a ≤30°C e ≤90% de HR, com um período de uso recomendado de um ano. Uma vez aberto o saco à prova de humidade, os componentes devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de HR. Se expostos ao ar ambiente por mais de uma semana, é necessário um processo de "bake-out" a aproximadamente 60°C durante pelo menos 20 horas antes da soldagem para remover a humidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" durante o refluxo.

5.2 Perfil de Soldagem por Refluxo

É recomendado um perfil de refluxo compatível com JEDEC. Os parâmetros-chave incluem:

• Pré-aquecimento:150–200°C por até 120 segundos no máximo para aquecer gradualmente a placa e ativar o fluxo.
• Temperatura de Pico:260°C no máximo. O tempo acima de 260°C deve ser minimizado.
• Tempo no Pico:10 segundos no máximo. O dispositivo pode suportar este perfil no máximo duas vezes.

O perfil específico deve ser caracterizado para o projeto real da PCB, a pasta de solda e o forno utilizados.

5.3 Soldagem Manual

Se for necessária soldagem manual, a temperatura da ponta do ferro de soldar não deve exceder 300°C, e o tempo de contacto deve ser limitado a 3 segundos por junta. Isto deve ser realizado apenas uma vez.

5.4 Limpeza

Se for necessária limpeza pós-soldagem, devem ser usados apenas solventes à base de álcool, como álcool isopropílico. Devem ser evitados produtos de limpeza químicos agressivos.

6. Informações de Embalagem e Encomenda

6.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os componentes são fornecidos em fita transportadora relevada enrolada em bobinas de 7 polegadas. Cada bobina contém 600 peças. A embalagem está em conformidade com as normas ANSI/EIA 481-1-A-1994. A fita tem uma cobertura selada para proteger os componentes, e as especificações permitem um máximo de dois componentes consecutivos em falta numa bobina.

6.2 Número da Peça

O número base da peça é LTE-R38386AS-S. Este número deve ser usado para encomenda e identificação.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O dispositivo destina-se a equipamentos eletrónicos comuns. Para acionar o emissor, trata-se de um dispositivo operado por corrente.O Modelo de Circuito (A)é fortemente recomendado: um resistor limitador de corrente deve ser colocado em série com cada LED quando vários dispositivos são ligados em paralelo. Isto garante uniformidade de intensidade ao compensar as variações naturais na tensão direta (V_F) entre LEDs individuais.O Modelo de Circuito (B), onde os LEDs são ligados diretamente em paralelo sem resistores individuais, é desencorajado, pois pode levar a uma grande discrepância de brilho e potencial "roubo" de corrente pelo LED com o V_F.

mais baixo.

• 7.2 Considerações de ProjetoGestão Térmica:
• Com uma dissipação de potência de até 3.6W, um projeto térmico adequado na PCB é crucial. Use uma área de cobre adequada (ilhas térmicas) ligada aos terminais do dispositivo para conduzir o calor para longe da junção.Seleção da Corrente de Acionamento:
• Escolha a corrente de operação com base na intensidade radiante necessária e no derating térmico para a temperatura ambiente máxima da aplicação. Não exceda a corrente DC máxima absoluta de 1A.Alinhamento Ótico:
• Para aplicações de sensoriamento por reflexão que utilizam tanto o emissor como o detetor, é necessário um projeto mecânico cuidadoso para alinhar o campo de visão do detetor com a área iluminada pelo emissor.Ruído Elétrico:

Para o lado do detetor, considere o potencial de ruído da luz ambiente. A folha de dados menciona que fotodíodos/transístores podem ser fornecidos com filtros para este fim, embora não seja especificado se este detetor em particular inclui um.

7.3 Limitações de Aplicação

O dispositivo não foi projetado para aplicações onde uma falha possa colocar em risco a vida ou a saúde, como aviação, controlo de transportes, sistemas médicos ou de segurança crítica. Para tais aplicações, é necessária consulta com o fabricante antes da integração no projeto.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

• Embora uma comparação direta com outros números de peça não seja fornecida nesta folha de dados, as principais características diferenciadoras deste componente podem ser inferidas:Solução Integrada:
• Combina emissor e detetor, reduzindo a contagem de peças e simplificando o alinhamento ótico em comparação com a aquisição de componentes separados.Alta Potência:
• A intensidade radiante de 630 mW/sr e a classificação de dissipação de potência de 3.6W indicam um dispositivo de alta saída, adequado para aplicações que requerem maior alcance ou sinal mais forte.Alta Velocidade:
• O tempo de subida/descida de 30 ns permite modulação de alta frequência para transmissão de dados rápida ou operação pulsada.Ângulo de Visão Ampla:

O meio-ângulo de 90 graus proporciona uma cobertura ampla, útil em sensoriamento de proximidade ou aplicações onde o alinhamento é menos crítico.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED a 1A continuamente?

