Folha de Dados Técnicos do Emissor e Detetor de Infravermelhos LTE-1252 - Comprimento de Onda 940nm - Corrente Direta 100mA - Tensão Direta Típica 1.53V - Pacote 5.0x3.8x3.5mm - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTE-1252 é um componente emissor de infravermelhos (IR) discreto, projetado para uma ampla gama de aplicações optoeletrónicas. Opera num comprimento de onda de emissão de pico de 940nm, tornando-o adequado para uso em ambientes onde a luz visível é indesejável. O dispositivo é construído com um invólucro de plástico transparente, oferecendo um amplo ângulo de visão e caracteriza-se pela sua elevada intensidade radiante e adequação para operação com alta corrente e baixa tensão direta.

1.1 Características Principais

• Construção sem chumbo (Pb) e em conformidade com a RoHS.
• Otimizado para operação com alta corrente e baixa tensão direta.
• Pacote plástico miniatura de baixo custo com visão frontal.
• Amplo ângulo de visão para cobertura abrangente.
• Elevada intensidade radiante de saída.
• Invólucro transparente.

1.2 Aplicações Alvo

• Emissores de infravermelhos para unidades de telecomando.
• Sistemas de sensores para deteção de proximidade ou objetos.
• Iluminação para visão noturna em sistemas de segurança.
• Ligações de transmissão de dados sem fios por IR.
• Sistemas de alarme de segurança.

2. Análise Profunda de Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma interpretação objetiva e detalhada dos principais parâmetros elétricos e óticos especificados para o emissor IR LTE-1252.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida.

• Dissipação de Potência (Pd):150 mW. Esta é a potência máxima que o dispositivo pode dissipar como calor a uma temperatura ambiente (TA) de 25°C. Exceder este limite arrisca danos térmicos.
• Corrente Direta de Pico (IFP):1 A. Esta é a corrente pulsada máxima permitida sob condições específicas (300 pulsos por segundo, largura de pulso de 10μs). É significativamente superior à classificação de corrente contínua, permitindo rajadas breves e de alta intensidade.
• Corrente Direta Contínua (IF):100 mA. A corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente sem danificar o dispositivo.
• Tensão Reversa (VR):5 V. A tensão máxima que pode ser aplicada no sentido inverso. A folha de dados nota explicitamente que esta condição é apenas para teste, e o dispositivo não foi projetado para operação reversa.
• Gama de Temperatura de Operação (Topr):-40°C a +85°C. A gama de temperatura ambiente na qual o dispositivo é especificado para operar.
• Gama de Temperatura de Armazenamento (Tstg):-55°C a +100°C. A gama de temperatura para armazenamento não operacional.
• Temperatura de Soldadura dos Terminais:260°C durante 5 segundos, medido a 2.0mm do corpo. Isto define o limite do perfil térmico para soldadura manual.

2.2 Características Elétricas e Óticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos e garantidos, medidos a TA=25°C e sob condições de teste especificadas.

• Intensidade Radiante (Ie):40 mW/sr (Mín), 70 mW/sr (Típ) a IF=100mA, θ=0°. Mede a potência ótica emitida por unidade de ângulo sólido ao longo do eixo central, indicando o brilho.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λPeak):940 nm (Típ) a IF=100mA. O comprimento de onda no qual a potência ótica emitida é máxima.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):54 nm (Típ) a IF=100mA. Este parâmetro define a largura de banda espectral; um valor de 54nm indica que a luz emitida não é monocromática, mas abrange uma gama de comprimentos de onda em torno do pico.
• Tensão Direta (VF):1.30V (Mín), 1.53V (Típ), 1.83V (Máx) a IF=100mA. A queda de tensão no dispositivo quando conduz a corrente direta especificada. Um VF mais baixo geralmente leva a uma maior eficiência.
• Corrente Reversa (IR):100 μA (Máx) a VR=5V. A pequena corrente de fuga que flui quando a tensão reversa especificada é aplicada.
• Ângulo de Meio Valor (θ0.5):40° (Típ). O ângulo de visão onde a intensidade radiante cai para metade do seu valor a 0°. Um ângulo de 40° fornece um padrão de emissão razoavelmente amplo.

3. Análise das Curvas de Desempenho

As curvas características típicas fornecem uma visão visual do comportamento do dispositivo sob várias condições.

3.1 Distribuição Espectral (Fig.1)

A curva mostra a intensidade radiante relativa em função do comprimento de onda. Confirma o pico em 940nm e a largura a meia altura espectral, ilustrando que o emissor emite luz infravermelha principalmente na gama de 880nm a 1000nm.

3.2 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente (Fig.2)

Este gráfico representa a redução da corrente direta máxima permitida à medida que a temperatura ambiente aumenta. É crucial para o projeto de gestão térmica, garantindo que o dispositivo opera dentro da sua área de operação segura (SOA).

