Ficha Técnica do Emissor e Detetor de Infravermelhos LTE-C216R-14 - Pacote 1206 - Comprimento de Onda 850nm - Corrente 60mA - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTE-C216R-14 é um componente emissor e detetor de infravermelhos (IR) de montagem superficial, projetado para integração em conjuntos eletrónicos modernos. A sua função principal é emitir e detetar luz infravermelha num comprimento de onda de pico de 850 nanómetros, tornando-o adequado para uma variedade de aplicações de deteção, transmissão de dados e deteção de proximidade. O dispositivo está alojado num pacote compacto 1206, que é uma pegada padrão EIA, garantindo ampla compatibilidade com processos de fabrico automatizados e layouts de PCB existentes.

As principais vantagens deste componente incluem a sua compatibilidade com equipamentos de colocação automatizada de alto volume e a sua robustez nos processos padrão de soldadura por refluxo infravermelho. Isto torna-o uma escolha ideal para produção em massa de baixo custo. Além disso, está em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), classificando-o como um produto ecológico, o que é cada vez mais importante para o acesso ao mercado global e conformidade ambiental.

O mercado-alvo para este dispositivo abrange eletrónica de consumo, automação industrial, equipamentos de comunicação e máquinas de escritório. A sua fiabilidade e pacote padronizado tornam-no um bloco de construção versátil para projetistas que necessitam de uma solução IR confiável.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Operar qualquer componente eletrónico além dos seus valores máximos absolutos pode causar danos permanentes. Para o LTE-C216R-14, estes limites são definidos a uma temperatura ambiente (T_A) de 25°C.

• Dissipação de Potência (P_D):100 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o dispositivo pode dissipar com segurança na forma de calor.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):800 mA. Esta é a corrente instantânea máxima permitida, tipicamente especificada em condições de pulso (300 pulsos por segundo, largura de pulso de 10 μs) para evitar sobrecarga térmica durante rajadas curtas.
• Corrente Direta Contínua (I_F):60 mA. Esta é a corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente sem degradar o desempenho ou a vida útil.
• Tensão Inversa (V_R):5 V. Aplicar uma tensão de polarização inversa superior a esta pode romper a junção semicondutora.
• Gama de Temperatura de Funcionamento:-40°C a +85°C. O dispositivo tem funcionamento garantido dentro desta gama de temperatura ambiental.
• Gama de Temperatura de Armazenamento:-55°C a +100°C. O componente pode ser armazenado sem degradação dentro destes limites.
• Condição de Soldadura por Infravermelhos:Suporta 260°C durante 10 segundos. Isto define a sua tolerância para perfis de soldadura por refluxo sem chumbo (Pb-free).

2.2 Características Elétricas e Óticas

Os parâmetros de desempenho chave são medidos a T_A=25°C sob condições de teste especificadas, fornecendo uma referência para cálculos de projeto.

• Intensidade Radiante (I_E):4 (Mín.) a 13 (Máx.) mW/sr, com um valor típico fornecido. Medido a uma corrente direta (I_F) de 20 mA. Este parâmetro quantifica a potência ótica emitida por unidade de ângulo sólido (esterradiano).
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_Pico):850 nm (Típico). Este é o comprimento de onda no qual o emissor emite a sua potência ótica máxima. É um parâmetro crítico para corresponder com a sensibilidade espectral dos fotodetetores.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):50 nm (Típico). Isto indica a largura de banda da luz emitida, mostrando quanto o comprimento de onda se espalha em torno do pico.
• Tensão Direta (V_F):1,6 V (Típico), 2,0 V (Máximo) a I_F= 50 mA. Esta é a queda de tensão no dispositivo quando está a conduzir. É essencial para projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (Máximo) a V_R= 5V. Esta é a pequena corrente de fuga que flui quando o dispositivo está polarizado inversamente.
• Tempo de Subida/Descida (T_r/T_f):30 ns (Típico). Isto especifica a rapidez com que a saída ótica pode ligar e desligar (medido de 10% a 90% da saída), determinando a velocidade máxima de modulação possível para transmissão de dados.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):75 graus (Típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade radiante cai para metade do seu valor máximo (no eixo). Um ângulo mais amplo proporciona uma cobertura espacial mais ampla, mas menor intensidade em qualquer ponto específico.

3. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas típicas de características elétricas e óticas. Embora os gráficos específicos não sejam reproduzidos no texto, o seu propósito é fornecer uma visão visual do comportamento do dispositivo em condições variáveis.

Estas curvas incluem tipicamente:

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Mostra a relação entre a corrente direta e a tensão direta, que é não linear para LEDs. Isto ajuda a determinar a resistência dinâmica e a tensão de acionamento necessária para uma corrente alvo.
• Intensidade Radiante vs. Corrente Direta:Ilustra como a potência ótica de saída aumenta com a corrente de acionamento. É geralmente linear dentro da gama de operação, mas pode saturar a correntes muito altas.
• Comprimento de Onda de Pico vs. Temperatura:Demonstra como o comprimento de onda emitido se desloca com alterações na temperatura da junção, o que é crucial para aplicações sensíveis à temperatura.
• Padrão do Ângulo de Visão:Um gráfico polar que mostra a distribuição espacial da intensidade da luz emitida.

Os engenheiros utilizam estas curvas para otimizar o seu projeto, garantindo que o dispositivo opera na sua região mais eficiente e fiável, e para prever o desempenho em condições não padrão.

4. Informações Mecânicas e de Embalagem

4.1 Dimensões do Pacote

O componente utiliza uma pegada padrão de pacote 1206. A ficha técnica fornece desenhos mecânicos detalhados com todas as dimensões críticas em milímetros. As dimensões chave incluem o comprimento total, largura e altura do corpo do componente, bem como a colocação e tamanho dos terminais de soldadura no próprio dispositivo. A tolerância para estas dimensões é tipicamente ±0,10 mm, salvo indicação em contrário. A adesão a estas dimensões é vital para o sucesso do projeto do padrão de pistas no PCB e da montagem automatizada.

4.2 Layout Sugerido para as Pistas de Soldadura

É fornecida uma pegada recomendada para as pistas de soldadura no PCB. Este layout é projetado para garantir a formação de uma junta de soldadura fiável durante o refluxo, minimizando problemas como "tombstoning" (o componente ficar de pé) ou soldadura insuficiente. Seguir estas dimensões recomendadas para as pistas, que são geralmente ligeiramente maiores do que os terminais do componente para permitir a formação adequada do filete de soldadura, é uma prática recomendada para a fabricabilidade e fiabilidade a longo prazo.

4.3 Embalagem em Fita e Bobina

Para montagem automatizada, os componentes são fornecidos em fita de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro. Cada bobina contém 3000 peças. As especificações da fita e bobina estão em conformidade com as normas ANSI/EIA 481-1-A-1994, garantindo compatibilidade com máquinas pick-and-place padrão. As notas especificam que os compartimentos vazios dos componentes são selados com fita de cobertura e que é permitido um máximo de dois componentes ("lâmpadas") consecutivos em falta por bobina, o que são garantias de qualidade padrão para embalagens em fita e bobina.

5. Diretrizes de Soldadura e Montagem

5.1 Perfil de Soldadura por Refluxo

O dispositivo é qualificado para processos de soldadura por refluxo infravermelho (IR), especificamente aqueles que utilizam solda sem chumbo (Pb-free). É fornecido um perfil de refluxo sugerido, com parâmetros chave incluindo uma fase de pré-aquecimento (150-200°C), uma temperatura de pico máxima de 260°C, e um tempo acima do líquido (tipicamente cerca de 217°C para solda sem chumbo) não superior a 10 segundos. A ficha técnica enfatiza que o perfil ideal depende do projeto específico do PCB, componentes, pasta de soldar e forno, e recomenda a utilização de perfis padrão JEDEC como base, respeitando as especificações do fabricante da pasta de soldar.

5.2 Soldadura Manual

Se for necessária soldadura manual, esta deve ser realizada com a ponta do ferro de soldar a uma temperatura não superior a 300°C, e o tempo de contacto deve ser limitado a um máximo de 3 segundos. Isto deve ser feito apenas uma vez para evitar danos térmicos no pacote de plástico e no chip semicondutor interno.

5.3 Limpeza

Se for necessária limpeza pós-soldadura, devem ser utilizados apenas agentes de limpeza especificados. A ficha técnica alerta explicitamente contra a utilização de líquidos químicos não especificados, que poderiam danificar o material do pacote. Os métodos de limpeza recomendados incluem imergir o LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente durante menos de um minuto.

5.4 Armazenamento e Manuseamento

A sensibilidade à humidade é um fator crítico para dispositivos de montagem superficial. Os LEDs são enviados num saco de barreira à prova de humidade com dessecante. Enquanto selados, devem ser armazenados a ≤30°C e ≤90% de humidade relativa (HR) e utilizados dentro de um ano. Uma vez aberto o saco original, o ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C e 60% HR. Os componentes removidos do saco selado devem idealmente ser soldados por refluxo dentro de uma semana. Para armazenamento mais longo fora da embalagem original, devem ser armazenados num recipiente selado com dessecante ou num ambiente de azoto. Os componentes armazenados por mais de uma semana fora do saco seco requerem um procedimento de cozedura (aproximadamente 60°C durante pelo menos 20 horas) para remover a humidade absorvida antes da soldadura, para evitar danos de "pipocagem" durante o refluxo.

6. Sugestões de Aplicação

6.1 Cenários de Aplicação Típicos

O LTE-C216R-14 destina-se a equipamentos eletrónicos comuns. As aplicações típicas incluem:

• Sensores de Proximidade:Detetar a presença ou ausência de um objeto refletindo a sua luz IR.
• Interruptores Óticos:Interromper um feixe de IR para detetar movimento ou posição.
• Transmissão de Dados:Ligações de dados por infravermelhos simples (ex., comandos à distância, comunicação série de curto alcance) através da modulação da corrente de acionamento.
• Contagem de Objetos:Em linhas de automação onde os objetos interrompem um feixe.
• Integração em equipamentos de escritório, dispositivos de comunicação e eletrodomésticos.

A ficha técnica inclui um aviso crucial: Para aplicações em que uma falha possa colocar em risco a vida ou a saúde (aviação, dispositivos médicos, sistemas de segurança), é necessária consulta com o fabricante antes da implementação.

6.2 Projeto do Circuito de Acionamento

É destacado um princípio fundamental para a utilização de LEDs: são dispositivos operados por corrente. Para garantir um brilho uniforme ao acionar vários LEDs em paralelo, a ficha técnica recomenda vivamente a utilização de um resistor limitador de corrente individual em série com cada LED (Modelo de Circuito A). Isto compensa pequenas variações na característica de tensão direta (V_F) de dispositivo para dispositivo. Desaconselha-se a ligação de LEDs diretamente em paralelo sem resistores individuais (Modelo de Circuito B), pois o LED com V_Fligeiramente mais baixa irá consumir uma corrente desproporcionalmente maior, levando a um brilho desigual e potencial sobrecarga desse dispositivo.

7. Comparação e Diferenciação Técnica

Embora uma comparação direta lado a lado com outros números de peça não seja fornecida nesta ficha técnica autónoma, as principais características diferenciadoras do LTE-C216R-14 podem ser inferidas:

• Pegada Padronizada (1206/EIA):Oferece substituição fácil e familiaridade de projeto em comparação com pacotes proprietários.
• Sem Chumbo e em Conformidade com RoHS:Atende às regulamentações ambientais modernas, o que pode não ser verdade para componentes mais antigos ou de nicho.
• Amigo da Automação:A sua embalagem em fita e bobina e compatibilidade com processos pick-and-place e de refluxo tornam-no altamente adequado para fabrico de alto volume e baixo custo.
• Desempenho Equilibrado:Com um ângulo de visão de 75 graus, comprimento de onda de 850nm e velocidade de 30ns, fornece um conjunto abrangente de características para aplicações IR de propósito geral.

8. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P1: Posso acionar este LED IR diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 5V?
R: Não. A tensão direta típica é de 1,6V a 50mA. Ligá-lo diretamente a um pino de 5V tentaria forçar uma corrente muito alta e destrutiva através dele. Deve utilizar um resistor limitador de corrente em série. Por exemplo, para obter 20mA a partir de uma fonte de 5V: R = (5V - 1,6V) / 0,02A = 170Ω (utilize um resistor padrão de 180Ω ou 150Ω).

P2: Qual é a taxa de dados máxima possível com este emissor?
R: O tempo de subida/descida de 30 ns sugere uma largura de banda de modulação teórica máxima na ordem das dezenas de MHz. No entanto, as taxas de dados práticas para comunicação fiável são mais baixas, frequentemente na ordem das centenas de kbps até alguns Mbps, dependendo do circuito de acionamento, detetor e ruído ambiental.

P3: Porque é que a condição de armazenamento após abrir o saco é tão rigorosa (≤60% HR)?
R: Os pacotes de plástico de montagem superficial podem absorver humidade do ar. Durante o processo de soldadura por refluxo a alta temperatura, esta humidade retida pode vaporizar-se rapidamente, criando pressão interna que pode rachar o pacote ou delaminar as ligações internas - uma falha conhecida como "pipocagem". As condições de armazenamento rigorosas e os requisitos de cozedura são medidas preventivas contra isto.

P4: Como interpreto o valor da Intensidade Radiante (mW/sr)?
R: Mede a densidade de potência ótica. Um valor de 10 mW/sr significa que o dispositivo emite 10 miliwatts de potência ótica num cone de espaço de um esterradiano na direção para a qual está apontado. Para encontrar a potência total, integraria esta intensidade em todo o ângulo de visão (75 graus, ou ~1,84 sr).

9. Estudo de Caso de Implementação

Cenário: Projetar um sensor de presença de papel para uma impressora.
Objetivo:Detetar quando há papel na bandeja de alimentação.
Implementação:Colocar o emissor LTE-C216R-14 num lado do percurso do papel e um fotodetetor correspondente (ou utilizar a parte detetora de um componente similar) diretamente oposto. Quando não há papel, o feixe IR atinge o detetor, gerando um sinal (ex., nível lógico ALTO). Quando há papel, este bloqueia o feixe, fazendo com que o sinal do detetor caia (nível lógico BAIXO).
Considerações de Projeto:

• Definição da Corrente:Acionar o emissor a 20mA utilizando um resistor em série para uma saída consistente e de longa duração.
• Alinhamento:O ângulo de visão de 75 graus proporciona alguma tolerância para desalinhamento mecânico.
• Imunidade à Luz Ambiente:Como utiliza luz modulada a 850nm, o sistema pode ser tornado resistente à interferência da luz ambiente adicionando um circuito simples de modulação/desmodulação ou utilizando um detetor com filtro de luz diurna.
• Soldadura:Seguir o perfil de refluxo recomendado para garantir ligações fiáveis no PCB sem danificar o componente.

10. Princípio de Funcionamento

Um Diodo Emissor de Luz Infravermelha (LED IR) opera com base no princípio da eletroluminescência num material semicondutor. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, os eletrões da região tipo-n e as lacunas da região tipo-p são injetados na região da junção. Quando estes portadores de carga se recombinam, libertam energia. Num LED IR, a banda proibida do semicondutor é projetada de modo que esta energia libertada corresponda a um fotão no espectro infravermelho (cerca de 850nm para este dispositivo). Os fotões gerados são emitidos como luz. A função de detetor, se aplicável num componente emparelhado, funciona ao contrário: fotões infravermelhos incidentes com energia suficiente criam pares eletrão-lacuna no semicondutor de um fotodíodo, gerando uma fotocorrente mensurável quando polarizado inversamente.

11. Tendências Tecnológicas

O campo da optoelectrónica continua a evoluir. As tendências relevantes para componentes como o LTE-C216R-14 incluem:

• Maior Integração:Tendência para combinar o emissor, detetor e lógica de controlo (como um acionador modulado e condicionador de sinal) num único pacote para um projeto de sistema mais simples.
• Maior Eficiência:Desenvolvimento de materiais e estruturas semicondutoras que convertem mais entrada elétrica em saída ótica, reduzindo o consumo de energia e a geração de calor.
• Miniaturização:Embora o pacote 1206 seja padrão, há uma pressão para pegadas ainda mais pequenas (ex., 0805, 0603) para economizar espaço no PCB em dispositivos cada vez mais compactos.
• Fiabilidade Aprimorada:Melhorias nos materiais e processos de embalagem para suportar temperaturas de refluxo mais altas e condições ambientais mais severas, prolongando a vida útil do produto.
• Sensoriamento Inteligente:Incorporação de inteligência básica ao nível do componente, como cancelamento de luz ambiente ou saída digital, para simplificar a interface com microcontroladores.

Estas tendências visam fornecer aos projetistas blocos de construção mais capazes, fiáveis e fáceis de usar para a próxima geração de produtos eletrónicos.