Folha de Dados Técnicos do Emissor e Detetor de Infravermelhos LTE-R38386AS-ZF - Comprimento de Onda 850nm - Corrente Direta 1A - Tensão Máxima 3.6V - Dissipação de Potência 3.6W - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para um componente discreto de infravermelhos projetado para aplicações que requerem alta potência, alta velocidade e ângulos de visão amplos. O dispositivo é um emissor de infravermelhos que opera num comprimento de onda de pico de 850nm, fabricado com tecnologia AlGaAs para desempenho de alta velocidade. Faz parte de uma linha de produtos mais ampla que inclui vários emissores e detetores de infravermelhos, como IREDs de GaAs de 940nm, Fotodiodos PIN e Fototransístores. O componente é projetado para cumprir a conformidade RoHS e é classificado como um Produto Verde.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste componente incluem uma fonte de luz LED de alta potência, alto desempenho com longa vida operacional e a capacidade de lidar com correntes de acionamento elevadas. Estas características tornam-no adequado para aplicações de infravermelhos exigentes. Os mercados e aplicações-alvo estão principalmente na eletrónica de consumo e industrial, especificamente onde é necessária sinalização por infravermelhos fiável.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma interpretação objetiva e detalhada dos principais parâmetros elétricos, óticos e térmicos do dispositivo, conforme especificado nas condições de teste padrão (TA=25°C).

2.1 Classificações Absolutas Máximas

O dispositivo foi projetado para operar dentro de limites estritos para garantir fiabilidade e evitar danos. A dissipação de potência máxima é de 3,6 Watts. Pode suportar uma corrente direta de pico de 5 Amperes em condições pulsadas (300 pulsos por segundo, largura de pulso de 10μs) e uma corrente direta contínua DC de 1 Ampere. A tensão reversa máxima permitida é de 5 Volts. A resistência térmica da junção é especificada em 9 K/W, o que é crítico para o projeto de gestão térmica. A faixa de temperatura operacional é de -40°C a +85°C, e a faixa de temperatura de armazenamento é de -55°C a +100°C. O componente pode suportar soldadura por infravermelhos a 260°C por um máximo de 10 segundos.

2.2 Características Elétricas e Óticas

Sob uma condição de teste de corrente direta (IF) de 1A, o dispositivo exibe uma intensidade radiante (IE) com um valor típico de 320 mW/sr e um mínimo de 200 mW/sr. O fluxo radiante total (Фe) é tipicamente de 1270 mW. O comprimento de onda de emissão de pico (λPico) é de 850 nm, com uma meia-largura espectral (Δλ) de 50 nm, definindo a sua largura de banda ótica. A tensão direta (VF) varia de 2,5V (mín.) a 3,6V (máx.), com um valor típico de 3,1V a 1A. A corrente reversa (IR) é no máximo de 10 μA a uma tensão reversa (VR) de 5V. Os tempos de subida e descida do sinal (Tr/Tf) são tipicamente de 30 nanossegundos (medidos de 10% a 90%). O ângulo de visão (2θ1/2) é de 150 graus, onde θ1/2 é o ângulo fora do eixo onde a intensidade radiante é metade do valor no eixo central.

3. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados inclui várias curvas características típicas que são essenciais para o projeto de circuitos e previsão de desempenho 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 850 nm, confirmando o comprimento de onda de emissão de pico, com a meia-largura de 50 nm indicando a dispersão espectral da luz infravermelha emitida.

3.2 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente

A Figura 2 ilustra a relação entre a corrente direta permitida e a temperatura ambiente. Esta curva de derating é crucial para determinar a corrente operacional segura máxima a temperaturas elevadas, evitando exceder o limite de temperatura da junção.

3.3 Corrente Direta vs. Tensão Direta

A Figura 3 apresenta a curva característica IV (Corrente-Tensão). Mostra a relação não linear, típica dos díodos, e é usada para calcular a dissipação de potência (Vf * If) e projetar circuitos de limitação de corrente apropriados.

3.4 Intensidade Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente e Corrente Direta

As Figuras 4 e 5 descrevem como a potência de saída ótica (relativa ao seu valor em IF=1A) muda com a temperatura ambiente e com a corrente direta, respetivamente. Estes gráficos ajudam os projetistas a entender as variações de eficiência e a estabilidade da saída em diferentes condições operacionais.

3.5 Padrão de Radiação

A Figura 6 é um diagrama de radiação polar mostrando a distribuição espacial da luz infravermelha emitida. O lóbulo amplo e suave confirma o ângulo de visão de 150 graus, o que é importante para aplicações que requerem cobertura ampla ou tolerância de alinhamento.