3.3 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Fig.3)

A curva IV mostra a relação exponencial entre corrente e tensão, típica de um díodo. A curva permite aos projetistas determinar a tensão de acionamento necessária para uma corrente de operação desejada.

3.4 Intensidade Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente (Fig.4) & vs. Corrente Direta (Fig.5)

A Figura 4 mostra como a saída ótica diminui com o aumento da temperatura para uma corrente fixa. A Figura 5 mostra o aumento quase linear da saída com o aumento da corrente direta, destacando a natureza controlada por corrente dos LEDs.

3.5 Diagrama de Radiação (Fig.6)

Este gráfico polar representa visualmente a distribuição espacial da luz emitida, confirmando o ângulo de meio valor de 40° e mostrando o padrão de intensidade, o que é importante para alinhar o emissor com um detetor.

4. Informação Mecânica e do Pacote

4.1 Dimensões do Contorno

O dispositivo utiliza um pacote de orifício passante com as seguintes dimensões principais (em mm, nominais):

• Comprimento Total: 24.0 MÍN
• Largura do Corpo: 5.0 ±0.3
• Altura do Corpo: 3.8 ±0.3
• Diâmetro/Altura da Lente: 3.5 ±0.3
• Espaçamento dos Terminais: 2.54 NOM (passo padrão de 0.1\")
• Diâmetro dos Terminais: 0.5 (resina saliente sob o flange máx.)

Identificação da Polaridade:O terminal mais longo é o ânodo (+), e o terminal mais curto é o cátodo (-). O diagrama também mostra um lado plano na lente, que pode servir como um marcador visual adicional.

4.2 Notas Críticas

• A tolerância é ±0.25mm salvo indicação em contrário.
• O espaçamento dos terminais é medido onde os terminais saem do corpo do pacote.
• Os locais de fabrico são indicados.

5. Diretrizes de Montagem, Soldadura e Manuseamento

5.1 Formação de Terminais e Montagem em PCB

• Dobre os terminais num ponto a pelo menos 3mm da base da lente do LED.
• Não utilize a base do pacote como fulcro durante a dobragem.
• Execute a formação dos terminais antes da soldadura, à temperatura ambiente.
• Utilize a força mínima de fixação durante a montagem no PCB para evitar tensão mecânica.

5.2 Processo de Soldadura

Soldadura Manual (Ferro):

• Temperatura: 350°C Máx.
• Tempo: 3 segundos Máx. (uma vez apenas).
• Posição: Não mais próximo que 2mm da base da lente de epóxi.

Soldadura por Onda:

• Pré-aquecimento: 100°C Máx. durante 60 segundos Máx.
• Onda de Solda: 260°C Máx.
• Tempo de Soldadura: 5 segundos Máx.
• Posição de Imersão: Não inferior a 2mm da base da lente de epóxi.

Aviso Crítico:Temperatura ou tempo excessivos podem deformar a lente ou causar falha catastrófica. Reflow por IR NÃO é adequado para este tipo de pacote de orifício passante.

5.3 Armazenamento e Limpeza

• Armazenamento:Não exceder 30°C ou 70% de humidade relativa. Utilizar no prazo de 3 meses se removido da embalagem original. Para armazenamento prolongado, utilizar um recipiente selado com dessecante ou ambiente de azoto.
• Limpeza:Utilizar solventes à base de álcool, como álcool isopropílico, se necessário.

6. Considerações de Projeto de Aplicação

6.1 Projeto do Circuito de Acionamento

Um LED é um dispositivo operado por corrente. Para garantir brilho uniforme ao acionar múltiplos LEDs em paralelo, éfortemente recomendadoutilizar um resistor limitador de corrente individual em série com cada LED (Modelo de Circuito A). O uso de um único resistor para múltiplos LEDs em paralelo (Modelo de Circuito B) é desencorajado devido às variações na tensão direta (características I-V) de dispositivos individuais, o que levará a uma distribuição desigual de corrente e, consequentemente, a brilho desigual.

6.2 Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

O dispositivo é suscetível a danos causados por eletricidade estática. As medidas preventivas incluem:

• Utilizar pulseiras condutoras ou luvas antiestáticas.
• Garantir que todo o equipamento, estações de trabalho e prateleiras de armazenamento estão devidamente aterrados.
• Utilizar sopradores de iões para neutralizar a carga estática na lente de plástico.
• Manter pessoal certificado em ESD e áreas de trabalho seguras contra estática (superfícies <100V).

6.3 Âmbito de Aplicação e Fiabilidade

O dispositivo destina-se a equipamentos eletrónicos comuns (escritório, comunicação, domésticos). Para aplicações que exijam fiabilidade excecional onde a falha possa colocar em risco a vida ou a saúde (aviação, médicas, sistemas de segurança), é necessária consulta e qualificação específicas antes da utilização.

