Ficha Técnica de LED IR 735nm - Dimensões 2.8x3.5x0.65mm - Tensão 2.2V - Potência 0.4W - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece especificações detalhadas para um diodo emissor de luz infravermelha (LED) que utiliza um encapsulamento de montagem em superfície PLCC-2. O dispositivo é projetado para aplicações que requerem radiação no infravermelho próximo, particularmente em ambientes agrícolas e de horticultura controlados.

1.1 Posicionamento do Produto e Vantagens Principais

O LED é posicionado como uma fonte confiável de luz infravermelha de 735nm, um comprimento de onda frequentemente utilizado em estudos de fisiologia vegetal e estímulo ao crescimento. As suas vantagens principais derivam do compacto encapsulamento PLCC-2, que oferece um amplo ângulo de visão de 120 graus, compatibilidade com processos padrão de montagem SMT e conformidade com as normas ambientais RoHS. O nível de sensibilidade à umidade é classificado como Nível 3, indicando que são necessárias precauções padrão de manuseio.

1.2 Mercado-Alvo

Os mercados-alvo principais incluem horticultura profissional (ex.: produção de flores, laboratórios de cultura de tecidos, quintas verticais/fábricas de plantas) e eletrónica geral onde são necessários emissores infravermelhos para fins de deteção ou sinalização.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

As características elétricas e óticas definem a faixa operacional e as expectativas de desempenho do dispositivo.

2.1 Características Fotométricas e Radiométricas

A uma corrente direta (I_F) de 150mA e uma temperatura de junção (T_s) de 25°C, os parâmetros-chave são:

• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):735nm (típico), com uma variação de 730nm a 740nm. Isto posiciona a emissão firmemente no espectro do infravermelho próximo.
• Fluxo Radiante Total (Φ_e):112mW (típico), variando de 90mW a 140mW. Este valor mede a potência ótica total de saída.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus (típico), proporcionando um padrão de emissão amplo adequado para iluminação de área.

2.2 Características Elétricas

• Tensão Direta (V_F):2.2V (típico) em I_F=150mA, dentro de uma faixa de 1.8V a 2.6V. Este parâmetro é crucial para o projeto do circuito de acionamento.
• Corrente Reversa (I_R):Menos de 10µA a uma tensão reversa (V_R) de 5V, indicando uma boa integridade do diodo.

2.3 Características Térmicas e de Fiabilidade

• Resistência Térmica (R_θJ-S):15°C/W (típico) da junção até ao ponto de solda. Este valor é crítico para a gestão térmica e prevenir sobreaquecimento.
• Valores Máximos Absolutos:Estes definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente.
  • Dissipação de Potência (P_D): 0.4W
  • Corrente Direta Contínua (I_F): 150mA
  • Corrente Direta de Pico (I_FP): 200mA (a 1/10 do ciclo de trabalho, largura de pulso de 0.1ms)
  • Tensão Reversa (V_R): 5V
  • Descarga Eletrostática (ESD) Modelo do Corpo Humano (HBM): 2000V (com mais de 90% de rendimento, mas é aconselhada proteção durante o manuseio)
  • Temperatura de Operação (T_OPR): -40°C a +85°C
  • Temperatura de Armazenamento (T_STG): -40°C a +100°C
  • Temperatura Máxima da Junção (T_J): 115°C

3. Explicação do Sistema de Binning

Embora um código de binning formal não seja explicitamente fornecido no documento, os parâmetros do produto são garantidos dentro de valores mínimos, típicos e máximos especificados. Isto constitui um sistema implícito de binning elétrico e ótico. Os parâmetros-chave sujeitos a esta variação incluem a tensão direta (V_F), o comprimento de onda de pico (λ_p) e o fluxo radiante total (Φ_e). Os projetistas devem ter em conta estas tolerâncias: ±0.1V para V_F, ±2nm para λ_p, e ±10% para Φ_e. Para aplicações que requerem uma consistência rigorosa, pode ser necessária a seleção ou teste de unidades individuais.

4. Análise das Curvas de Desempenho

As curvas características típicas fornecem uma visão sobre o comportamento do dispositivo em condições variáveis.

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

A curva mostra uma relação não-linear, típica dos diodos. A tensão direta aumenta com a corrente, começando aproximadamente em 1.65V para correntes baixas e aproximando-se de 1.9V na máxima corrente nominal de 150mA. Esta curva é essencial para determinar a queda de tensão através do LED em operação.

