Emissor de LED Infravermelho 5mm Pacote Transparente - Dimensões 5.0mm Diâmetro x 8.6mm Altura - Tensão Direta 1.6-2.0V - Comprimento de Onda de Pico 850nm - Intensidade Radiante 30-45mW/sr - Ficha Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um diodo emissor de luz infravermelha (IRED) discreto, projetado para uma ampla gama de aplicações optoeletrônicas. O dispositivo é projetado para fornecer alta potência radiante com uma característica de baixa tensão direta, tornando-o adequado para projetos sensíveis ao consumo de energia. Sua emissão principal está no espectro do infravermelho próximo, centrada em um comprimento de onda de pico de 850 nanômetros.

As vantagens principais deste componente incluem sua capacidade de operação com alta corrente, o que se traduz diretamente em alta potência óptica de saída. Ele é encapsulado em um formato padrão de 5mm com uma lente transparente, proporcionando um amplo ângulo de visão para iluminação ou recepção de área ampla. Isso o torna uma escolha versátil para sistemas que requerem sinalização infravermelha confiável.

O mercado-alvo e os cenários típicos de aplicação abrangem eletrônicos de consumo, controles industriais e sistemas de segurança. Usos comuns incluem controles remotos infravermelhos para televisores e equipamentos de áudio, enlaces de dados sem fio de curto alcance, sensores de detecção de intrusão em alarmes de segurança e codificadores ópticos. Seus parâmetros de desempenho são otimizados para operação pulsada, que é padrão em protocolos de controle remoto e transmissão de dados.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Operar o dispositivo além destes limites pode causar danos permanentes. A corrente direta contínua máxima é especificada em 80 mA, com uma corrente direta de pico de 1 A permitida sob condições pulsadas (300 pps, largura de pulso de 10μs). A dissipação de potência máxima é de 200 mW, o que dita o projeto térmico da aplicação. O dispositivo pode suportar uma tensão reversa de até 5V, embora não seja projetado para operação neste regime. As faixas de temperatura de operação e armazenamento são de -40°C a +85°C e -55°C a +100°C, respectivamente, garantindo confiabilidade em ambientes adversos. A soldagem dos terminais deve ser realizada a 260°C por no máximo 5 segundos, com a ponta do ferro posicionada a pelo menos 1,6mm do corpo de epóxi.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Os principais parâmetros de desempenho são medidos em uma condição de teste padrão de corrente direta (I_F) de 50 mA e temperatura ambiente (T_A) de 25°C.

• Intensidade Radiante (I_E):A potência óptica de saída por ângulo sólido, variando de um mínimo de 30 mW/sr a um valor típico de 45 mW/sr. Esta é uma medida direta do brilho do LED em sua direção principal.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):O comprimento de onda nominal é de 850 nm, posicionando-o na região do infravermelho próximo, ideal para fotodetectores de silício e menos visível ao olho humano do que comprimentos de onda mais curtos.
• Largura Espectral à Meia Altura (Δλ):Aproximadamente 50 nm. Isso define a largura de banda espectral, indicando a faixa de comprimentos de onda emitidos em torno do pico.
• Tensão Direta (V_F):Tipicamente 1,6V, com um máximo de 2,0V em I_F=50mA. A baixa V_Fé uma característica fundamental para dispositivos de alta eficiência operados por bateria.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 100 μA em V_R=5V. Este parâmetro é apenas para fins de teste; o dispositivo não é destinado à operação em polarização reversa.
• Tempo de Subida/Descida (T_r/T_f):30 nanossegundos. Esta velocidade de comutação rápida permite operação pulsada de alta frequência para transmissão de dados.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):30 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade radiante cai para metade do seu valor de pico, definindo a dispersão do feixe.

3. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características que são cruciais para o projeto do circuito e previsão de desempenho.

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

Esta curva mostra a relação entre a corrente que flui através do LED e a tensão sobre ele. É não linear, típico de um diodo. A curva permite que os projetistas determinem a tensão de acionamento necessária para uma corrente de operação desejada e calculem a dissipação de potência (V_F* I_F). A baixa tensão de joelho é evidente a partir da V_Ftípica de 1,6V.

3.2 Intensidade Radiante Relativa vs. Corrente Direta

Este gráfico demonstra como a potência óptica de saída escala com a corrente de entrada. Geralmente, a intensidade radiante aumenta linearmente com a corrente na faixa de operação normal. Esta linearidade é importante para aplicações de modulação analógica. Os projetistas podem usar isso para selecionar uma corrente de acionamento apropriada para atingir um nível de brilho específico.

3.3 Intensidade Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva é crítica para entender os efeitos térmicos. A intensidade radiante de um LED diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Este gráfico quantifica essa derating, mostrando a potência de saída relativa ao seu valor a 25°C em toda a faixa de temperatura de operação. Para operação confiável, o gerenciamento térmico deve ser considerado para manter a estabilidade da saída, especialmente em aplicações de alta corrente ou alta temperatura ambiente.

