Ficha Técnica do LED Emissor Infravermelho LTE-1650 - Invólucro Transparente - Tensão Direta 1.6V - Potência 100mW

1. Visão Geral do Produto

O LTE-1650 é um emissor infravermelho (IR) miniatura de visão frontal, projetado para aplicações que requerem alta capacidade de condução de corrente e características de baixa tensão direta. A sua função principal é emitir luz infravermelha num comprimento de onda de pico de 940 nanómetros. O dispositivo é alojado num invólucro de plástico transparente, que constitui uma solução económica para diversos sistemas optoeletrónicos. As principais vantagens deste componente incluem a sua capacidade de lidar com correntes de pulso significativas, a sua operação a baixa tensão que reduz o consumo de energia nos circuitos de acionamento, e o seu amplo ângulo de visão que simplifica o alinhamento óptico nas aplicações do utilizador final. É tipicamente direcionado para mercados que envolvem sistemas de controlo remoto, sensores de proximidade, deteção de objetos e automação industrial onde é necessária sinalização IR fiável.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

O dispositivo é especificado para operar dentro de limites rigorosos para garantir fiabilidade e longevidade. A dissipação de potência contínua máxima é de 100 mW a uma temperatura ambiente (T_A) de 25°C. Pode suportar uma corrente direta de pico de 1 Ampere em condições de pulso (300 pulsos por segundo, largura de pulso de 10 microssegundos). A corrente direta contínua máxima é classificada em 60 mA. Uma tensão inversa de até 5 Volts pode ser aplicada sem danificar a junção. A gama de temperatura de operação é de -40°C a +85°C, enquanto a gama de temperatura de armazenamento se estende de -55°C a +100°C, indicando uma robusta tolerância ambiental. Os terminais podem ser soldados a uma temperatura de 260°C durante 5 segundos quando medidos a 1,6 mm do corpo do invólucro.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Os parâmetros de desempenho chave são medidos a T_A=25°C. A saída é caracterizada tanto pela Irradiância na Abertura (E_e, em mW/cm²) como pela Intensidade Radiante (I_E, em mW/sr), ambos testados a uma corrente direta (I_F) de 20mA. Estes parâmetros são classificados em bins (ver Secção 3). O comprimento de onda de emissão de pico (λ_P) é tipicamente 940 nm, que se encontra no espectro do infravermelho próximo, ideal para muitas aplicações de sensoriamento e comunicação por ser invisível ao olho humano. A meia-largura espectral (Δλ) é de 50 nm, definindo a pureza espectral da luz emitida. A tensão direta (V_F) é tipicamente 1,6 Volts a I_F=50mA, com um máximo de 1,8V, confirmando a sua operação a baixa tensão. A corrente inversa (I_R) é no máximo 100 µA a uma tensão inversa (V_R) de 5V. O ângulo de visão (2θ_1/2) é de 60 graus, proporcionando um padrão de radiação amplo.

3. Explicação do Sistema de Binning

O LTE-1650 utiliza um sistema de binning de desempenho baseado principalmente na Intensidade Radiante e na Irradiância na Abertura. Este sistema categoriza os componentes em diferentes graus de desempenho (Bins A, B, C, D) para garantir consistência dentro de um lote de produção. Por exemplo, a I_F=20mA, os dispositivos do Bin A têm uma intensidade radiante que varia de 1,383 a 4,06 mW/sr, enquanto os dispositivos do Bin D começam em 5,11 mW/sr. Isto permite aos projetistas selecionar componentes que correspondam aos requisitos específicos de sensibilidade do seu detetor ou à força de sinal necessária para a sua aplicação. Não há indicação explícita de binning para tensão direta ou comprimento de onda nesta ficha técnica; o comprimento de onda é especificado como um valor típico de 940nm.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece vários gráficos que ilustram relações chave. A Figura 1 mostra a Distribuição Espectral, traçando a intensidade radiante relativa em função do comprimento de onda. Esta curva confirma o pico a 940nm e a largura espectral de 50nm. A Figura 2 descreve a relação entre a Corrente Direta e a Temperatura Ambiente, mostrando como a corrente contínua máxima permitida diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta para se manter dentro dos limites de dissipação de potência. A Figura 3 é a curva Corrente Direta vs. Tensão Direta (I-V), demonstrando a relação exponencial característica do díodo e a sua baixa V_F. A Figura 4 mostra como a Intensidade Radiante Relativa varia com a Temperatura Ambiente, tipicamente mostrando uma diminuição na saída à medida que a temperatura sobe. A Figura 5 ilustra como a Intensidade Radiante Relativa muda com a Corrente Direta, mostrando a relação não linear entre a corrente de acionamento e a saída de luz. Finalmente, a Figura 6 é o Diagrama de Radiação, um gráfico polar que representa visualmente o ângulo de visão de 60 graus, mostrando a distribuição angular da luz infravermelha emitida.

