Folha de Dados do Emissor Infravermelho LTE-3220L-032A - Comprimento de Onda 850nm - Ângulo de Visão 30° - Potência 150mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTE-3220L-032A é um componente emissor infravermelho discreto, projetado para uma variedade de aplicações optoeletrônicas. Faz parte de uma ampla linha de produtos que inclui componentes para sistemas de controle remoto, transmissão de dados sem fio por infravermelho, alarmes de segurança e usos semelhantes. O dispositivo é construído com tecnologia de semicondutor para emitir luz no espectro infravermelho.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste componente incluem a conformidade com regulamentações ambientais, alta velocidade operacional e um ângulo de radiação estreito que permite a sinalização infravermelha direcionada. É adequado para operação em pulsos, tornando-o ideal para protocolos de comunicação digital. O mercado-alvo abrange fabricantes de eletrônicos de consumo, automação industrial, integradores de sistemas de segurança e desenvolvedores de links de dados sem fio onde é necessária transmissão de luz não visível confiável.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A dissipação máxima de potência é de 150 mW. Ele pode suportar uma corrente direta de pico de 1 A em condições pulsadas (300 pulsos por segundo, largura de pulso de 10μs), enquanto a corrente direta contínua máxima é de 100 mA. O dispositivo pode suportar uma tensão reversa de até 5 V. A faixa de temperatura operacional é de -40°C a +85°C, e pode ser armazenado em ambientes de -55°C a +100°C. Os terminais podem ser soldados a 260°C por uma duração de 5 segundos, desde que o ponto de solda esteja a pelo menos 4,0 mm do corpo do componente.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros são especificados a uma temperatura ambiente (TA) de 25°C. As principais métricas de desempenho são:

• Intensidade Radiante (Ie):Esta medida indica a potência óptica emitida por unidade de ângulo sólido. É tipicamente 24 mW/sr a uma corrente direta (IF) de 20mA e 60 mW/sr a IF=50mA.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λPico):O comprimento de onda no qual o dispositivo emite a maior potência óptica, tipicamente 850 nanômetros (nm).
• Largura de Meia Altura Espectral (Δλ):A largura de banda da luz emitida, tipicamente 50 nm, indicando a dispersão dos comprimentos de onda em torno do pico.
• Tensão Direta (Vf):A queda de tensão no dispositivo quando em condução, tipicamente 2,0 volts a IF=50mA.
• Corrente Reversa (IR):A pequena corrente de fuga quando uma tensão reversa é aplicada, máxima de 100 μA a VR=5V.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):A dispersão angular onde a intensidade radiante é pelo menos metade do seu valor máximo. Este dispositivo possui um ângulo de visão relativamente estreito de 30 graus.

3. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados fornece vários gráficos que ilustram o comportamento do dispositivo sob várias condições.

3.1 Distribuição Espectral

A Figura 1 mostra a intensidade radiante relativa em função do comprimento de onda. A curva está centrada em torno de 850 nm com uma forma característica definida pela banda proibida do material semicondutor e outras propriedades físicas. A largura de meia altura é visível como a largura da curva na metade de sua altura máxima.

3.2 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente

A Figura 2 descreve como a corrente direta máxima permitida diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. Esta curva de derating é crítica para o gerenciamento térmico no projeto da aplicação, para evitar exceder a temperatura máxima da junção.

3.3 Corrente Direta vs. Tensão Direta

A Figura 3 é a curva característica corrente-tensão (I-V). Ela mostra a relação exponencial típica de um diodo semicondutor. A curva auxilia no projeto do circuito de acionamento, especialmente para determinar a tensão necessária para uma corrente de operação desejada.

3.4 Intensidade Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente e Corrente Direta

As Figuras 4 e 5 mostram como a potência óptica de saída muda com a temperatura e a corrente de acionamento. A Figura 4 indica que a potência de saída geralmente diminui com o aumento da temperatura. A Figura 5 mostra que a potência de saída aumenta com a corrente de acionamento, mas não necessariamente de forma perfeitamente linear, especialmente em correntes mais altas onde a eficiência pode cair.

