Folha de Dados Técnicos do LED Infravermelho LTL-E7939Q2K - Montagem em Orifício Passante - Comprimento de Onda 850nm - Intensidade Radiante 20mW/sr

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para um diodo emissor de luz (LED) infravermelho (IR) de alto desempenho e montagem em orifício passante. O dispositivo foi projetado para aplicações que requerem uma fonte confiável e potente de luz infravermelha com um comprimento de onda típico de 850 nanômetros. Possui uma lente transparente e é construído com tecnologia de semicondutor de AlGaAs (Arseneto de Gálio e Alumínio), adequada para emissão infravermelha eficiente. O produto está em conformidade com as diretivas RoHS, indicando que é livre de substâncias perigosas como chumbo (Pb). Suas principais vantagens incluem operação de alta velocidade, alta potência radiante de saída e compatibilidade com circuitos integrados padrão devido aos seus baixos requisitos de corrente. Destina-se à montagem versátil em placas de circuito impresso (PCBs) ou painéis em diversos setores de equipamentos eletrônicos.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os limites operacionais do dispositivo são definidos a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder esses valores pode causar danos permanentes.

• Dissipação de Potência:Máximo de 120 mW.
• Corrente Direta de Pico:Máximo de 1 A em condições pulsadas (300 pulsos por segundo, largura de pulso de 10 μs).
• Corrente Direta Contínua (DC):Máximo de 60 mA para operação contínua.
• Tensão Reversa:Máximo de 5 V. Aplicar uma tensão reversa mais alta pode causar a ruptura da junção do LED.
• Faixa de Temperatura de Operação:-30°C a +85°C.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +100°C.
• Temperatura de Soldagem dos Terminais:260°C por no máximo 5 segundos, medido a 2,0mm do corpo do LED.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C e representam o desempenho típico do dispositivo.

• Intensidade Radiante (Ie):Mínimo de 20,0 mW/sr quando acionado por uma corrente direta (IF) de 20mA. O valor real deve ser considerado com uma tolerância de ±15%. O código de classificação específico está marcado na embalagem do produto.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):Tipicamente 25 graus, com um mínimo de 18 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade radiante cai para metade do seu valor axial de pico.
• Comprimento de Onda de Pico (λP):Tipicamente 850 nm, posicionando-o no espectro do infravermelho próximo.
• Largura Espectral à Meia Altura (Δλ):Tipicamente 40 nm. Isso define a largura de banda espectral da luz emitida.
• Tensão Direta (VF):Tipicamente 1,3V, com um máximo de 1,65V em IF = 20mA.
• Corrente Reversa (IR):Máximo de 10 μA quando uma tensão reversa (VR) de 5V é aplicada.

3. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados inclui várias curvas características típicas que fornecem uma visão mais profunda do comportamento do dispositivo sob várias condições. Estas são inestimáveis para o projeto de circuitos e gerenciamento térmico.

3.1 Espectro

A curva de distribuição espectral mostra a intensidade da luz emitida em diferentes comprimentos de onda, centrada em torno do pico de 850nm. A meia largura de 40nm indica a dispersão da emissão.

3.2 Tensão Direta vs. Corrente Direta

Esta curva IV ilustra a relação entre a tensão no LED e a corrente que flui através dele. É não linear, típica de um diodo. Os projetistas usam isso para determinar a tensão de acionamento necessária para uma corrente de operação alvo.

3.3 Potência Radiante Relativa vs. Corrente Direta Contínua (DC)

Esta curva mostra como a potência de saída de luz aumenta com o aumento da corrente de acionamento DC. Ajuda na seleção do ponto de operação apropriado para alcançar o brilho desejado enquanto gerencia a dissipação de potência.

3.4 Potência Radiante Relativa vs. Corrente de Pico

Para operação pulsada, esta curva demonstra a relação entre a corrente de pico em um pulso e a potência radiante resultante, o que é crucial para aplicações como transmissão de dados por infravermelho.

3.5 Potência Radiante Relativa vs. Temperatura

Esta é uma curva crítica de desempenho térmico. Mostra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura ambiente (ou da junção) aumenta. Compreender esta derating é essencial para projetar sistemas que mantêm um desempenho consistente na faixa de temperatura especificada.

3.6 Diretividade

A curva de diretividade ou padrão de radiação representa visualmente o ângulo de visão, mostrando como a intensidade é distribuída espacialmente em torno do eixo central do LED.