5. Informações Mecânicas e do Invólucro

O dispositivo utiliza um invólucro miniatura de plástico de visão frontal. Notas dimensionais chave 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 sobressair no máximo 1,5 mm. O espaçamento dos terminais é medido no ponto onde os terminais saem do corpo do invólucro. O invólucro é transparente, o que é benéfico para aplicações onde o emissor pode ser visível ou onde a posição exata do chip precisa de ser identificada para alinhamento óptico. O design de visão frontal significa que a emissão de luz primária é a partir da superfície superior do invólucro.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A especificação de soldadura primária fornecida é para a temperatura de soldadura dos terminais. Os terminais podem suportar uma temperatura de 260°C durante 5 segundos quando medidos a 1,6 mm (0,063 polegadas) do corpo do invólucro. Este é um parâmetro crítico para processos de soldadura por onda ou soldadura manual. Para soldadura por refluxo, perfis de refluxo por infravermelhos (IR) ou convecção padrão para componentes com invólucro de plástico podem geralmente ser utilizados, mas a temperatura máxima do corpo do invólucro não deve exceder o máximo de temperatura de armazenamento de 100°C por um período prolongado. É aconselhável evitar tensão mecânica nos terminais durante e após a montagem. Condições de armazenamento adequadas envolveriam manter os componentes num ambiente seco e seguro contra eletricidade estática dentro da gama de temperatura de armazenamento especificada (-55°C a +100°C) para prevenir absorção de humidade ou outra degradação.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

O formato de embalagem específico (ex., fita e bobina, a granel) não é detalhado no conteúdo fornecido. O número de peça é claramente identificado como LTE-1650. A própria ficha técnica é referenciada pelo Nº de Especificação: DS-50-95-0017, Revisão B. O código de binning (A, B, C, D) seria uma parte crítica da informação de encomenda para garantir que o grau de desempenho correto é fornecido. Os projetistas devem especificar o bin necessário ao encomendar para garantir as características de intensidade radiante para a sua aplicação.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

O LTE-1650 é bem adequado para uma variedade de aplicações. A sua elevada capacidade de corrente de pulso torna-o ideal para transmissores de controlo remoto por infravermelhos, onde são utilizadas rajadas curtas e de alta potência para comunicar sinais. O amplo ângulo de visão é vantajoso na deteção de proximidade e deteção de objetos, onde o alinhamento exato entre o emissor e o detetor pode não ser perfeitamente controlado. Pode ser utilizado em automação industrial para contagem, triagem ou sensoriamento de posição. Outros usos potenciais incluem transmissão de dados a curtas distâncias, interrupções de feixe em sistemas de segurança e interruptores sem contacto.

8.2 Considerações de Projeto

Ao projetar com o LTE-1650, vários fatores devem ser considerados. O circuito de acionamento deve limitar a corrente contínua a 60mA ou menos, respeitando a curva de derating a temperaturas ambientes mais elevadas. Para operação em pulso, garanta que a largura de pulso e o ciclo de trabalho não causem que a dissipação de potência média exceda 100mW. A baixa tensão direta permite que seja acionado diretamente a partir de lógica de baixa tensão (ex., sistemas de 3,3V ou 5V) com uma simples resistência limitadora de corrente em série. A escolha do bin (A a D) irá impactar diretamente a força do sinal recebido pelo detetor; um bin mais elevado fornece mais intensidade, o que pode melhorar a relação sinal-ruído ou permitir distâncias operacionais mais longas. O invólucro transparente não filtra a luz, pelo que podem ser necessários filtros ópticos externos se for necessário bloquear comprimentos de onda específicos. Dissipadores de calor geralmente não são necessários para este invólucro em condições normais de operação, mas o layout da placa deve permitir alguma dissipação de calor através dos terminais.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com emissores IR padrão, as principais vantagens diferenciadoras do LTE-1650 são a sua combinação dealta capacidade de corrente(1A de pulso, 60mA contínua) ebaixa tensão direta(1,6V típica). Muitos emissores IR sacrificam uma pela outra. Esta combinação torna-o mais eficiente e mais fácil de acionar a partir de fontes de alimentação comuns. Oamplo ângulo de visão de 60 grausé outra vantagem significativa sobre emissores de ângulo mais estreito, reduzindo os requisitos de precisão de alinhamento na montagem e uso do produto final. Oinvólucro transparentenão oferece filtragem inerente de comprimento de onda, o que pode ser uma vantagem ou desvantagem dependendo da aplicação; fornece a saída espectral completa do chip, enquanto invólucros coloridos podem absorver parte do IR desejado ou da luz vermelha visível que alguns chips emitem.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

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

R: Sim, mas deve usar uma resistência limitadora de corrente. Calcule o valor da resistência usando R = (V_fonte- V_F) / I_F. Por exemplo, com V_fonte=5V, V_F=1,6V, e uma I_Fdesejada =20mA, R = (5 - 1,6) / 0,02 = 170 Ohms. Use o próximo valor padrão, ex., 180 Ohms.

