Folha de Dados do Emissor Infravermelho LTE-302 - Pacote Lateral - Comprimento de Onda de Pico 940nm - Tensão Direta 1,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTE-302 é um emissor infravermelho (IR) de baixo custo e miniatura, projetado para aplicações que requerem detecção óptica confiável. A sua principal vantagem reside no seu pacote plástico de visão lateral, que permite um fator de forma compacto adequado para projetos com espaço limitado. O dispositivo é compatível mecânica e espectralmente com a série LTR-301 de fototransistores, simplificando o projeto de interruptores ópticos, sensores de detecção de objetos e sistemas de sensoriamento de proximidade. O mercado-alvo inclui eletrônicos de consumo, automação industrial, sistemas de segurança e várias aplicações de sensoriamento embarcado onde é necessária emissão IR econômica e confiável.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Elétricas e Ópticas

O desempenho elétrico e óptico é especificado a uma temperatura ambiente (T_A) de 25°C. Os parâmetros-chave incluem:

• Tensão Direta (V_F):Tipicamente 1,6V a uma corrente direta (I_F) de 20mA, com um máximo de 1,6V. Este parâmetro é crucial para o projeto do circuito de acionamento.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_Pico):940 nanômetros (nm). Este comprimento de onda é ideal para aplicações que utilizam fotodetectores à base de silício, que possuem boa sensibilidade na região do infravermelho próximo, e é menos visível ao olho humano em comparação com comprimentos de onda mais curtos.
• Largura Espectral à Meia Altura (Δλ):50 nm. Isto indica a largura de banda espectral da luz emitida, centrada no comprimento de onda de pico.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):40 graus. Isto define a dispersão angular da radiação emitida onde a intensidade é pelo menos metade da intensidade de pico.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 100 µA a uma tensão reversa (V_R) de 5V. Este parâmetro indica a corrente de fuga quando o dispositivo está polarizado reversamente.

2.2 Especificações Absolutas Máximas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Elas não são para operação contínua.

• Dissipação de Potência (P_D):75 mW.
• Corrente Direta Contínua (I_F):50 mA.
• Corrente Direta de Pico:1 A em condições pulsadas (300 pulsos por segundo, largura de pulso de 10 µs).
• Tensão Reversa:5 V.
• Faixa de Temperatura de Operação:-40°C a +85°C.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-55°C a +100°C.
• Temperatura de Soldagem dos Terminais:260°C por 5 segundos, medida a 1,6mm do corpo do pacote.

3. Explicação do Sistema de Binning

O LTE-302 utiliza um sistema de binning baseado na sua intensidade radiante e incidência radiante na abertura. Este sistema agrupa dispositivos com potência óptica de saída semelhante para garantir consistência no desempenho da aplicação. Os bins são testados a uma corrente direta de 20mA.

• Intensidade Radiante (I_E):Medida em miliwatts por esferorradiano (mW/sr), representa a potência óptica emitida por unidade de ângulo sólido. Os bins variam de B (0,662-1,263 mW/sr) a F (mínimo 1,444 mW/sr).
• Incidência Radiante na Abertura (E_e):Medida em miliwatts por centímetro quadrado (mW/cm²), representa a densidade de potência na abertura do emissor. Os bins correspondem aos bins de intensidade radiante, de B (0,088-0,168 mW/cm²) a F (mínimo 0,192 mW/cm²).

Este binning permite que os projetistas selecionem dispositivos com a saída óptica necessária para a sua distância de sensoriamento específica e sensibilidade do receptor, garantindo a operação confiável do sistema.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados fornece várias curvas características que ilustram o comportamento do dispositivo em condições variáveis.

4.1 Distribuição Espectral (Fig. 1)

Esta curva mostra a intensidade radiante relativa em função do comprimento de onda. Confirma a emissão de pico em 940nm e a meia largura espectral de aproximadamente 50nm. A forma é típica de um LED IR de AlGaAs.

4.2 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Fig. 3)

Esta curva característica IV (Corrente-Tensão) é essencial para projetar o circuito limitador de corrente. Ela mostra a relação exponencial típica de um diodo. A curva permite estimar a queda de tensão em correntes diferentes da condição de teste de 20mA.

