Ficha Técnica de LED IR 0402 SMD - Dimensões 1.0x0.5x0.5mm - Tensão Direta 1.5V - Comprimento de Onda de Pico 940nm - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um diodo emissor de infravermelhos de montagem em superfície, miniatura e de alta fiabilidade. O dispositivo está alojado num encapsulamento compacto 0402, moldado em epóxi transparente, e está espectralmente adaptado a fotodíodos e fototransístores de silício, tornando-o ideal para aplicações de deteção.

1.1 Vantagens Principais

• Alta Fiabilidade:Concebido para desempenho consistente em aplicações exigentes.
• Pegada Miniatura:O encapsulamento 0402 de dupla extremidade permite montagem em PCB de alta densidade.
• Compatibilidade de Processo:Adequado para processos de soldadura por refluxo por infravermelhos e por fase de vapor.
• Conformidade Ambiental:O produto é livre de chumbo, conforme RoHS, conforme o REACH da UE e cumpre as normas livres de halogéneos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Aplicações Alvo

• Sensores infravermelhos montados em PCB
• Unidades de comando à distância por infravermelhos que requerem alta potência de saída
• Scanners óticos
• Vários sistemas de aplicação de infravermelhos

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não é garantida a operação nestas condições.

Parâmetro	Símbolo	Valor	Unidade	Notas
Corrente Direta Contínua	IF	50	mA
Tensão Reversa	VR	5	V
Temperatura de Operação	Topr	-40 a +100	°C
Temperatura de Armazenamento	Tstg	-40 a +100	°C
Temperatura de Soldadura	Tsol	260	°C	Tempo de soldadura ≤ 5 segundos.
Dissipação de Potência (Ta=25°C)	Pd	100	mW

2.2 Características Eletro-Óticas (Ta=25°C)

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos em condições de teste padrão (IF=20mA, salvo indicação em contrário).

Parâmetro	Símbolo	Min.	Typ.	Max.	Unidade	Condição
Intensidade Radiante	Ie	0.5	2.35	--	mW/sr	IF=20mA
Comprimento de Onda de Pico	λp	--	940	--	nm	IF=20mA
Largura de Banda Espectral (FWHM)	Δλ	--	45	--	nm	IF=20mA
Tensão Direta	VF	--	1.5	1.9	V	IF=20mA
Corrente Reversa	IR	--	--	10	μA	VR=5V
Ângulo de Visão (Meio Ângulo)	2θ1/2	--	120	--	graus	IF=20mA

3. Análise de Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características essenciais para engenheiros de projeto.

3.1 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva IV)

A curva mostra a relação exponencial entre a corrente direta (IF) e a tensão direta (VF). No ponto de operação típico de 20mA, a tensão direta é aproximadamente 1.5V. Os projetistas devem usar uma resistência limitadora de corrente em série para evitar exceder a corrente direta máxima, pois mesmo um pequeno aumento na tensão pode levar a um grande e potencialmente destrutivo aumento na corrente.

3.2 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente

Esta curva de derating ilustra como a corrente direta contínua máxima permitida diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. O dispositivo pode suportar a sua corrente nominal total até aproximadamente 25°C. Além disso, a corrente máxima deve ser reduzida linearmente para zero na temperatura de junção máxima (implicada pelo limite de operação de 100°C). Isto é crítico para garantir fiabilidade a longo prazo em ambientes de alta temperatura.

3.3 Distribuição Espectral

O gráfico de saída espectral confirma o comprimento de onda de emissão de pico em 940nm com uma largura de banda espectral típica (Largura a Meia Altura) de 45nm. Este comprimento de onda é quase ideal para fotodetetores de silício, que têm alta sensibilidade nesta região, maximizando a relação sinal-ruído em aplicações de deteção.

3.4 Intensidade Radiante Relativa vs. Corrente Direta

Esta curva mostra que a saída radiante é quase linear com a corrente direta na faixa de operação típica (até cerca de 40-50mA). Esta relação previsível simplifica o projeto do sistema ótico.

3.5 Intensidade Radiante Relativa vs. Deslocamento Angular

O gráfico polar descreve o padrão de emissão, caracterizado por um amplo meio ângulo de 120 graus. Isto fornece um feixe infravermelho amplo e difuso, ideal para aplicações que requerem cobertura de área ampla ou deteção de proximidade onde o alinhamento não é crítico.

4. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

4.1 Dimensões do Encapsulamento (0402)

O dispositivo está em conformidade com uma pegada padrão 0402 (Imperial) / 1005 (Métrica). As dimensões principais incluem um comprimento do corpo de aproximadamente 1.0mm, largura de 0.5mm e altura de 0.5mm. As dimensões e espaçamento dos terminais são fornecidos para o projeto do padrão de solda da PCB. Todas as tolerâncias dimensionais são tipicamente ±0.1mm, salvo indicação em contrário.