3.5 Padrão de Radiação

A Figura 6 é um diagrama polar que ilustra a distribuição espacial da luz infravermelha emitida. O estreito ângulo de visão de 30 graus é claramente mostrado, com a intensidade caindo abruptamente fora deste cone. Este padrão é importante para alinhar o emissor com um detector em um sistema.

4. Informações Mecânicas e de Embalagem

4.1 Dimensões de Contorno

O componente possui um fator de forma de embalagem padrão. As notas dimensionais principais incluem: todas as dimensões estão em milímetros, com uma tolerância geral de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. A resina sob o flange pode se projetar até 1,5 mm no máximo. O espaçamento dos terminais é medido no ponto onde eles saem do corpo da embalagem.

4.2 Identificação de Polaridade

Embora não detalhado explicitamente no texto fornecido, os emissores infravermelhos são diodos e, portanto, possuem polaridade (ânodo e cátodo). O terminal mais longo é tipicamente o ânodo. O desenho dimensional da folha de dados normalmente indicaria isso, e a polaridade correta deve ser observada durante a montagem do circuito.

5. Embalagem para Montagem Automatizada

O dispositivo é fornecido em fita transportadora relevada para uso com máquinas de pick-and-place automatizadas. A Seção 6 fornece especificações detalhadas da fita e da bobina, incluindo:

• Largura da fita (W3): 17,5 a 19,0 mm
• Passo do compartimento do componente (P): 12,5 a 12,9 mm
• Profundidade/altura da cavidade do componente (H): 10,5 a 11,5 mm a partir do papel base da fita
• Passo dos terminais dentro do compartimento (F): 2,3 a 3,0 mm

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A diretriz principal fornecida é a temperatura de soldagem dos terminais: 260°C por no máximo 5 segundos, com a condição de que o ponto de solda deve estar a pelo menos 4,0 mm do corpo plástico do componente. Isto é para evitar danos térmicos à embalagem de epóxi. Para soldagem por refluxo, um perfil padrão de refluxo por infravermelho ou convecção com temperatura de pico não excedendo 260°C é aplicável. Os componentes devem ser armazenados em um ambiente seco e ambiente, conforme a faixa de temperatura de armazenamento.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

O LTE-3220L-032A é bem adequado para:

• Controles Remotos por Infravermelho:Para TVs, sistemas de áudio e outros eletrodomésticos.
• Links de Dados de Curto Alcance:Para comunicação sem fio entre dispositivos como smartphones, computadores ou sensores industriais onde cabos são impraticáveis.
• Detecção de Proximidade e Objetos:Em sistemas de segurança, portas automáticas ou sistemas de contagem industrial, frequentemente emparelhado com um fotodetector.
• Interruptores e Codificadores Ópticos:Onde a interrupção ou reflexão de um feixe de IR indica posição ou movimento.

7.2 Considerações de Projeto

• Circuito de Acionamento:Um resistor limitador de corrente é essencial ao acionar a partir de uma fonte de tensão para definir a corrente direta desejada (IF). O circuito deve respeitar os valores máximos absolutos para corrente contínua e pulsada.
• Gerenciamento Térmico:Garanta dissipação de calor adequada ou área de cobre na PCB se operar próximo aos valores máximos ou em temperaturas ambientes elevadas, usando a curva de derating como guia.
• Alinhamento Óptico:O estreito ângulo de visão de 30 graus requer um alinhamento mecânico preciso entre o emissor e o detector receptor para uma força de sinal ótima.
• Imunidade à Luz Ambiente:Em ambientes com forte luz IR ambiente (ex.: luz solar), a modulação do sinal emitido (pulsação) e a demodulação correspondente no receptor são necessárias para uma operação confiável.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado a emissores IR de ângulo mais amplo, o ângulo de visão de 30 graus do LTE-3220L-032A fornece maior intensidade dentro de um feixe mais focado. Isto resulta em possíveis distâncias de transmissão mais longas ou corrente de acionamento necessária mais baixa para um determinado alcance, melhorando a eficiência energética. Seu comprimento de onda de 850nm é um padrão comum, oferecendo boa compatibilidade com fotodetectores de silício que têm alta sensibilidade nesta região. A disponibilidade para operação em pulsos o torna versátil para protocolos de comunicação digital.

