Folha de Dados do LED Infravermelho IR95-21C/TR7 - SMD Redondo 1.9mm - 1.2V - 940nm - 130mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O IR95-21C/TR7 é um diodo emissor de luz infravermelha subminiatura de montagem em superfície (SMD). Ele é encapsulado em um invólucro compacto de dupla extremidade com uma lente esférica de vista superior moldada em plástico transparente. Este dispositivo é especificamente projetado para correspondência espectral com fotodiodos e fototransistores de silício, tornando-o uma fonte ideal para várias aplicações de sensoriamento infravermelho.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

Este componente oferece várias vantagens-chave, incluindo um fator de forma muito pequeno, alta confiabilidade e operação com baixa tensão direta. Seus principais mercados-alvo incluem eletrônicos de consumo, automação industrial e equipamentos de segurança onde é necessária emissão infravermelha confiável em um espaço confinado.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

O desempenho do IR95-21C/TR7 é definido por suas características elétricas, ópticas e térmicas sob condições especificadas.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Eles não se destinam à operação contínua.

• Corrente Direta Contínua (I_F): 65 mA
• Tensão Reversa (V_R): 5 V
• Temperatura de Operação (T_opr): -25°C a +85°C
• Temperatura de Armazenamento (T_stg): -40°C a +85°C
• Dissipação de Potência (P_d): 130 mW (a 25°C ambiente ou abaixo)
• Temperatura de Soldagem (T_sol): 260°C por ≤ 5 segundos

2.2 Características Eletro-Ópticas (T_a=25°C)

Estes parâmetros são medidos a uma corrente de teste padrão de 20 mA e representam o desempenho típico do dispositivo.

• Intensidade Radiante (I_e): 3,0 mW/sr (Mín.), 5,0 mW/sr (Típ.)
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p): 940 nm (Típ.)
• Largura de Banda Espectral (Δλ): 45 nm (Típ.)
• Tensão Direta (V_F): 1,2 V (Típ.), 1,5 V (Máx.)
• Corrente Reversa (I_R): 10 μA (Máx.) a V_R=5V
• Ângulo de Visão (2θ_1/2): 25° (Típ.)

3. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados fornece várias curvas características que são cruciais para os engenheiros de projeto.

3.1 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente

Esta curva mostra a redução da corrente direta máxima permitida à medida que a temperatura ambiente aumenta acima de 25°C. O gerenciamento térmico adequado é essencial para permanecer dentro da área de operação segura.

3.2 Distribuição Espectral

A curva de saída espectral está centrada no comprimento de onda de pico típico de 940 nm com uma largura de banda de aproximadamente 45 nm. Isso corresponde bem à sensibilidade de pico dos fotodetectores de silício comuns.

3.3 Intensidade Radiante Relativa vs. Corrente Direta

Este gráfico ilustra a relação não linear entre a corrente de acionamento e a saída óptica. A intensidade radiante aumenta com a corrente, mas os projetistas devem considerar a eficiência e a geração de calor.

3.4 Corrente Direta vs. Tensão Direta

A curva I-V demonstra a característica exponencial do diodo. A tensão direta típica é de 1,2V a 20mA, que é relativamente baixa, auxiliando no projeto de circuitos de baixa potência.

3.5 Intensidade Radiante Relativa vs. Deslocamento Angular

Este gráfico polar define o padrão de emissão espacial do LED. O ângulo de visão de 25° indica um feixe moderadamente direcional, o que é útil para aplicações de sensoriamento direcionado.

4. Informações Mecânicas e de Embalagem

4.1 Dimensões da Embalagem

O IR95-21C/TR7 possui um corpo redondo de 1,9mm com terminais em "asa de gaivota" para montagem em superfície. As dimensões-chave incluem o diâmetro do corpo, a altura total e o espaçamento dos terminais. Todas as dimensões críticas têm uma tolerância de ±0,1mm, salvo indicação em contrário. O design dos terminais em asa de gaivota proporciona boa estabilidade mecânica durante e após o processo de soldagem.

4.2 Identificação da Polaridade

O cátodo é tipicamente indicado por um marcador visual, como um entalhe, uma borda plana ou um terminal mais curto na embalagem. Consulte o desenho detalhado da embalagem para o método de identificação específico usado neste componente.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O manuseio adequado é crítico para componentes SMD para garantir a confiabilidade.

5.1 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

Este dispositivo é sensível à umidade. Deve ser armazenado em sua bolsa à prova de umidade original a ≤ 30°C e ≤ 90% de UR antes da abertura. Após a abertura, deve ser armazenado a ≤ 30°C e ≤ 60% de UR e usado dentro de 168 horas (7 dias). Se essas condições forem excedidas, é necessário um tratamento de secagem a 60 ± 5°C por 24 horas antes do uso.

5.2 Perfil de Soldagem por Refluxo

A folha de dados especifica um perfil de temperatura de soldagem sem chumbo. A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes. Durante o aquecimento, nenhum estresse mecânico deve ser aplicado ao corpo do LED, e a PCB não deve empenar após a soldagem.

5.3 Soldagem Manual e Retrabalho

Se a soldagem manual for necessária, deve-se usar um ferro de soldar com temperatura da ponta<≤ 350°C e capacidade ≤ 25W. O tempo de contato por terminal deve ser ≤ 3 segundos. O retrabalho é fortemente desencorajado. Se for inevitável, deve-se usar um ferro de soldar especializado de dupla cabeça para aquecer simultaneamente ambos os terminais, evitando o estresse térmico no corpo de epóxi.