4.2 Identificação de Polaridade

O encapsulamento é de dupla extremidade. A polaridade é tipicamente indicada por uma marcação no lado do cátodo (-) ou por uma estrutura interna do chip visível através da lente transparente. O desenho da ficha técnica deve ser consultado para o esquema de marcação exato.

5. Diretrizes de Soldadura e Montagem

5.1 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

O dispositivo é sensível à humidade. Devem ser tomadas precauções para evitar "popcorning" ou delaminação durante o refluxo:

• Armazenar na embalagem original à prova de humidade a ≤30°C / ≤90% HR.
• Utilizar dentro de um ano após o envio.
• Após abrir a embalagem, armazenar a ≤30°C / ≤60% HR e utilizar dentro de 168 horas (7 dias).
• Se o tempo de armazenamento for excedido ou o dessecante indicar humidade, secar a 60±5°C por um mínimo de 24 horas antes de usar.

5.2 Perfil de Temperatura de Soldadura por Refluxo

É fornecido um perfil de temperatura de refluxo sem chumbo recomendado. Os parâmetros principais incluem:

• Zona de pré-aquecimento e saturação.
Taxa máxima de aumento de temperatura.
• Temperatura máxima do corpo não deve exceder 260°C.
• Tempo acima do líquido (ex., 217°C).
• Taxa de arrefecimento.

A soldadura por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes.

5.3 Soldadura Manual e Retrabalho

Se for necessária soldadura manual:

• Usar um ferro de soldar com temperatura da ponta <350°C.
• Limitar a potência do ferro a 25W ou menos.
• O tempo de contacto por terminal deve ser ≤3 segundos.
• Permitir um intervalo mínimo de 2 segundos entre soldar cada terminal.

O retrabalho é fortemente desencorajado. Se inevitável, deve ser usado um ferro de soldar de dupla cabeça para aquecer simultaneamente ambos os terminais e evitar tensão mecânica no encapsulamento. O efeito do retrabalho nas características do dispositivo deve ser verificado antecipadamente.

6. Embalagem e Informação de Encomenda

6.1 Especificações da Fita e da Bobina

O dispositivo é fornecido em fita transportadora relevada enrolada em bobinas. Uma bobina padrão contém 3000 peças. São fornecidas dimensões detalhadas da fita transportadora (tamanho do bolso, passo, largura da fita) e especificações da bobina para configuração da máquina pick-and-place automatizada.

6.2 Procedimento de Embalagem

As bobinas são embaladas em sacos selados de barreira de humidade de alumínio com dessecante e um cartão indicador de humidade para manter condições de armazenamento secas.

6.3 Informação da Etiqueta

A etiqueta da embalagem inclui informações críticas para rastreabilidade e verificação:

• CPN (Número de Peça do Cliente)
• P/N (Número de Peça do Fabricante: IR16-213C/L510/TR8)
• QTY (Quantidade)
• CAT (Código de Classificação/Binning)
• HUE (Comprimento de Onda de Pico)
• LOT No. (Número do Lote de Fabricação)
• País de Origem

7. Considerações de Projeto de Aplicação

7.1 Projeto do Circuito de Acionamento

O aspeto de projeto mais crítico é a limitação de corrente. Um LED é um dispositivo acionado por corrente. Uma resistência em série (R_s) deve ser calculada com base na tensão de alimentação (V_cc), na corrente direta desejada (I_F) e na tensão direta do LED (V_F): R_s= (V_cc- V_F) / I_F. Para uma alimentação de 5V e corrente alvo de 20mA: R_s≈ (5V - 1.5V) / 0.02A = 175Ω. Uma resistência padrão de 180Ω seria adequada. Verifique sempre a corrente real no pior caso de V_F(mín.) para garantir que não excede os valores máximos.

7.2 Gestão Térmica

Embora o encapsulamento 0402 tenha massa térmica limitada, deve ser dada atenção à dissipação de potência, especialmente em aplicações de alta corrente ou alta temperatura ambiente. Garanta que a PCB fornece área de cobre adequada em torno das almofadas de solda para atuar como dissipador de calor e siga as diretrizes de derating de corrente com a temperatura.