9. Perguntas Frequentes Baseadas em Parâmetros Técnicos

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

R: A intensidade radiante é potência por ângulo sólido, descrevendo quão concentrado o feixe é. A potência total exigiria integrar a intensidade sobre todo o padrão de emissão. Para um dispositivo de ângulo estreito, alta intensidade radiante pode ser alcançada mesmo com potência total moderada.

P: Posso acionar este LED com uma fonte de 5V diretamente?

R: Não. A tensão direta típica é de 2,0V a 50mA. Conectá-lo diretamente a 5V causaria corrente excessiva e destruiria o dispositivo. Você deve usar um resistor em série (ou um driver de corrente constante) para limitar a corrente ao valor desejado (ex.: 20mA ou 50mA).

P: Por que o comprimento de onda de pico é 850nm se é um dispositivo infravermelho?

R: 850nm está no espectro do infravermelho próximo, logo além da luz vermelha visível. É uma escolha popular porque os fotodetectores de silício são muito sensíveis neste comprimento de onda, e é menos suscetível a interferência da luz visível do que comprimentos de onda de IR mais longos.

P: Como interpreto a classificação de "300pps, pulso de 10μs" para corrente de pico?

R: Isto significa que o dispositivo pode suportar pulsos curtos de alta corrente. A corrente de pico de 1A é permitida apenas se a largura do pulso for de 10 microssegundos ou menos e a taxa de repetição de pulsos for de 300 pulsos por segundo ou menor. Isto permite rajadas de alta luminosidade em sistemas de comunicação.

10. Exemplo Prático de Caso de Uso

Projetando um Sensor de Proximidade Simples:O LTE-3220L-032A pode ser usado como o transmissor em um sensor de objeto reflexivo. Ele é emparelhado com um fototransistor colocado adjacente a ele. O emissor é acionado com uma corrente pulsada (ex.: pulsos de 50mA). Quando um objeto se aproxima, ele reflete parte da luz infravermelha de volta para o fototransistor. O circuito conectado ao fototransistor detecta este aumento na corrente. A operação pulsada ajuda a distinguir o sinal da luz ambiente. O estreito ângulo de visão do emissor ajuda a definir um campo de detecção mais preciso.

11. Introdução ao Princípio de Operação

O dispositivo opera com base no princípio da eletroluminescência em uma junção p-n de semicondutor. Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons e lacunas são injetados na região da junção onde se recombinam. Neste sistema de material específico, a energia liberada durante a recombinação é emitida como fótons com um comprimento de onda correspondente à banda proibida do semicondutor, que é projetada para ser aproximadamente 850nm (infravermelho). A embalagem de epóxi transparente permite que esta luz escape eficientemente.

12. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

A tendência em componentes infravermelhos continua em direção a maior eficiência (mais saída de luz por watt elétrico de entrada), maior velocidade para transmissão de dados mais rápida e tamanhos de embalagem menores para integração em dispositivos compactos. Há também desenvolvimento contínuo em faixas de comprimento de onda específicas para aplicações como detecção de gases ou comunicações ópticas. A mudança para fabricação sem chumbo e em conformidade com RoHS, como visto neste componente, é um requisito padrão da indústria impulsionado por regulamentações ambientais. A integração de emissores com drivers ou detectores em módulos multi-chip é outra área de avanço.