6. Informações de Embalagem e Pedido

6.1 Fita Transportadora

Os componentes são fornecidos em fita transportadora em relevo para montagem automatizada. A quantidade padrão carregada é de 1000 peças por bobina. As dimensões detalhadas da fita e da bobina são fornecidas para compatibilidade com o alimentador.

6.2 Especificação do Rótulo

O rótulo da bobina contém informações essenciais, incluindo Número da Peça (P/N), Número de Produção do Cliente (CPN), quantidade (QTY), classificação (CAT), comprimento de onda de pico (HUE), referência (REF) e número do lote (LOT No.).

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

A aplicação principal é como uma fonte infravermelha emparelhada com um fotodetector de silício. Um resistor limitador de corrente é absolutamente obrigatório em série com o LED. O valor do resistor (R) é calculado usando a fórmula: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Como V_Fé baixa (~1,2V), mesmo pequenos aumentos na tensão da fonte podem causar grandes surtos de corrente, necessitando de cálculo preciso do resistor ou o uso de um driver de corrente constante para aplicações críticas.

7.2 Considerações de Projeto

• Alinhamento Óptico: O ângulo de visão de 25° requer um alinhamento mecânico cuidadoso com o sensor receptor para uma força de sinal ótima.
• Gerenciamento Térmico: Embora a dissipação de potência seja baixa, o layout da PCB deve evitar colocar componentes geradores de calor nas proximidades, especialmente se operando em altas temperaturas ambientes ou próximo da corrente máxima.
• Ruído Elétrico: Em circuitos de sensoriamento analógico sensíveis, considere blindagem ou filtragem para evitar que a corrente de acionamento pulsada do LED introduza ruído.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

O IR95-21C/TR7 se diferencia pela combinação de uma embalagem redonda muito compacta de 1,9mm, terminais em asa de gaivota para soldagem robusta e uma saída espectral precisamente correspondente aos detectores de silício. Comparado aos LEDs IR maiores de montagem em furo, ele economiza um espaço significativo na placa. Comparado a outras embalagens SMD, a lente esférica e o ângulo de visão específico podem oferecer um acoplamento óptico melhor para certos projetos de sensores de barreira ou de proximidade.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

9.1 O que acontece se eu exceder a corrente direta de 65mA?

Exceder o Valor Máximo Absoluto para corrente direta pode causar falha catastrófica imediata devido ao superaquecimento da junção semicondutora, ou reduzir significativamente a confiabilidade de longo prazo e a saída luminosa do dispositivo.

9.2 Posso usar este componente para operação contínua?

Sim, mas você deve garantir que o ponto de operação (I_F, T_a) esteja dentro da área de operação segura definida pela curva de dissipação de potência máxima. A 25°C, a potência contínua máxima é de 130mW. Em temperaturas ambientes mais altas, a corrente máxima permitida deve ser reduzida.

9.3 Por que o tempo de armazenamento e uso após a abertura é tão crítico?

O material de encapsulamento de epóxi pode absorver umidade do ar. Durante o processo de soldagem por refluxo em alta temperatura, essa umidade retida pode vaporizar rapidamente, causando delaminação interna, rachaduras ou "efeito pipoca", o que destrói o componente. As condições de armazenamento especificadas e o tempo de vida útil controlam esse risco.

10. Caso Prático de Projeto e Uso

Caso: Projetando um Sensor de Presença de Papel Compacto em uma Impressora.O IR95-21C/TR7 é uma excelente escolha. Seu tamanho pequeno permite que ele se encaixe em conjuntos mecânicos apertados. O projetista o emparelharia com um fototransistor colocado a alguns milímetros de distância, criando um sensor do tipo transmissão. Um microcontrolador pulsaria o LED com uma corrente de 20mA (usando um resistor em série adequado) e leria a saída do fototransistor. O comprimento de onda de 940nm é invisível e não interferirá na experiência do usuário. Os terminais em asa de gaivota proporcionam uma junta de solda forte, resistente à vibração dentro do mecanismo da impressora. A adesão estrita ao perfil de refluxo e aos procedimentos de manuseio de umidade é essencial para um alto rendimento de fabricação.

11. Princípio de Funcionamento

Um Diodo Emissor de Luz Infravermelha (LED IR) é um diodo de junção p-n semicondutor. Quando polarizado diretamente, os elétrons da região n se recombinam com as lacunas da região p na região ativa. Este processo de recombinação libera energia na forma de fótons. O material específico usado (Arseneto de Gálio e Alumínio - GaAlAs neste caso) determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda da luz emitida, aqui no espectro infravermelho em torno de 940nm.

12. Tendências da Indústria

A tendência na optoeletrônica continua em direção à miniaturização, maior eficiência e integração. Embalagens SMD como esta substituíram amplamente os componentes de montagem em furo na montagem automatizada. Desenvolvimentos futuros podem incluir embalagens ainda menores em escala de chip (CSP), circuitos de acionamento integrados dentro da embalagem e componentes projetados para modulação de maior velocidade para aplicações de comunicação de dados. Há também um foco sustentado em melhorar a confiabilidade e simplificar os processos de montagem, como reduzir os níveis de sensibilidade à umidade.