3.4 Distribuição Espectral

O gráfico espectral ilustra a intensidade da luz emitida em diferentes comprimentos de onda. Ele confirma o pico em 850 nm e a largura à meia altura de aproximadamente 50 nm. Esta informação é vital ao combinar o LED com um fotodetector, pois a responsividade do detector varia com o comprimento de onda.

3.5 Diagrama do Padrão de Radiação

Este diagrama polar representa visualmente o ângulo de visão. O padrão mostra a distribuição de intensidade, confirmando o meio-ângulo de 30 graus. Ele auxilia no projeto de sistemas ópticos para áreas de cobertura específicas, como garantir que um receptor esteja dentro do feixe do LED.

4. Informações Mecânicas e de Embalagem

4.1 Dimensões de Contorno

O dispositivo está em conformidade com um pacote padrão de LED redondo de 5mm. As dimensões principais incluem um diâmetro do corpo de 5,0mm e uma altura típica de 8,6mm da base do flange até o topo da lente. O espaçamento dos terminais, medido onde os terminais saem do pacote, é o padrão de 2,54mm (0,1 polegadas). As tolerâncias são tipicamente ±0,25mm, salvo especificação em contrário. É permitida uma protrusão máxima da resina de 1,5mm sob o flange. O ânodo (terminal positivo) é tipicamente identificado pelo terminal mais longo.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

5.1 Condições de Armazenamento

Os componentes devem ser armazenados em um ambiente abaixo de 30°C e 70% de umidade relativa. Uma vez que a embalagem selada original é aberta, os componentes devem ser usados dentro de 3 meses em um ambiente controlado de <25°C e <60% UR para evitar a oxidação dos terminais, o que pode afetar a soldabilidade.

5.2 Limpeza

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

5.3 Formação dos Terminais

Se os terminais precisarem ser dobrados, isso deve ser feito antes da soldagem e à temperatura ambiente normal. A dobra deve ser feita em um ponto a pelo menos 3mm de distância da base da lente do LED. A base do *lead frame* não deve ser usada como ponto de apoio durante a dobra para evitar tensão na fixação interna do *die*.

5.4 Processo de Soldagem

Soldagem Manual (Ferro):Temperatura máxima de 350°C por não mais que 3 segundos por terminal. A ponta do ferro não deve ficar mais próxima que 2mm da base da lente de epóxi.
Soldagem por Onda:O perfil recomendado inclui um pré-aquecimento até 100°C por no máximo 60 segundos, seguido por uma onda de solda a 260°C no máximo por 5 segundos. A posição de imersão não deve ser inferior a 2mm da base da lente.
Aviso Crítico:Deve-se evitar mergulhar a lente na solda. Temperatura ou tempo excessivos podem causar deformação da lente ou falha catastrófica. A soldagem por refluxo infravermelho (IR) NÃO é adequada para este tipo de pacote de orifício passante (*through-hole*).

6. Informações de Embalagem e Pedido

Os componentes são embalados em sacos antiestáticos. A configuração de embalagem padrão é de 1000 peças por saco. Oito sacos são embalados em uma caixa interna, e oito caixas internas constituem uma caixa de envio externa, resultando em um total de 64.000 peças por caixa externa.

7. Recomendações para Projeto de Aplicação

7.1 Projeto do Circuito de Acionamento

LEDs são dispositivos operados por corrente. Para garantir brilho uniforme e evitar o "roubo" de corrente, é fortemente recomendado usar um resistor limitador de corrente em série para cada LED, mesmo quando vários LEDs são conectados em paralelo a uma fonte de tensão. O modelo de circuito simples (A) com um resistor em série com cada LED é a abordagem correta. O modelo alternativo (B), conectando vários LEDs diretamente em paralelo sem resistores individuais, é desencorajado, pois pequenas variações na tensão direta (V_F) de cada LED causarão diferenças significativas no compartilhamento de corrente e, consequentemente, no brilho.

O valor do resistor em série (R_s) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R_s= (V_fonte- V_F) / I_F, onde I_Fé a corrente de operação desejada (ex.: 50mA) e V_Fé a tensão direta típica da ficha técnica (ex.: 1,6V).

7.2 Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

Este componente é sensível à descarga eletrostática. Controles adequados de ESD devem ser implementados durante o manuseio e montagem:

• O pessoal deve usar pulseiras aterradas ou luvas antiestáticas.
• Todos os postos de trabalho, ferramentas e equipamentos devem estar devidamente aterrados.
• Use ionizadores para neutralizar a carga estática que pode se acumular na lente plástica.
• Armazene e transporte os componentes em embalagens condutivas ou antiestáticas.

7.3 Escopo de Aplicação e Confiabilidade

Este produto destina-se ao uso em equipamentos eletrônicos comerciais e industriais padrão, incluindo automação de escritório, comunicações e eletrodomésticos. Para aplicações que exigem confiabilidade excepcional onde uma falha pode representar risco à vida ou à saúde (ex.: aviação, suporte à vida médico, sistemas de segurança de transporte), consulta e qualificação específicas são necessárias antes da incorporação ao projeto.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Este IRED de 850nm se diferencia pela combinação dealta potência de saída(30-45 mW/sr) ebaixa tensão direta(1,6V típ.). Comparado com LEDs visíveis padrão ou IREDs de menor potência, isso permite iluminação mais brilhante ou maior alcance em dispositivos alimentados por bateria. O ângulo de visão de 30 graus oferece um bom equilíbrio entre intensidade focada e área de cobertura. A rápida velocidade de comutação de 30ns o torna adequado tanto para controles remotos simples liga/desliga quanto para protocolos de transmissão de dados de maior velocidade, ao contrário de dispositivos mais lentos limitados a comutação básica.

9. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Posso acionar este LED diretamente de um pino de microcontrolador de 3,3V ou 5V?
R: Não. Você deve sempre usar um resistor limitador de corrente em série. Um pino de microcontrolador tem capacidade limitada de fornecimento/consumo de corrente e carece de regulação precisa de corrente. Conectar o LED diretamente provavelmente excederia a corrente máxima do pino, danificando o microcontrolador, e poderia sobrecarregar o LED.

P: Por que a especificação de corrente reversa é apenas para teste e não para operação?
R: O LED é um diodo otimizado para condução direta. Aplicar uma tensão reversa, mesmo dentro da especificação máxima de 5V, não o faz funcionar de forma útil. A corrente reversa especificada é um parâmetro de fuga usado para teste de qualidade, não um parâmetro de projeto para operação do circuito.

P: Como calculo o resistor necessário para uma fonte de 5V a 50mA?
R: Usando a V_Ftípica de 1,6V: R = (5V - 1,6V) / 0,05A = 68 Ohms. O valor padrão mais próximo é 68Ω. A potência nominal do resistor deve ser pelo menos P = I²R = (0,05)²* 68 = 0,17W, então um resistor de 1/4W é suficiente.

P: Qual é o propósito do pacote transparente se a luz é invisível?
R: O epóxi transparente é altamente transparente à luz infravermelha de 850nm, minimizando as perdas ópticas dentro do próprio pacote. Uma lente colorida absorveria parte da saída de IR, reduzindo a eficiência. O pacote transparente permite a máxima intensidade radiante.

10. Estudo de Caso de Projeto e Uso

Cenário: Projetando um Transmissor de Controle Remoto Infravermelho Simples.
O objetivo é transmitir comandos codificados de uma unidade portátil para um receptor a até 10 metros de distância em uma sala de estar típica.

Seleção do Componente:Este IRED de 850nm é uma excelente escolha devido à sua alta potência de saída (para bom alcance), operação de baixa tensão (compatível com pequenas baterias como 2 pilhas AA fornecendo 3V) e velocidade de comutação rápida (capaz de lidar com a frequência portadora de 38kHz comumente usada em controles remotos).

Projeto do Circuito:O circuito transmissor principal envolve um microcontrolador gerando o código modulado. O pino do microcontrolador aciona um transistor (ex.: um NPN simples como o 2N3904) em uma configuração de chave. O IRED e seu resistor limitador de corrente são colocados no circuito do coletor do transistor. O transistor atua como uma chave de alta velocidade, permitindo que o microcontrolador pulse o LED com a alta corrente necessária (ex.: pulsos de 100mA) sem carregar o pino do MCU diretamente. O valor do resistor em série é calculado com base na tensão da bateria (3V), na V_Fdo LED (~1,6V) e na corrente pulsada desejada.

Considerações:O amplo ângulo de visão de 30 graus do LED garante que o controle remoto não precise ser apontado precisamente para o receptor. As precauções contra ESD são críticas durante a montagem da unidade portátil. As diretrizes de armazenamento garantem que os LEDs permaneçam soldáveis durante o processo de produção.

11. Princípio de Operação

Um Diodo Emissor de Luz Infravermelha (IRED) é um dispositivo semicondutor de junção p-n. Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região da junção. Quando esses portadores de carga se recombinam, a energia é liberada na forma de fótons (luz). O comprimento de onda específico da luz emitida (850 nm neste caso) é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor, que aqui é baseado em compostos de Arseneto de Gálio (GaAs) ou Arseneto de Gálio e Alumínio (AlGaAs). O pacote de epóxi "transparente" encapsula o *chip* semicondutor, fornece proteção mecânica e atua como uma lente para moldar o feixe de saída.

12. Tendências Tecnológicas

Os componentes infravermelhos discretos continuam a evoluir. As tendências incluem o desenvolvimento de dispositivos com densidade de potência e eficiência ainda maiores para aplicações de longo alcance, como LiDAR e sensoriamento de tempo de voo (*time-of-flight*). Há também um impulso para a miniaturização em pacotes de dispositivo de montagem em superfície (SMD) para montagem automatizada e fatores de forma menores. Além disso, componentes com tolerâncias de comprimento de onda mais rigidamente controladas e larguras de banda espectral mais estreitas estão sendo desenvolvidos para aplicações especializadas de sensoriamento e comunicação óptica, a fim de reduzir interferências e melhorar as relações sinal-ruído. O princípio fundamental da eletroluminescência em junções semicondutoras permanece constante, mas a ciência dos materiais e a tecnologia de encapsulamento impulsionam melhorias de desempenho.