P: Qual é a diferença entre a Irradiância na Abertura (E_e) e a Intensidade Radiante (I_E)?

R: A Intensidade Radiante (I_E, mW/sr) mede a potência óptica emitida por unidade de ângulo sólido (esterradiano), descrevendo quão focalizado é o feixe. A Irradiância na Abertura (E_e, mW/cm²) é a densidade de potência incidente numa superfície (como um detetor) a uma distância especificada, que depende tanto da intensidade como da distância/geometria. I_Eé uma propriedade da fonte; E_eé o que um detetor vê.

P: Como é que a temperatura afeta o desempenho?

R: Como mostrado nas curvas, o aumento da temperatura ambiente reduz a corrente direta contínua máxima permitida (Fig. 2) e tipicamente diminui a saída radiante para uma dada corrente (Fig. 4). A tensão direta também tem um coeficiente de temperatura negativo (diminui com o aumento da temperatura), o que deve ser considerado em projetos de acionamento de corrente constante.

P: Por que é que o dispositivo é classificado em bins?

R: Variações de fabrico causam ligeiras diferenças na eficiência de saída de luz entre LEDs individuais. O binning classifica-os em grupos de desempenho (A, B, C, D) para que os projetistas possam escolher um nível de desempenho consistente para o seu circuito, garantindo um comportamento previsível do sistema.

11. Estudo de Caso de Aplicação Prática

Caso: Sensor Simples de Deteção de Objetos.Um uso comum é num sistema de deteção por infravermelhos modulado para evitar interferência da luz ambiente. O LTE-1650 é acionado por uma onda quadrada de 38kHz (uma frequência comum para recetores IR) através de um interruptor de transistor, permitindo corrente de pulso até à classificação de 1A para transmissão de sinal forte. É emparelhado com um fotodetector IR sintonizado em 38kHz correspondente. O amplo ângulo de visão de 60 graus do LTE-1650 permite que o emissor e o detetor sejam colocados lado a lado numa PCB, com os seus campos de visão sobrepostos à frente do sensor. Quando um objeto entra nesta zona de sobreposição, reflete a luz IR modulada do emissor para o detetor. A eletrónica do sistema deteta então este sinal refletido. A alta saída dos LEDs do Bin C ou D seria escolhida para este modo de sensoriamento reflexivo para garantir que sinal suficiente retorna ao detetor. A baixa tensão direta permite que todo o circuito, incluindo o acionador do LED, seja alimentado por uma única linha de 3,3V ou 5V.

12. Princípio de Operação

O LTE-1650 é um díodo emissor de luz (LED) semicondutor. A sua operação baseia-se na eletroluminescência numa junção p-n de semicondutor. Quando uma tensão direta é aplicada, eletrões da região do tipo n e lacunas da região do tipo p são injetados na região da junção. Quando estes portadores de carga se recombinam, libertam energia. Neste dispositivo específico, o material semicondutor (tipicamente baseado em arsenieto de gálio e alumínio, AlGaAs) é projetado para que esta energia seja libertada principalmente como fotões de luz infravermelha com um comprimento de onda de pico em torno de 940 nm. O invólucro de epóxi transparente encapsula o chip semicondutor, fornece proteção mecânica e atua como uma lente que molda a luz emitida no padrão de ângulo de visão de 60 graus especificado.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

Emissores infravermelhos como o LTE-1650 representam uma tecnologia madura e fiável. As tendências atuais neste campo focam-se em aumentar a eficiência (mais saída de luz por unidade de potência elétrica de entrada), permitir velocidades de modulação mais altas para transmissão de dados mais rápida e uma maior miniaturização dos invólucros. Há também uma tendência para integrar o emissor com um circuito de acionamento ou mesmo um detetor num único módulo para simplificar o projeto do sistema. O comprimento de onda de 940nm permanece muito popular porque oferece um bom equilíbrio entre a sensibilidade do detetor de silício (que atinge o pico em torno de 900-1000nm) e a baixa absorção na atmosfera. Embora novos materiais possam oferecer opções de comprimento de onda ligeiramente diferentes ou eficiências mais altas, os princípios fundamentais e as áreas de aplicação para dispositivos como o LTE-1650 permanecem estáveis e amplamente aplicáveis em eletrónica de consumo, controlos industriais e sistemas automóveis.