4.3 Intensidade Radiante Relativa vs. Corrente Direta (Fig. 5)

Este gráfico demonstra que a potência óptica de saída é aproximadamente linear com a corrente direta dentro da faixa de operação recomendada. Acionar o LED além das suas especificações máximas não produzirá aumentos proporcionais na saída e corre o risco de danificá-lo.

4.4 Intensidade Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente (Fig. 4)

Esta curva mostra a dependência da saída óptica com a temperatura. A intensidade radiante diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. Esta derating deve ser considerada em aplicações que operam em altas temperaturas para garantir que o sistema de sensoriamento mantenha força de sinal suficiente.

4.5 Diagrama de Radiação (Fig. 6)

Este gráfico polar representa visualmente o ângulo de visão (2θ_1/2= 40°). Mostra a distribuição angular da radiação emitida, o que é importante para alinhar o emissor com um detector e compreender o campo de sensoriamento.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

O dispositivo utiliza um pacote plástico lateral miniatura. As notas dimensionais principais incluem:

• Todas as dimensões são fornecidas em milímetros, com polegadas entre parênteses.
• Uma tolerância geral de ±0,25mm (±0,010\") aplica-se, salvo especificação em contrário.
• O espaçamento dos terminais é medido no ponto onde os terminais saem do corpo do pacote.
• A orientação lateral significa que o eixo óptico principal é paralelo à superfície da PCB, o que é ideal para sensoriamento reflexivo ou por interrupção através de uma placa.

Consulte o desenho detalhado do pacote na folha de dados original para dimensões exatas, incluindo tamanho do corpo, comprimento dos terminais e localização da abertura.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O manuseio adequado é crítico para a confiabilidade.

• Soldagem:Os terminais podem suportar uma temperatura de soldagem de 260°C por 5 segundos, desde que o calor seja aplicado a pelo menos 1,6mm (0,063\") de distância do corpo do pacote plástico. Isto evita danos térmicos ao encapsulante epóxi e ao chip semicondutor.
• Precauções contra ESD:Embora não explicitamente declarado para este dispositivo, os LEDs infravermelhos são geralmente sensíveis à descarga eletrostática (ESD). Procedimentos padrão de manuseio ESD (usando pulseiras aterradas, espuma condutiva) são recomendados durante a montagem.
• Limpeza:Se a limpeza for necessária após a soldagem, utilize métodos e solventes compatíveis com componentes eletrônicos encapsulados em plástico para evitar trincas por tensão ou degradação do material.

7. Recomendações de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Interruptores Ópticos / Chaves Ranhuradas:Emparelhado com um fototransistor compatível (como o LTR-301), o emissor cria um feixe. Um objeto que passa pelo vão interrompe o feixe, acionando um sinal de detecção. Usado em impressoras, máquinas de venda automática e contadores industriais.
• Sensoriamento de Objeto Reflexivo:O emissor e um detector são colocados lado a lado. O emissor ilumina uma superfície e o detector sente a luz refletida. Usado para detecção de papel, sensoriamento de nível de líquido e detecção de proximidade.
• Controle Industrial & Segurança:Usado em cortinas de segurança, sensores de porta e detecção de violação.

7.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Sempre use um resistor em série ou um driver de corrente constante para limitar a corrente direta ao valor desejado (ex.: 20mA). Calcule o valor do resistor usando R = (V_fonte- V_F) / I_F.
• Alinhamento Óptico:O alinhamento mecânico preciso entre o emissor e o detector é crítico para a máxima força do sinal, especialmente com o ângulo de visão de 40°.
• Imunidade à Luz Ambiente:Para operação confiável em ambientes com luz ambiente variável (ex.: luz solar, luzes da sala), considere modular a corrente de acionamento do emissor e usar um circuito de detecção sincronizado no receptor para filtrar sinais de luz ambiente DC.
• Gerenciamento Térmico:Garanta que o dispositivo opere dentro da sua faixa de temperatura especificada. Reduza a corrente direta máxima se a temperatura ambiente se aproximar do limite superior de 85°C.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

A principal diferenciação do LTE-302 reside na sua combinação específica de atributos:

• Pacote Lateral vs. Visão Superior:O fator de forma lateral é uma vantagem chave para aplicações onde o caminho de sensoriamento é paralelo à PCB, economizando espaço vertical em comparação com emissores de visão superior.
• Compatível com a Série LTR-301:Esta compatibilidade mecânica e espectral garantida simplifica o projeto e a aquisição de módulos interruptores ópticos, garantindo desempenho ideal sem a necessidade de alinhamento óptico personalizado ou filtragem espectral.
• Design Miniatura de Custo-Efetivo:Oferece um equilíbrio entre desempenho e tamanho a um baixo custo, tornando-o adequado para aplicações de consumo de alto volume.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é o propósito dos códigos de binning (B, C, D, E, F)?