7.3 Projeto Ótico

O amplo ângulo de visão de 120 graus torna este LED adequado para aplicações que requerem iluminação ampla. Para feixes de maior alcance ou mais direcionados, podem ser necessárias óticas secundárias (lentes). A lente transparente garante absorção mínima da luz infravermelha emitida.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com outros LEDs infravermelhos, este dispositivo 0402 oferece um equilíbrio chave:

• vs. Encapsulamentos Maiores (ex., 5mm):Pegada significativamente menor e perfil mais baixo, permitindo miniaturização. Tipicamente tem menor potência radiante total, mas maior adequação para matrizes ou colocação densa.
• vs. Outros LEDs IR SMD (ex., 0603):O encapsulamento 0402 permite a maior densidade de componentes possível numa PCB, uma vantagem crítica na eletrónica moderna com espaço limitado, como comandos à distância ultracompactos ou sensores.
• vs. Dispositivos Não Conformes:A conformidade total com as normas RoHS, REACH e livre de halogéneos é um requisito obrigatório para a maioria dos produtos comerciais e industriais hoje em dia, simplificando a cadeia de abastecimento e a certificação do produto final.

9. Perguntas Frequentes (FAQ)

9.1 Qual é o propósito do comprimento de onda de 940nm?

940nm está no espectro do infravermelho próximo. É invisível ao olho humano, mas alinha-se bem com a sensibilidade de pico de fotodíodos e fototransístores de silício de baixo custo. Também sofre menos interferência da luz visível ambiente em comparação com LEDs vermelhos visíveis, melhorando a integridade do sinal em aplicações de deteção.

9.2 Por que é absolutamente necessária uma resistência limitadora de corrente?

A característica I-V de um LED é exponencial. Além da tensão de joelho, um pequeno aumento na tensão causa um aumento muito grande na corrente. Sem uma resistência em série para controlar a corrente, conectar o LED diretamente a uma fonte de tensão (mesmo uma pequena bateria) quase certamente o levará além da sua classificação de corrente máxima, causando sobreaquecimento instantâneo e falha.

9.3 Posso usar isto para transmissão de dados (como comandos à distância IR)?

Sim, esta é uma aplicação primária. A sua velocidade de comutação rápida (implicada pelo material GaAlAs) e compatibilidade com pulsos de alta corrente tornam-no adequado para transmissão de dados modulada em comandos à distância, sistemas de associação de dados por infravermelhos (IrDA) e isolamento ótico.

9.4 Como interpreto a especificação de \"Intensidade Radiante\"?

Intensidade Radiante (I_e) de 2.35 mW/sr (típico) significa que o LED emite 2.35 miliwatts de potência ótica por esterradiano (uma unidade de ângulo sólido) ao longo do seu eixo central. Esta é uma medida de quão \"brilhante\" a fonte IR é na sua direção principal. O fluxo radiante total (potência em mW) pode ser estimado multiplicando a intensidade pelo ângulo sólido do feixe.

10. Exemplo de Projeto e Caso de Uso

10.1 Sensor de Proximidade Simples

Uma aplicação comum é um sensor de proximidade baseado em refletância. O LED IR é colocado adjacente a um fototransístor numa PCB. Um microcontrolador aciona o LED com uma corrente pulsada (ex., pulsos de 20mA). O fototransístor deteta a luz IR refletida por um objeto. A força do sinal detetado correlaciona-se com a distância e refletividade do objeto. O amplo ângulo de visão deste LED garante boa cobertura para detetar objetos que podem não estar perfeitamente alinhados.

11. Princípio de Funcionamento

Um Diodo Emissor de Luz Infravermelha (LED IR) é um díodo semicondutor de junção p-n. Quando polarizado diretamente, os eletrões da região n recombinam-se com as lacunas da região p na região ativa (chip GaAlAs). Este processo de recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico dos fotões emitidos (940nm neste caso) é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor utilizado. O encapsulamento de epóxi transparente encapsula e protege o chip, permitindo que a luz infravermelha passe com perda mínima.

12. Tendências da Indústria

A tendência na optoeletrónica, como em toda a eletrónica, é a miniaturização, maior integração e eficiência melhorada. O encapsulamento 0402 representa o impulso contínuo para componentes passivos e ativos mais pequenos. Desenvolvimentos futuros podem incluir:

• Aumento da Densidade de Potência:Melhorar a eficácia luminosa (potência radiante de saída por entrada elétrica) de chips cada vez mais pequenos.
• Soluções Integradas:Combinar o emissor IR, o acionador e o detetor num único módulo ou encapsulamento para simplificar o projeto e melhorar o desempenho.
• Novos Comprimentos de Onda:Desenvolvimento de emissores em outros comprimentos de onda IR (ex., 850nm, 1050nm) para aplicações específicas como sistemas seguros para os olhos ou diferentes otimizações de sensores.
• Encapsulamento Avançado:Uso de materiais com melhor condutividade térmica para gerir o calor em dispositivos de alta potência e miniatura.