R: Sim, mas apenas se a temperatura ambiente for 25°C ou inferior, e tiver implementado um dissipador de calor suficiente para manter a temperatura da junção dentro dos limites. A temperaturas ambientes mais altas, a corrente deve ser reduzida de acordo com a curva fornecida.

P: Qual é a diferença entre Intensidade Radiante e Fluxo Radiante Total?

R: A Intensidade Radiante (mW/sr) mede a potência por ângulo sólido numa direção específica (tipicamente no eixo). O Fluxo Radiante Total (mW) mede a soma da potência ótica emitida em todas as direções. O primeiro é relevante para aplicações focadas, o segundo para a saída total de luz.

P: Por que é necessário um resistor em série para cada LED em paralelo?_FR: Os LEDs têm um coeficiente de temperatura negativo para V_Fe variações de fabrico. Sem resistores individuais, o LED com o V

ligeiramente mais baixo irá consumir uma corrente desproporcionalmente maior, levando a brilho desigual e potencial fuga térmica nesse dispositivo.

P: Como interpreto a condição de soldagem de 260°C por 10 segundos?

R: Isto significa que o encapsulamento do dispositivo pode sobreviver às altas temperaturas da soldagem por refluxo sem chumbo. O perfil do seu forno deve ser projetado para que a temperatura do corpo do componente não exceda 260°C, e o tempo gasto a poucos graus desse pico seja inferior a 10 segundos.

10. Exemplo de Aplicação Prática

Caso de Projeto: Sensor de Proximidade para uma Torneira Automática

Nesta aplicação, o emissor e o detetor são montados lado a lado atrás de uma janela resistente à água. O emissor envia constantemente um feixe de infravermelhos de 850nm. Quando uma mão é colocada sob a torneira, a luz infravermelha reflete na mão de volta para o detetor. O microcontrolador que monitoriza a saída do detetor vê um aumento significativo no sinal, acionando a abertura da válvula de água.

1. Passos do Projeto:Circuito de Acionamento:

2. Use o Modelo de Circuito (A). Uma fonte de corrente constante ou uma fonte de tensão com um resistor em série define a corrente do emissor para, por exemplo, 500mA para fornecer um sinal forte, mantendo-se bem dentro dos limites.Interface do Detetor:

3. O fotodetector (provavelmente um fototransístor neste encapsulamento) será ligado numa configuração de emissor comum com um resistor de pull-up. A tensão no coletor cairá quando a luz IR for detetada.Layout da PCB:

4. Siga o layout sugerido para as ilhas de solda. Inclua uma área generosa de cobre ligada aos terminais de terra do dispositivo para dissipação de calor. Mantenha os traços de sensoriamento analógico afastados de linhas digitais ruidosas.Ótica/Mecânica:

5. Projete a carcaça de modo que o cone de 90 graus do emissor e o campo de visão do detetor se sobreponham na zona de sensoriamento desejada (ex.: 5-15cm da cabeça da torneira).Software:

Implemente filtragem no microcontrolador para distinguir o sinal refletido do ruído IR ambiente (ex.: da luz solar ou aquecedores).

11. Princípio de Funcionamento

O dispositivo contém dois elementos primários:Emissor de Infravermelhos (IRED):

Este é tipicamente um díodo semicondutor de Arsenieto de Gálio (GaAs) ou Arsenieto de Gálio e Alumínio (AlGaAs). Quando polarizado diretamente, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa, libertando energia na forma de fotões. A composição do material (AlGaAs) é projetada para produzir fotões com um comprimento de onda em torno de 850nm, que está no espectro do infravermelho próximo, invisível ao olho humano.Detetor de Infravermelhos:

Este é um fotodíodo ou fototransístor feito de silício ou outros materiais semicondutores sensíveis à luz infravermelha. Quando fotões com energia suficiente atingem a área ativa do detetor, geram pares eletrão-lacuna. Num fotodíodo, isto cria uma fotocorrente proporcional à intensidade da luz quando polarizado inversamente. Num fototransístor, a fotocorrente atua como uma corrente de base, fazendo fluir uma corrente de coletor muito maior, fornecendo ganho interno.

12. Tendências Tecnológicas

Os componentes de infravermelhos continuam a evoluir em várias direções relevantes para esta categoria de produto:Maior Eficiência:

A investigação contínua em ciência de materiais visa melhorar a eficiência wall-plug (potência ótica de saída / potência elétrica de entrada) dos IREDs, reduzindo a geração de calor e o consumo de energia para a mesma saída ótica.Maior Velocidade:

A procura por transmissão de dados mais rápida em eletrónica de consumo (ex.: protocolos da associação de dados por IR) impulsiona o desenvolvimento de dispositivos com tempos de subida/descida ainda mais curtos, permitindo comunicação com maior largura de banda.Miniaturização:

A tendência para dispositivos eletrónicos mais pequenos impulsiona componentes com pegadas de encapsulamento cada vez menores, mantendo ou melhorando o desempenho.Integração: