Folha de Dados do Emissor e Detetor de Infravermelhos LTLE-32F0L-032A - Pacote T-1 3/4 - Comprimento de Onda 850nm - Tensão Direta 1.95V - Dissipação de Potência 180mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um componente discreto emissor e detetor de infravermelhos (IR). O dispositivo foi concebido para aplicações que requerem emissão e deteção de luz infravermelha, operando num comprimento de onda de pico de 850 nanómetros (nm). É alojado num popular pacote redondo de diâmetro T-1 3/4 com encapsulamento transparente, tornando-o adequado para uma variedade de sistemas optoeletrónicos.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

O componente oferece várias vantagens-chave, incluindo operação de alta velocidade, baixo consumo de energia e alta eficiência. É compatível com as normas ambientais sem chumbo (Pb-free) e RoHS. As suas aplicações primárias incluem a utilização como emissor IR de 850nm, integração em sistemas de visão noturna para câmaras e várias aplicações de sensores onde a luz infravermelha é utilizada para deteção de proximidade, transmissão de dados ou deteção de objetos.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

As secções seguintes fornecem uma interpretação objetiva e detalhada dos parâmetros-chave do dispositivo.

2.1 Valores Máximos Absolutos

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

• Dissipação de Potência (Pd):180 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o dispositivo pode dissipar sob a forma de calor sem exceder os seus limites térmicos.
• Corrente Direta de Pico (IFP):1 A. Esta é a corrente máxima permitida em condições de pulso (300 pulsos por segundo, largura de pulso de 10μs). Exceder este valor pode causar falha catastrófica.
• Corrente Direta Contínua (IF):100 mA. A corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente.
• Tensão Reversa (VR):5 V. Aplicar uma tensão reversa superior a esta pode causar a ruptura da junção semicondutora.
• Gama de Temperatura de Operação:-40°C a +85°C. A gama de temperatura ambiente dentro da qual o funcionamento do dispositivo é garantido de acordo com as suas especificações.
• Gama de Temperatura de Armazenamento:-55°C a +100°C.
• Temperatura de Soldadura dos Terminais:320°C durante 3 segundos, medidos a 4,0mm do corpo do componente.

2.2 Características Elétricas e Óticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos em condições de teste específicas a TA=25°C.

• Intensidade Radiante (I_E):28 mW/sr (típico). Mede a potência ótica emitida por unidade de ângulo sólido (esterradiano) quando alimentado por uma corrente direta (I_F) de 50mA. É uma métrica-chave para o brilho do emissor.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_Pico):850 nm. O comprimento de onda no qual o emissor emite a maior potência ótica. Este encontra-se no espectro do infravermelho próximo, invisível ao olho humano mas detetável por fotodíodos de silício e muitos sensores de câmara.
• Largura Espectral a Meia Altura (Δλ):50 nm. Indica a largura de banda espectral; a gama de comprimentos de onda sobre a qual é emitida uma potência ótica significativa. Um valor de 50nm é típico para emissores IR padrão de GaAs/AlGaAs.
• Tensão Direta (V_F):1,6V (Mín), 1,95V (Típ), Máx não especificado a I_F=50mA. Esta é a queda de tensão no dispositivo quando está a conduzir corrente. É crucial para projetar o circuito de acionamento limitador de corrente.
• Corrente Reversa (I_R):100 μA (Máx) a V_R=5V. A pequena corrente de fuga que flui quando o dispositivo está polarizado inversamente.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):60 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade radiante cai para metade do seu valor máximo (no eixo). Define a dispersão do feixe de luz emitida.

3. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados fornece várias curvas características que ilustram o comportamento do dispositivo 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 850nm com a meia largura especificada de 50nm, confirmando as características espectrais. Esta informação é vital para garantir a compatibilidade com a sensibilidade espectral do detetor pretendido (por exemplo, um fotodíodo de silício ou o filtro IR de uma câmara).

3.2 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)

A Figura 3 descreve a relação entre a corrente direta e a tensão direta. Esta curva é de natureza exponencial, típica de um díodo. Mostra que a tensão direta aumenta com a corrente. Os projetistas utilizam esta curva para selecionar um resistor limitador de corrente apropriado para alcançar o ponto de operação desejado (por exemplo, 50mA para a intensidade radiante especificada) sem exceder os valores máximos absolutos.

