Ficha Técnica do Emissor e Detetor de Infravermelhos LTE-C9511-E - Comprimento de Onda 940nm - Corrente Direta 20mA - Tensão Direta 1.5V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um componente discreto de infravermelhos projetado para aplicações que requerem emissão e deteção de infravermelhos fiáveis. O dispositivo é um componente de montagem em superfície com um comprimento de onda de pico de 940nm, tornando-o adequado para uma variedade de sistemas optoeletrónicos.

1.1 Características

• Conforme com as normas RoHS e Produto Verde.
• Embalado em fita de 8mm em bobinas de 7\" de diâmetro para montagem automatizada.
• Compatível com equipamentos de colocação automática e processos de soldadura por refluxo por infravermelhos.
• Pegada de encapsulamento padrão EIA.
• Comprimento de onda de emissão de pico (λp) de 940nm.
• Encapsulamento plástico transparente com lente de vista superior.
• Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL) 3.

1.2 Aplicações

• Emissor de infravermelhos para unidades de controlo remoto.
• Sensor de infravermelhos montado em PCB para deteção de proximidade, transmissão de dados ou alarmes de segurança.

2. Dimensões de Contorno

O componente adere ao contorno padrão de um dispositivo de montagem em superfície (SMD). Todas as dimensões principais são fornecidas nos desenhos da ficha técnica com uma tolerância padrão de ±0.15mm, salvo indicação em contrário. O encapsulamento é projetado para uma colocação e soldadura fiáveis em placas de circuito impresso.

3. Classificações Absolutas Máximas

Estas classificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Todos os valores são especificados a uma temperatura ambiente (TA) de 25°C.

• Dissipação de Potência (Pd):100 mW
• Corrente Direta de Pico (IFP):1 A (em condições pulsadas: 300 pps, largura de pulso de 10μs)
• Corrente Direta Contínua (IF):50 mA
• Tensão Inversa (VR):5 V
• Intervalo de Temperatura de Funcionamento (Topr):-40°C a +85°C
• Intervalo de Temperatura de Armazenamento (Tstg):-55°C a +100°C
• Condição de Soldadura por Refluxo por Infravermelhos:Temperatura de pico máxima de 260°C durante 10 segundos.

4. Características Elétricas e Óticas

Os parâmetros de desempenho típicos são medidos a TA=25°C sob condições de teste especificadas, fornecendo o comportamento operacional esperado.

• Intensidade Radiante (I_E):4.0 (Mín), 6.0 (Tip) mW/sr a I_F= 20mA.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_Pico):940 nm (Tip) a I_F= 20mA.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):50 nm (Tip) a I_F= 20mA.
• Tensão Direta (V_F):1.2 (Tip), 1.5 (Máx) V a I_F= 20mA.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (Máx) a V_R= 5V.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):20 (Mín), 25 (Tip) graus. θ_1/2é o ângulo fora do eixo onde a intensidade radiante é metade do valor axial.

4.1 Lista de Códigos de Bin

Os dispositivos são agrupados em bins com base na Intensidade Radiante medida a 20mA para garantir consistência no design da aplicação.

• Código de Bin K:4 a 6 mW/sr
• Código de Bin L:5 a 7.5 mW/sr
• Código de Bin M:6 a 9 mW/sr
• Código de Bin N:7 a 10.5 mW/sr

5. Curvas de Desempenho Típicas

As seguintes curvas ilustram o comportamento do dispositivo sob várias condições, fornecendo uma visão mais profunda para o design do circuito.

5.1 Distribuição Espectral

A curva de saída espectral mostra a intensidade radiante relativa ao longo dos comprimentos de onda, centrada no pico de 940nm com uma largura a meia altura típica de 50nm, definindo a pureza espectral da luz infravermelha.

5.2 Corrente Direta vs. Tensão Direta

Esta curva IV descreve a relação entre a corrente direta aplicada e a queda de tensão resultante no dispositivo, crucial para determinar a tensão de acionamento necessária e a dissipação de potência.

5.3 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente

Este gráfico mostra a redução (derating) da corrente direta contínua máxima permitida à medida que a temperatura ambiente aumenta, essencial para a gestão térmica e fiabilidade.

5.4 Intensidade Radiante Relativa vs. Corrente Direta

Ilustra como a potência ótica de saída escala com o aumento da corrente de acionamento, ajudando a otimizar a definição da corrente para o brilho/intensidade desejados.

5.5 Intensidade Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente

Mostra a diminuição típica da saída ótica à medida que a temperatura da junção aumenta, o que é uma consideração chave para aplicações que operam em ambientes térmicos variáveis.

5.6 Diagrama do Padrão de Radiação

Um gráfico polar que representa a distribuição angular da radiação infravermelha emitida, caracterizada pelo ângulo de visão típico de 25 graus. Isto define o cone de emissão e é vital para alinhar o emissor com um detetor.

6. Informações Mecânicas e de Embalagem

6.1 Layout Sugerido para as Pistas de Soldadura

São fornecidas as dimensões recomendadas para o padrão de pistas na PCB para garantir a formação correta da junta de solda, estabilidade mecânica e alívio térmico durante o processo de refluxo.

6.2 Dimensões da Embalagem em Fita e Bobina

Desenhos detalhados especificam as dimensões da fita transportadora, espaçamento dos compartimentos e especificações da bobina compatíveis com equipamentos padrão de montagem SMD.

• Diâmetro da bobina: 7 polegadas.
• Quantidade por bobina: 1500 unidades.
• A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA 481-1-A-1994.