4. Informações Mecânicas e de Embalagem

4.1 Dimensões da Embalagem

O dispositivo é uma embalagem padrão de LED para montagem em orifício passante. As notas dimensionais principais incluem:

• Todas as dimensões estão em milímetros (polegadas fornecidas entre parênteses).
• Aplica-se uma tolerância geral de ±0,25mm (±0,010") salvo indicação em contrário.
• A protrusão máxima da resina sob o flange é de 1,0mm (0,04").
• O espaçamento dos terminais é medido no ponto onde eles emergem do corpo da embalagem.

O desenho dimensional específico é referenciado na folha de dados, detalhando o diâmetro do corpo, comprimento dos terminais e espaçamento.

4.2 Identificação da Polaridade

Para LEDs de montagem em orifício passante, a polaridade é tipicamente indicada pelo comprimento dos terminais (o terminal mais longo é geralmente o ânodo) ou por um ponto plano na borda da lente do LED. O desenho mecânico da folha de dados especificará o método exato de identificação.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O manuseio adequado é crucial para garantir confiabilidade e evitar danos.

5.1 Formação dos Terminais

• A dobra deve ser realizada em um ponto a pelo menos 3mm da base da lente do LED.
• A base do *leadframe* não deve ser usada como ponto de apoio durante a dobra.
• A formação dos terminais deve ser feita à temperatura ambiente normal eantesdo processo de soldagem.
• Durante a inserção na PCB, use a força de fixação mínima necessária para evitar impor tensão mecânica excessiva no corpo do LED.

5.2 Processo de Soldagem

• Mantenha uma distância mínima de 2mm da base da lente até o ponto de soldagem.
• Evite imergir a lente na solda.
• Não aplique tensão externa aos terminais enquanto o LED estiver em alta temperatura devido à soldagem.

Condições de Soldagem Recomendadas:

• Ferro de Solda:Temperatura máxima 350°C, por um tempo máximo de 3 segundos (soldagem única apenas).
• Soldagem por Onda:
  • Pré-aquecimento: Máximo de 100°C por até 60 segundos.
  • Onda de Solda: Máximo de 260°C por até 5 segundos.

Nota Importante:Temperatura ou tempo excessivo de soldagem pode deformar a lente ou causar falha catastrófica do LED. A soldagem por refluxo infravermelho (IR) énãoadequada para este tipo de LED de montagem em orifício passante.

5.3 Limpeza

Se a limpeza for necessária, use solventes à base de álcool, como álcool isopropílico.

5.4 Armazenamento

Para uma vida útil ideal:

• O ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C e 70% de umidade relativa.
• LEDs removidos de sua embalagem protetora original devem ser usados dentro de três meses.
• Para armazenamento prolongado fora da embalagem original, armazene em um recipiente selado com dessecante ou em um dessecador purgado com nitrogênio.

6. Método de Acionamento e Projeto do Circuito

LEDs são dispositivos operados por corrente. Para garantir uma saída de luz consistente, especialmente ao acionar múltiplos LEDs, a regulação adequada da corrente é essencial.

• Circuito Recomendado (Circuito A):Incorpore um resistor limitador de corrente em série comcadaLED. Este é o método preferido, pois compensa pequenas variações na característica de tensão direta (Vf) entre LEDs individuais, garantindo brilho uniforme em todos os dispositivos de uma matriz.
• Circuito Não Recomendado (Circuito B):Conectar múltiplos LEDs diretamente em paralelo com um único resistor limitador de corrente compartilhado é desencorajado. Devido às variações naturais na curva I-V de cada LED, a corrente (e, portanto, o brilho) não será distribuída uniformemente, levando alguns LEDs a ficarem mais brilhantes que outros.

7. Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

Este componente é sensível à descarga eletrostática. A ESD pode causar danos imediatos ou latentes, manifestando-se como alta corrente de fuga reversa, tensão direta anormalmente baixa ou falha em acender com correntes baixas.

Medidas de Prevenção:

• O pessoal deve usar pulseiras condutoras ou luvas antiestáticas ao manusear os LEDs.
• Todo o equipamento, estações de trabalho e máquinas devem estar devidamente aterrados.
• Use ionizadores para neutralizar a carga estática que pode se acumular na superfície da lente de plástico devido ao atrito do manuseio.