3.3 Dependência da Temperatura

As Figuras 2 e 4 ilustram os efeitos da temperatura ambiente no desempenho do dispositivo.

• Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente (Fig. 2):Provavelmente mostra como a tensão direta a uma corrente fixa diminui à medida que a temperatura aumenta (coeficiente de temperatura negativo), uma característica comum nos LEDs.
• Intensidade Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente (Fig. 4):Demonstra que a potência de saída ótica do emissor diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. Esta redução de potência é crítica para aplicações que operam em ambientes de alta temperatura; a corrente de acionamento pode precisar de ser aumentada (dentro dos limites) para manter uma saída de luz constante, ou pode ser necessário um controlo térmico.

3.4 Intensidade Radiante Relativa vs. Corrente Direta

A Figura 5 mostra como a potência de saída ótica aumenta com a corrente de acionamento. Esta relação é geralmente linear numa determinada gama, mas acabará por saturar a correntes muito elevadas devido a limites térmicos e de eficiência. Operar perto do ponto típico de 50mA garante uma boa eficiência e longevidade.

3.5 Diagrama de Radiação

A Figura 6 é um gráfico polar que mostra a distribuição angular da intensidade da luz emitida, representando visualmente o ângulo de visão de 60 graus. A intensidade é mais elevada ao longo do eixo central (0°) e diminui em direção às extremidades.

4. Informação Mecânica e de Embalagem

4.1 Dimensões de Contorno

O dispositivo utiliza um pacote redondo padrão T-1 3/4 (5mm). Notas dimensionais-chave incluem: todas as dimensões em mm (polegadas), uma tolerância de ±0,25mm salvo indicação em contrário, uma protuberância máxima da resina sob o flange de 0,5mm, e o espaçamento dos terminais medido no ponto de saída do pacote. O desenho mecânico exato fornece informação crítica para o projeto da impressão na PCB, garantindo um encaixe e alinhamento adequados.

4.2 Dimensões da Embalagem em Fita e Bobina

Para montagem automatizada, os componentes são fornecidos em fita transportadora relevada. A Secção 6 fornece uma tabela detalhada das dimensões da fita, incluindo diâmetro do furo de alimentação (D: 3,8-4,2mm), passo do componente (P: 12,5-12,9mm), dimensões do bolso (P1, P2, H) e largura da fita (W3: 17,5-19,0mm). Uma fita adesiva (largura W1: 12,5-13,5mm) sela os componentes nos bolsos. Estas especificações são essenciais para programar máquinas pick-and-place e projetar sistemas de alimentação.

5. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A manipulação adequada é crucial para a fiabilidade.

5.1 Armazenamento

Os componentes devem ser armazenados a ≤30°C e ≤70% de humidade relativa. Se retirados da bolsa de barreira de humidade original, devem ser utilizados no prazo de três meses. Para armazenamento mais prolongado fora da bolsa, utilize um recipiente selado com dessecante ou um dessecador de azoto para evitar a absorção de humidade, que pode causar \"efeito pipoca\" durante a soldadura.

5.2 Limpeza

Se a limpeza for necessária, utilize solventes à base de álcool, como álcool isopropílico. Produtos químicos agressivos podem danificar a lente de epóxi.

5.3 Formação dos Terminais

Dobre os terminais num ponto a pelo menos 3mm da base da lente. Não utilize o corpo do pacote como ponto de apoio. A formação deve ser feita à temperatura ambiente e antes da soldadura. Use força mínima durante a inserção na PCB para evitar tensões.

5.4 Parâmetros de Soldadura

Mantenha uma distância mínima de 3mm da base da lente ao ponto de soldadura. Nunca mergulhe a lente na solda.

• Ferro de Soldar:Máx 350°C durante máx 3 segundos (apenas uma vez).
• Soldadura por Onda:Pré-aquecimento ≤100°C durante ≤60 seg, onda de solda ≤320°C durante ≤3 seg. A posição de imersão não deve ser inferior a 2mm da base da lente.
• Nota Importante:Temperatura ou tempo excessivos podem deformar a lente ou destruir o dispositivo. O reflow por infravermelhos (IR) NÃO é adequado para este componente de orifício passante.