4. Informações Mecânicas e de Embalagem

4.1 Dimensões de Contorno

O documento fornece um desenho mecânico detalhado do componente. Todas as dimensões são especificadas em milímetros, com uma tolerância padrão de ±0,1 mm, salvo indicação em contrário. O desenho inclui características-chave necessárias para o projeto da pegada na PCB e integração mecânica.

4.2 Dimensões Sugeridas para as Pastilhas de Soldadura

É fornecida uma configuração de pastilhas (layout das pastilhas de soldadura) recomendada para a PCB, para garantir a formação adequada da junta de solda, estabilidade mecânica e desempenho térmico durante o processo de montagem. É aconselhado seguir estas dimensões para uma fabricação fiável.

4.3 Identificação da Polaridade

O cátodo está claramente marcado no diagrama das dimensões da embalagem. A orientação correta da polaridade durante a montagem é essencial para o funcionamento do dispositivo.

5. Diretrizes de Soldadura e Montagem

O manuseamento e montagem adequados são críticos para manter a fiabilidade e o desempenho do dispositivo.

5.1 Condições de Armazenamento

Para embalagens seladas, o armazenamento deve ser a 30°C ou menos e 90% de Humidade Relativa (HR) ou menos, com um período de utilização recomendado de um ano. Para embalagens abertas, o ambiente não deve exceder 30°C ou 60% de HR. Os componentes removidos da sua embalagem original devem ser soldados por reflow dentro de uma semana. Para armazenamento mais longo fora da embalagem original, recomenda-se armazenar num recipiente selado com dessecante ou num dessecador de azoto. Os componentes armazenados fora da embalagem por mais de uma semana devem ser pré-aquecidos a aproximadamente 60°C durante pelo menos 20 horas antes da soldadura.

5.2 Limpeza

Se for necessária limpeza, devem ser usados apenas solventes à base de álcool, como álcool isopropílico.

5.3 Parâmetros de Soldadura

São fornecidas condições de soldadura detalhadas para os processos de reflow e soldadura manual. Para soldadura por reflow: pré-aquecimento a 150–200°C por um máximo de 120 segundos, com uma temperatura de pico não excedendo 260°C por um máximo de 10 segundos (são permitidos no máximo dois ciclos de reflow). Para uso de ferro de soldar: temperatura máxima de 300°C por um máximo de 3 segundos por terminal. O documento referencia perfis padrão JEDEC como base para a configuração do processo e enfatiza a necessidade de caracterização específica da placa devido a variações no projeto, pastas e equipamentos.

6. Informações de Embalagem e Encomenda

6.1 Dimensões da Embalagem em Fita e Bobina

O componente é fornecido em bobinas de 7 polegadas, com 600 peças por bobina. A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA 481-1-A-1994. São fornecidas dimensões detalhadas para a fita transportadora e a bobina. As notas especificam que os compartimentos vazios dos componentes são selados com fita de cobertura e que são permitidos no máximo dois componentes em falta consecutivos.

7. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Uso Pretendido e Precauções

O dispositivo destina-se a equipamentos eletrónicos comuns em aplicações de escritório, comunicação e domésticas. É necessária consulta prévia antes de usar em aplicações onde é necessária fiabilidade excecional, especialmente onde uma falha possa colocar em risco a vida ou a saúde (por exemplo, aviação, sistemas médicos, dispositivos de segurança).

7.2 Projeto do Circuito de Acionamento

Como um LED é um dispositivo operado por corrente, deve ser usado um resistor limitador de corrente em série com cada LED quando vários dispositivos estiverem ligados em paralelo. Esta prática, ilustrada como "Modelo de Circuito (A)" na folha de dados, é essencial para garantir uniformidade de intensidade em todos os LEDs. O circuito alternativo sem resistores individuais ("Modelo de Circuito (B)") pode resultar em variações de brilho devido à distribuição natural da tensão direta (Vf) entre os LEDs, causando desequilíbrio de corrente.