Verificação de Danos por ESD:Verifique LEDs suspeitos testando a iluminação e medindo a tensão direta (Vf) com uma corrente de teste baixa.

8. Informações de Embalagem e Pedido

8.1 Especificação de Embalagem

O produto é fornecido em um sistema de embalagem multinível:

• Unidade Básica:1.000 peças por saco de embalagem antiestático.
• Caixa Interna:Contém 6 sacos de embalagem, totalizando 6.000 peças.
• Caixa Externa:Contém 8 caixas internas, totalizando 48.000 peças.

8.2 Estrutura do Número da Peça

O número da peça LTL-E7939Q2K codifica atributos-chave:

• LTL:Identificador da família de produtos.
• E7939:Modelo/série específico do dispositivo.
• Q2K:Provavelmente denota uma classificação específica (*binning*) para intensidade radiante e/ou ângulo de visão, conforme o código de classificação marcado no saco (ex.: intensidade na faixa mínima de 18-21,5 mW/sr, ângulo de visão típico de 20-29 graus).

9. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

9.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED IR de alta potência de 850nm é adequado para uma ampla gama de aplicações, incluindo, mas não se limitando a:

• Iluminação Infravermelha:Para câmeras de segurança, sistemas de visão noturna e visão computacional em condições de pouca luz.
• Sensoriamento Óptico:Sensores de proximidade, detecção de objetos e robôs seguidores de linha.
• Transmissão de Dados:Enlaces de dados por infravermelho (IrDA), controles remotos (onde alta potência estende o alcance) e codificadores ópticos.
• Automação Industrial:Sensoriamento de posição, contagem e sensores de feixe interrompido.

9.2 Considerações de Projeto

• Gerenciamento de Calor:Embora o dispositivo possa suportar 120mW, operar na ou perto da corrente DC máxima (60mA) gerará calor. Garanta área de cobre adequada na PCB ou dissipação de calor se usado em ambientes de alta temperatura ambiente para evitar degradação de desempenho e estender a vida útil.
• Projeto Óptico:O ângulo de visão típico de 25 graus fornece um feixe relativamente focado. Para cobertura mais ampla, ópticas secundárias (difusores) podem ser necessárias. Para alcance maior, uma lente pode ser usada para colimar o feixe.
• Circuito de Acionamento:Sempre use um driver de corrente constante ou um resistor em série. Calcule o valor do resistor com base na tensão de alimentação (Vs), na tensão direta típica do LED (Vf) e na corrente de operação desejada (If): R = (Vs - Vf) / If. Considere a tolerância do Vf e as variações da tensão de alimentação.
• Proteção ESD no Circuito:Em ambientes propensos a ESD, considere adicionar diodos de supressão de tensão transitória (TVS) ou outros componentes de proteção nas linhas conectadas ao LED.

10. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs visíveis padrão ou LEDs IR de menor potência, este dispositivo oferece vantagens distintas:

• Alta Intensidade Radiante:Um mínimo de 20 mW/sr fornece forte intensidade de sinal para sensoriamento e iluminação, permitindo distâncias operacionais maiores ou requisitos de sensibilidade do receptor mais baixos.
• Capacidade de Alta Velocidade:A capacidade de lidar com corrente de pico de 1A em pulsos curtos (10μs) o torna adequado para aplicações de transmissão de dados modulados.
• Conformidade RoHS:Atende às regulamentações ambientais modernas para fabricação sem chumbo.
• Confiabilidade da Montagem em Orifício Passante:A embalagem de orifício passante oferece fixação mecânica robusta e excelente condução térmica para a PCB em comparação com algumas alternativas de montagem em superfície, o que é benéfico para operação de alta potência.

11. Perguntas Frequentes (FAQs)

11.1 Qual é a diferença entre intensidade radiante (mW/sr) e intensidade luminosa (mcd)?

A intensidade radiante mede a potência óptica real emitida por ângulo sólido (esterradiano), independente da sensibilidade do olho humano. É usada para dispositivos infravermelhos e ultravioleta. A intensidade luminosa é ponderada pela resposta fotópica (adaptada à luz do dia) do olho humano e é medida em candelas (cd) ou milicandelas (mcd). Só é significativa para luz visível. Este LED IR é corretamente especificado em mW/sr.