7. Diretrizes de Montagem e Manuseamento

7.1 Condições de Armazenamento

Devido à sua classificação de Nível de Sensibilidade à Humidade 3, devem ser seguidos protocolos de armazenamento específicos. Embalagens fechadas de fábrica, seladas com dessecante, devem ser armazenadas abaixo de 30°C e 90% de HR e usadas dentro de um ano. Uma vez abertas, os componentes devem ser armazenados abaixo de 30°C e 60% de HR e, idealmente, submetidos a refluxo dentro de uma semana. O armazenamento prolongado fora da embalagem original requer um armário seco ou recipiente selado com dessecante. Componentes armazenados por mais de uma semana devem ser pré-aquecidos (baked) a aproximadamente 60°C durante pelo menos 20 horas antes da soldadura para evitar danos por \"pipocagem\" (popcorning).

7.2 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldadura, devem ser usados apenas solventes à base de álcool, como álcool isopropílico (IPA). Devem ser evitados produtos de limpeza químicos agressivos.

7.3 Recomendações de Soldadura

O dispositivo é compatível com soldadura por refluxo por infravermelhos. Recomenda-se um perfil de temperatura conforme a norma JEDEC.

• Soldadura por Refluxo:Temperatura de pico máxima de 260°C por um máximo de 10 segundos (máximo de dois ciclos de refluxo).
• Soldadura Manual (Ferro):Temperatura máxima da ponta de 300°C por um máximo de 3 segundos por pista.

O perfil exato deve ser caracterizado para o design específico da PCB, a pasta de soldar e o forno utilizados.

7.4 Design do Circuito de Acionamento

Como um díodo emissor de infravermelhos (IRED) é um dispositivo acionado por corrente, um resistor limitador de corrente em série é obrigatório para uma operação estável. A configuração de circuito recomendada (Circuito A) coloca um resistor individual em série com cada IRED, mesmo quando vários dispositivos estão ligados em paralelo a uma fonte de tensão. Isto garante uma distribuição uniforme da corrente e uma intensidade radiante consistente em todos os dispositivos, prevenindo variações de brilho que podem ocorrer numa ligação paralela simples sem resistores individuais (Circuito B).

8. Notas de Aplicação e Considerações de Design

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este componente é projetado para aplicações de infravermelhos de uso geral. O seu comprimento de onda de 940nm é ideal para sistemas de controlo remoto devido à sua alta transmissão através de muitos plásticos e baixa visibilidade. Também é adequado para ligações de dados de curto alcance, deteção de objetos e sensoriamento de proximidade em eletrónica de consumo, equipamento de escritório e controlos industriais básicos.

8.2 Considerações de Design

• Alinhamento Ótico:O ângulo de visão de 25 graus requer um alinhamento mecânico cuidadoso entre o emissor e o fotodetector correspondente (por exemplo, fototransístor ou fotodíodo) para uma força de sinal ótima.
• Definição da Corrente:Opere na ou abaixo da corrente direta contínua recomendada de 20mA para testar os parâmetros-chave. Use as curvas de desempenho para selecionar a corrente apropriada para a intensidade radiante necessária, considerando a dissipação de potência e os efeitos térmicos.
• Imunidade à Luz Ambiente:
• Quando usado como parte de um sistema de sensoriamento, considere o uso de sinais IR modulados e detetores filtrados correspondentes para rejeitar interferências de fontes de luz ambiente, como luz solar ou lâmpadas incandescentes.
• Gestão Térmica:Certifique-se de que o layout da PCB fornece um alívio térmico adequado, especialmente se operar perto das classificações máximas ou em altas temperaturas ambientes, para manter a fiabilidade a longo prazo.

8.3 Princípio de Funcionamento

O dispositivo funciona como um díodo emissor de luz (LED) infravermelha. Quando uma tensão de polarização direta que excede a sua tensão direta (V_F) é aplicada, os eletrões e as lacunas recombinam-se na junção semicondutora, libertando energia na forma de fotões. Os materiais semicondutores específicos (por exemplo, GaAs) são escolhidos para produzir fotões no espectro infravermelho (940nm), que é invisível ao olho humano mas pode ser detetado por fotodetetores à base de silício.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

9.1 Qual é a diferença entre Intensidade Radiante e Intensidade Luminosa?

A Intensidade Radiante (medida em mW/sr) é a potência ótica emitida por ângulo sólido no espectro infravermelho. A Intensidade Luminosa (medida em candela) é ponderada pela sensibilidade do olho humano e não é aplicável a esta fonte de infravermelhos não visível.

9.2 Posso acionar este IRED diretamente a partir de um pino GPIO de um microcontrolador?

Não. Um pino de microcontrolador normalmente não pode fornecer 20mA de forma fiável e carece de regulação de corrente. Utilize sempre um circuito de acionamento (como um transístor) com um resistor limitador de corrente em série, como mostrado na ficha técnica, para fornecer uma corrente estável e controlada ao IRED.

9.3 Por que a condição de armazenamento é tão específica (MSL 3)?

O encapsulamento plástico pode absorver humidade do ar. Durante o processo de soldadura por refluxo a alta temperatura, esta humidade retida pode vaporizar-se rapidamente, criando pressão interna e potencialmente causando delaminação ou fissuras (\"pipocagem\" ou popcorning). A classificação MSL e as instruções de pré-aquecimento (baking) previnem este modo de falha.

9.4 Como seleciono o valor correto do resistor em série?

Use a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Por exemplo, com uma fonte de 5V, uma V_Ftípica de 1.2V, e uma I_Fdesejada de 20mA: R = (5 - 1.2) / 0.02 = 190 Ohms. Escolha o valor de resistor padrão mais próximo, considerando a potência nominal (P = I²R).