7. Princípios e Tendências Técnicas

7.1 Princípio de Funcionamento

O LTE-1252 é um Díodo Emissor de Infravermelhos (IRED). Quando uma tensão direta superior ao seu limiar é aplicada, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa do semicondutor (provavelmente baseada em material GaAs ou AlGaAs), libertando energia na forma de fotões. A composição específica do material e a estrutura do dispositivo são projetadas para produzir fotões principalmente na gama de infravermelhos de 940nm, que é invisível ao olho humano mas facilmente detetada por fotodíodos de silício e muitos sensores de câmara.

7.2 Contexto e Tendências da Indústria

Componentes IR discretos como o LTE-1252 continuam a ser blocos fundamentais na optoeletrónica. As principais tendências que influenciam este setor incluem a procura contínua de miniaturização, maior eficiência (mais intensidade radiante por mA) e integração mais apertada com circuitos integrados de sensores. Há também uma ênfase crescente em dispositivos em conformidade com regulamentações ambientais (RoHS, sem chumbo). O comprimento de onda de 940nm é particularmente popular, pois oferece um bom equilíbrio entre a sensibilidade do detetor de silício e menor visibilidade em comparação com fontes de 850nm, tornando-o ideal para iluminação discreta em segurança e aplicações de consumo como telecomandos.

8. Perguntas Frequentes (FAQ)

8.1 Posso acionar este LED IR diretamente a partir de um pino de um microcontrolador?

Não. Um pino GPIO de um microcontrolador normalmente não pode fornecer 100mA continuamente. Deve utilizar um transístor (por exemplo, BJT NPN ou MOSFET de canal N) como interruptor, controlado pelo GPIO, para fornecer a corrente necessária a partir da fonte de alimentação. Um resistor limitador de corrente em série ainda é necessário no caminho do LED.

8.2 Como calculo o valor do resistor em série?

Utilize a Lei de Ohm: R = (Vcc - VF) / IF. Por exemplo, com uma alimentação Vcc=5V, um VF típico=1.53V a 100mA, o resistor seria R = (5 - 1.53) / 0.1 = 34.7 Ohms. Utilize o valor padrão mais próximo (por exemplo, 33 ou 39 Ohms) e verifique a potência nominal: P = (IF)^2 * R = (0.1)^2 * 34.7 ≈ 0.347W, pelo que é recomendado um resistor de 0.5W ou superior.

8.3 Por que é que a tensão reversa nominal é apenas 5V, e o que acontece se a exceder?

Os LEDs IR não são projetados para bloquear tensão reversa significativa. Exceder a classificação de 5V pode causar um aumento súbito da corrente reversa, levando a uma ruptura por avalanche e dano permanente na junção semicondutora. Garanta sempre a polaridade correta no seu circuito. Para proteção bidirecional em situações de CA ou polaridade incerta, deve ser utilizado um díodo de proteção externo.

8.4 A folha de dados menciona um "ângulo de meio valor" de 40°. Como é que isto afeta o meu projeto?

O ângulo de meio valor de 40° significa que a intensidade da luz emitida é mais forte no centro e cai para 50% a ±20° do eixo central. Ao alinhar o emissor com um detetor (como um fototransístor), deve garantir que o detetor está dentro deste cone efetivo de radiação. Para cobertura mais ampla, pode necessitar de múltiplos emissores ou de um difusor. Por outro lado, para feixes direcionados de longo alcance, pode ser adicionada uma lente para colimar a luz.

9. Estudo de Caso de Projeto Prático

9.1 Sensor Simples de Deteção de Objetos / Interrupção de Feixe

Cenário:Detetar quando um objeto passa entre um emissor IR e um detetor.

Implementação:

1. Lado do Emissor:Acione o LTE-1252 com uma corrente constante de 50-100mA utilizando um circuito como descrito na secção 6.1. Para operação com bateria, considere pulsar o LED a uma frequência específica (por exemplo, 1kHz, ciclo de trabalho de 50%) para economizar energia.
2. Lado do Detetor:Utilize um fototransístor ou fotodíodo correspondente alinhado com o emissor. Coloque-o dentro do cone de radiação de 40° do emissor.
3. Condicionamento de Sinal:A saída do detetor será alta quando receber luz IR e cairá quando o feixe for bloqueado. Utilize um comparador ou uma entrada ADC de um microcontrolador para digitalizar este sinal. Se o emissor for pulsado, adicione um filtro ou deteção síncrona no software para rejeitar ruído de luz ambiente.

Considerações Principais:O alinhamento é crítico devido à natureza direcional do feixe. A luz solar ambiente ou outras fontes de IR podem causar interferência, pelo que técnicas de modulação/demodulação são altamente recomendadas para operação fiável. Garanta que a caixa bloqueia a luz dispersa de atingir o detetor diretamente sem passar pela zona de deteção.