11.2 Posso acionar este LED diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 3,3V ou 5V?

No.Os pinos do microcontrolador têm capacidade limitada de fornecimento/recebimento de corrente (tipicamente 20-50mA máx.) e não são projetados para acionamento de corrente constante. Conectar o LED diretamente provavelmente sobrecarregaria o pino, danificaria o microcontrolador e forneceria corrente não controlada ao LED. Sempre use um circuito de acionamento com um resistor em série ou um CI driver de LED dedicado.

11.3 Por que há uma tolerância de ±15% na intensidade radiante?

Esta é uma variação normal inerente aos processos de fabricação de semicondutores. Os LEDs são classificados (*binned*) com base na intensidade medida. O "código de classificação" específico na embalagem indica a qual classificação de intensidade os LEDs pertencem, permitindo que os projetistas selecionem peças com desempenho consistente para sua aplicação.

11.4 É necessário um filtro IR para o receptor?

Em muitas aplicações, sim. Usar um filtro passa-banda de 850nm no receptor (fotodiodo ou sensor) pode melhorar drasticamente a relação sinal-ruído, bloqueando a luz visível ambiente e outras fontes IR indesejadas (como luz solar ou lâmpadas incandescentes), tornando o sistema mais confiável, especialmente em condições de luz do dia.

12. Exemplo de Aplicação Prática

Caso de Projeto: Sensor de Proximidade IR Simples

Objetivo:Detectar um objeto a até 10cm.

Projeto: 1. Circuito Emissor:Acione o LED LTL-E7939Q2K com uma corrente constante de 20mA. Usando uma alimentação de 5V e um Vf típico de 1,3V, calcule o resistor em série: R = (5V - 1,3V) / 0,020A = 185 Ohms. Use um resistor padrão de 180 ou 200 Ohms. 2.Circuito Receptor:Posicione um fototransistor de silício ou fotodiodo sensível à luz de 850nm a alguns centímetros do LED, alinhado no mesmo eixo. Use um fotodiodo polarizado reversamente com um amplificador de transimpedância ou um fototransistor em uma configuração de chave simples. 3.Operação:O LED emite continuamente luz IR. Quando um objeto entra na zona de detecção, ele reflete parte dessa luz de volta para o receptor. O sinal de saída do receptor aumenta, o que pode ser lido por um comparador ou ADC de um microcontrolador para acionar uma ação. 4.Considerações:Proteja o receptor da exposição direta ao emissor para evitar saturação. Use luz modulada (pulsando o LED) e um circuito de detecção síncrona no receptor para tornar o sistema imune a flutuações da luz ambiente.

13. Princípio de Funcionamento

Este dispositivo é um diodo emissor de luz baseado em uma junção semicondutora de AlGaAs. Quando uma tensão direta que excede o limite da junção (aproximadamente 1,3V) é aplicada, elétrons e lacunas são injetados através da junção. Sua recombinação libera energia na forma de fótons (luz). A composição específica do material semicondutor Arseneto de Gálio e Alumínio (AlGaAs) determina a energia da banda proibida, que corresponde diretamente ao comprimento de onda dos fótons emitidos — neste caso, aproximadamente 850nm, que está na região do infravermelho próximo do espectro eletromagnético, invisível ao olho humano.

14. Tendências Tecnológicas

A tecnologia de LED infravermelho continua a evoluir. As tendências gerais da indústria incluem:

• Maior Eficiência:Desenvolvimento de novos materiais semicondutores e estruturas epitaxiais (como poços quânticos múltiplos) para alcançar maior eficiência *wall-plug* (mais saída de luz por watt elétrico de entrada), reduzindo a geração de calor e o consumo de energia.
• Maior Densidade de Potência:Avanços em embalagem e gerenciamento térmico permitem que dispositivos menores lidem com correntes de acionamento mais altas, possibilitando sistemas de iluminação IR mais compactos e potentes.
• Diversificação de Comprimento de Onda:Embora 850nm e 940nm sejam comuns, há desenvolvimento para aplicações específicas, como 810nm para terapia médica ou comprimentos de onda otimizados para sensibilidades de sensores particulares.
• Integração:Tendências para integrar o circuito de acionamento do LED, componentes de proteção e, às vezes, até mesmo o sensor em módulos mais compactos ou soluções de sistema em pacote (SiP) para simplificar o projeto do usuário final.

Essas tendências visam fornecer soluções mais confiáveis, eficientes e específicas para aplicação para os mercados em crescimento de visão computacional, sensoriamento biométrico, LiDAR e comunicação óptica.