7.3 Gestão Térmica

Dada a classificação de dissipação de potência de 3,6W e uma resistência térmica (Rθj) de 9 K/W, é necessária uma gestão térmica eficaz na PCB. Os projetistas devem garantir área de cobre ou dissipação de calor adequada para manter a temperatura da junção dentro de limites seguros, especialmente quando operando a correntes elevadas ou em temperaturas ambientes elevadas, conforme indicado pela curva de derating.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Este IRED de AlGaAs de 850nm está posicionado para aplicações de alta velocidade. Comparado com os IREDs padrão de GaAs de 940nm frequentemente usados em comandos à distância, o comprimento de onda de 850nm pode oferecer melhor desempenho com detetores à base de silício (que têm maior sensibilidade em torno de 800-900nm) e é comumente usado em sistemas de transmissão de dados e vigilância. A alta potência de saída (320 mW/sr típico) e a velocidade de comutação rápida (30 ns típico) são diferenciadores-chave para aplicações que requerem sinais fortes ou altas taxas de dados.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a diferença entre intensidade radiante (mW/sr) e fluxo radiante total (mW)?

R: A intensidade radiante mede a potência ótica emitida por unidade de ângulo sólido (esterradiano) ao longo do eixo central, indicando quão concentrado é o feixe. O fluxo radiante total é a potência ótica integrada emitida em todas as direções. O amplo ângulo de visão de 150° deste dispositivo significa que o seu fluxo total é significativamente maior do que a sua intensidade axial sugeriria para um emissor de ângulo estreito.

P: Posso acionar este LED com uma fonte de tensão constante?

R: Não é recomendado. Os LEDs requerem controlo de corrente. A tensão direta (Vf) tem uma faixa (2,5V a 3,6V). Uma fonte de tensão constante definida dentro desta faixa pode levar a uma variação excessiva de corrente entre unidades, potencialmente sobrecarregando algumas e causando brilho inconsistente ou danos. Use sempre um resistor em série ou um driver de corrente constante.

P: Como interpreto o ângulo de visão de 150 graus (2θ1/2)?

R: O ângulo de visão é o ângulo total onde a intensidade é pelo menos metade da intensidade de pico (no eixo). Portanto, θ1/2 é de 75 graus a partir do eixo. A luz é emitida com intensidade útil ao longo deste cone muito amplo de 150 graus.

10. Exemplos de Casos de Projeto e Utilização

Caso 1: Sensor de Proximidade / Deteção de Objetos:O emissor pode ser emparelhado com um detetor separado de fototransístor ou fotodiodo. O amplo ângulo de visão simplifica o alinhamento. Um objeto que passa entre o emissor e o detetor interrompe o feixe, acionando um sinal de deteção. A alta potência permite distâncias de deteção mais longas ou operação em ambientes com algum ruído de IR ambiente.

Caso 2: Ligação de Dados por Infravermelhos Simples:O rápido tempo de subida/descida de 30 ns permite que seja modulado em altas frequências (na faixa de MHz), adequado para transmissão de dados sem fio de curto alcance. Ao acioná-lo com uma corrente modulada de um microcontrolador ou CI codificador, e usando um circuito recetor sintonizado com um fotodiodo, pode ser estabelecida uma ligação de comunicação serial básica.

Caso 3: Matriz de Múltiplos Emissores para Iluminação:Para aplicações que requerem iluminação de área no espectro infravermelho (por exemplo, para câmaras CCTV com visão noturna), várias unidades podem ser dispostas numa PCB. O circuito de acionamento deve incluir resistores limitadores de corrente individuais para cada emissor (conforme o Circuito A) para garantir saída uniforme em toda a matriz, apesar das variações de Vf.

11. Princípio Operacional

Este dispositivo é um Diodo Emissor de Infravermelhos (IRED). Opera com base no princípio da eletroluminescência numa junção p-n de semicondutor. Quando uma corrente direta é aplicada, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa (feita de AlGaAs), libertando energia na forma de fotões. A composição específica do material (AlGaAs) e a estrutura são projetadas para que a banda proibida de energia corresponda a um comprimento de onda de fotão de 850 nanómetros, que está na região do infravermelho próximo do espectro eletromagnético, invisível ao olho humano mas detetável por sensores à base de silício.

12. Tendências e Contexto da Indústria

Os componentes de infravermelhos continuam a evoluir para maior eficiência, maior velocidade e maior integração. As tendências incluem o desenvolvimento de VCSELs (Lasers de Emissão de Superfície de Cavidade Vertical) para comunicação de dados mais precisa e de alta velocidade (por exemplo, em LiDAR e ligações de dados óticos) e a integração de emissores com drivers e detetores com amplificadores em módulos únicos. No entanto, componentes discretos como este IRED permanecem vitais pela sua relação custo-benefício, flexibilidade de projeto e fiabilidade numa vasta gama de aplicações estabelecidas e emergentes, desde a eletrónica de consumo até à automação industrial e sensores IoT. O foco na conformidade RoHS e Produto Verde reflete a mudança geral da indústria para uma fabricação consciente do ambiente.