R: Eles categorizam os dispositivos com base na sua potência óptica de saída (intensidade radiante). Você seleciona um bin para garantir que seu sistema sensor tenha força de sinal consistente e suficiente. Para distâncias de sensoriamento maiores ou detectores de menor sensibilidade, um bin mais alto (ex.: E ou F) pode ser necessário.

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

R: Não. A tensão direta típica é de 1,6V. Conectá-lo diretamente a 5V causaria um fluxo de corrente excessivo, destruindo o dispositivo. Você deve sempre usar um resistor limitador de corrente.

P: Por que o comprimento de onda de pico é 940nm?

R: 940nm está no espectro do infravermelho próximo. É um comprimento de onda comum porque os fotodetectores de silício (fototransistores, fotodiodos) têm boa sensibilidade aqui, e é amplamente invisível, tornando-o adequado para aplicações de sensoriamento discretas.

P: Como a temperatura afeta o desempenho?

R: Como mostrado na Fig. 4, a intensidade radiante diminui com o aumento da temperatura. Em um ambiente quente, o sinal de saída será mais fraco. Projete seu circuito com margem suficiente ou considere compensação de temperatura se operar em uma ampla faixa.

10. Caso Prático de Projeto e Uso

Caso: Projetando um Sensor de Detecção de Papel para uma Impressora.

Um engenheiro precisa detectar a presença de papel em uma bandeja de alimentação. Ele coloca um emissor IR LTE-302 e um fototransistor LTR-301 em lados opostos do caminho do papel, criando um feixe. Quando o papel está presente, ele bloqueia o feixe e a saída do fototransistor fica baixa. O ângulo de visão de 40° requer um alinhamento cuidadoso dos componentes na PCB para garantir que o feixe seja estreito o suficiente para detecção precisa, mas largo o suficiente para tolerância. O engenheiro seleciona dispositivos do Bin D para garantir força de sinal forte mesmo se poeira se acumular com o tempo. Um circuito simples com um resistor de 150 ohms limita a corrente para ~20mA a partir de uma fonte de 5V (5V - 1,6V / 20mA ≈ 170Ω, usando 150Ω para uma pequena margem). A saída do fototransistor é conectada a um comparador ou entrada de microcontrolador para digitalizar o sinal de detecção.

11. Princípio de Operação

Um emissor infravermelho é um diodo semicondutor. Quando polarizado diretamente (tensão positiva aplicada ao ânodo em relação ao cátodo), elétrons e lacunas se recombinam na região ativa do material semicondutor (tipicamente arseneto de gálio e alumínio - AlGaAs). Este processo de recombinação libera energia na forma de fótons (luz). A composição específica das camadas semicondutoras determina o comprimento de onda dos fótons emitidos, que para o LTE-302 é centrado em 940nm. O pacote plástico inclui uma lente de epóxi que molda a luz emitida no padrão de ângulo de visão especificado.

12. Tendências Tecnológicas

Emissores infravermelhos como o LTE-302 são componentes maduros e confiáveis. As tendências gerais no campo incluem:

• Maior Integração:Movimento em direção a módulos que combinam o emissor, o detector e o circuito de condicionamento de sinal (ex.: CIs com modulação/demodulação embutida) para simplificar o projeto e melhorar a imunidade ao ruído.
• Miniaturização:Redução contínua no tamanho do pacote (ex.: pacotes de escala de chip) para caber em eletrônicos de consumo cada vez menores, como wearables e smartphones ultrafinos.
• Maior Eficiência:Desenvolvimento de materiais e estruturas para alcançar maior intensidade radiante para uma dada corrente de acionamento, melhorando a vida útil da bateria em dispositivos portáteis.
• Multi-Comprimento de Onda e VCSELs:Para sensoriamento avançado como tempo de voo (ToF) e LiDAR, lasers de emissão de superfície de cavidade vertical (VCSELs) e matrizes estão se tornando mais comuns, oferecendo maior potência e capacidades de modulação mais rápidas do que os LEDs IR tradicionais.