6. Considerações de Aplicação e Projeto

6.1 Projeto do Circuito de Acionamento

Este é um dispositivo operado por corrente. Para garantir um brilho uniforme ao acionar vários emissores em paralelo, um resistor limitador de corrente deve ser colocado em série comcada LED individual(Circuito A). Não é recomendado simplesmente ligar LEDs em paralelo com um único resistor partilhado (Circuito B) devido às variações na tensão direta (V_F) de cada dispositivo, o que causará uma distribuição desigual de corrente e, consequentemente, brilho desigual.

6.2 Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

O componente é sensível a ESD e sobretensões. Medidas preventivas são obrigatórias:

• Utilize pulseiras e luvas antiestáticas aterradas.
• Certifique-se de que todo o equipamento, estações de trabalho e prateleiras de armazenamento estão devidamente aterrados.
• Utilize ionizadores para neutralizar a carga estática que pode acumular-se na lente de plástico.

6.3 Âmbito de Aplicação e Fiabilidade

O dispositivo destina-se a equipamentos eletrónicos comuns (escritório, comunicações, domésticos). Para aplicações em que uma falha possa colocar em risco a vida ou a saúde (aviação, médicas, sistemas de segurança), é necessária consulta e qualificação especiais antes da utilização, uma vez que os dados de fiabilidade padrão podem não ser suficientes para tais utilizações críticas.

7. Comparação Técnica e Tendências

7.1 Diferenciação

O comprimento de onda de 850nm oferece um equilíbrio entre boa sensibilidade do detetor de silício e menor absorção em muitos materiais em comparação com comprimentos de onda IR mais longos. O pacote T-1 3/4 é um padrão da indústria, garantindo ampla compatibilidade com soquetes e layouts de PCB. A lente transparente (em oposição a colorida) maximiza a saída de luz para a função de emissor.

7.2 Princípio de Funcionamento

Como Emissor IR (IRED): Quando polarizado diretamente acima da sua tensão de limiar, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa do semicondutor (provavelmente GaAs/AlGaAs), libertando energia sob a forma de fotões no comprimento de onda característico de 850nm. A lente de epóxi transparente molda e direciona esta saída de luz.

Como Detetor (Fotodíodo): Quando fotões com energia suficiente atingem a junção semicondutora, geram pares eletrão-lacuna, criando uma fotocorrente quando o dispositivo está polarizado inversamente. Esta corrente é proporcional à intensidade da luz incidente.

7.3 Tendências de Projeto

A indústria continua a esforçar-se por maior eficiência (mais saída de luz por watt elétrico), velocidade melhorada para transmissão de dados e fiabilidade reforçada. Os pacotes de dispositivo de montagem em superfície (SMD) são cada vez mais comuns para montagem automatizada, embora pacotes de orifício passante como este permaneçam vitais para prototipagem, aplicações de alta potência ou cenários que requerem montagem mecânica robusta.

8. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 5V ou 3,3V?

R: Não. Deve utilizar um resistor limitador de corrente em série. Por exemplo, para obter 50mA a partir de uma fonte de 5V com uma V_Ftípica de 1,95V: R = (5V - 1,95V) / 0,05A = 61 Ohms. Um resistor de 62 Ohm seria adequado. Verifique sempre a V_Freal e a potência nominal do resistor.

P: Qual é a diferença entre \"Intensidade Radiante\" (mW/sr) e \"Ângulo de Visão\"?

R: A Intensidade Radiante mede a concentração de potência ótica numa determinada direção (por esterradiano). O Ângulo de Visão descreve a dispersão angular desse feixe. Um dispositivo com alta intensidade radiante mas um ângulo de visão estreito produz um ponto muito focado e intenso. Este dispositivo tem um ângulo de visão moderado de 60°, proporcionando um bom equilíbrio entre concentração do feixe e cobertura.

P: Por que é importante a humidade de armazenamento?

R: A embalagem de epóxi pode absorver humidade. Durante o processo de soldadura a alta temperatura, esta humidade retida pode vaporizar-se rapidamente, criando pressão interna que pode rachar a embalagem ou descolar ligações internas — uma falha conhecida como \"efeito pipoca\".

P: Posso usar isto para transmissão de dados de alta velocidade como comandos remotos IR?

R: Embora seja listado como \"alta velocidade\", a sua adequabilidade depende da taxa de dados necessária. A classificação de pulso de 10μs para a corrente de pico sugere que pode lidar com pulsos moderadamente rápidos. Para comunicação de velocidade muito alta (por exemplo, IrDA), componentes especificamente caracterizados para tempos de subida/descida mais rápidos seriam mais apropriados.