4.2 Potência Radiante Relativa vs. Corrente Direta

Este gráfico demonstra que a saída ótica é relativamente linear com a corrente até ao valor máximo nominal. No entanto, a eficiência pode diminuir a correntes mais elevadas devido ao aumento da temperatura de junção.

4.3 Potência Radiante Relativa vs. Temperatura do Ponto de Solda

A potência de saída diminui à medida que a temperatura do ponto de solda (T_s) aumenta. Este efeito de extinção térmica é uma propriedade fundamental dos LEDs e realça a importância de uma dissipação de calor eficaz para manter uma saída de luz consistente.

4.4 Corrente Direta vs. Temperatura do Ponto de Solda

Esta curva ilustra a redução admissível da corrente direta à medida que a temperatura ambiente aumenta. Para manter a temperatura de junção dentro de limites seguros, a corrente contínua máxima permitida deve ser reduzida em ambientes de alta temperatura.

4.5 Distribuição Espectral

O gráfico espectral confirma um pico dominante em aproximadamente 735nm com uma largura total a meia altura (FWHM) típica comum aos LEDs infravermelhos. A emissão é suficientemente monocromática para aplicações que visam respostas específicas de fotorreceptores em plantas.

5. Informação Mecânica e de Embalagem

5.1 Dimensões Físicas

O dispositivo utiliza um encapsulamento PLCC-2 (Portador de Chip com Terminais Plásticos). As dimensões principais são (todas em milímetros, tolerância ±0.2mm salvo indicação em contrário):

• Comprimento Total: 3.5 mm
• Largura Total: 2.8 mm
• Altura Total: 0.65 mm
• As dimensões dos terminais e o espaçamento das pastilhas são conforme os desenhos detalhados na especificação.

5.2 Projeto da Pastilha e Identificação da Polaridade

A vista inferior mostra duas pastilhas de solda. A polaridade está claramente marcada; a pastilha associada ao ânodo (+) é tipicamente maior ou indicada no diagrama da pegada. A orientação correta durante a colocação é crítica para a funcionalidade.

5.3 Padrão Recomendado para as Pastilhas de Solda

É fornecida uma sugestão de pegada para a PCB (padrão de solda) para garantir filetes de solda fiáveis e estabilidade mecânica após o processo de reflow. Seguir este padrão ajuda a alcançar uma conexão térmica e elétrica adequada.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Processo de Soldadura por Reflow SMT

O dispositivo é adequado para processos padrão de soldadura por reflow sem chumbo. É recomendado um perfil de reflow típico com uma temperatura de pico não superior a 260°C. O tempo específico acima do líquidus deve ser controlado de acordo com os padrões da indústria (ex.: IPC/JEDEC J-STD-020) para evitar danos ao encapsulamento.

6.2 Soldadura Manual e Retrabalho

Se for necessária soldadura manual, utilize um ferro de soldar com temperatura controlada com uma temperatura da ponta abaixo de 350°C. O tempo de contacto deve ser minimizado (menos de 3 segundos) para evitar transferência excessiva de calor para o chip do LED. Para retrabalho, é preferível o aquecimento local em vez de reaquecer toda a placa.

6.3 Precauções Críticas

• Proteção contra ESD:O dispositivo é sensível à descarga eletrostática. Utilize práticas seguras contra ESD durante todas as etapas de manuseio e montagem.
• Sensibilidade à Humidade:Como um componente de Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL) 3, o produto deve ser utilizado dentro de 168 horas após a abertura do saco selado, a menos que seja submetido a um processo de "bake" de acordo com os procedimentos padrão.
• Tensão Mecânica:Evite aplicar força mecânica direta na lente ou no corpo do encapsulamento.
• Limpeza:Se for necessária limpeza após a soldadura, use solventes compatíveis que não danifiquem o encapsulamento plástico ou a lente.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Embalagem Padrão

O produto é fornecido em fita e carretel para montagem automática pick-and-place. A largura da fita portadora, as dimensões dos compartimentos e o tamanho do carretel (ex.: carretel de 7 polegadas ou 13 polegadas) estão em conformidade com as especificações padrão EIA para garantir compatibilidade com equipamentos SMT.

7.2 Embalagem em Saco Resistente à Humidade

Os carretéis são selados em sacos de barreira à humidade de alumínio com dessecante e um cartão indicador de humidade para manter a secura durante o armazenamento e transporte, de acordo com o requisito de MSL Nível 3.

7.3 Embalagem Externa

Vários carretéis são embalados numa caixa de cartão resistente para envio, proporcionando proteção contra danos físicos.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Crescimento de Plantas e Horticultura:O comprimento de onda de 735nm pode influenciar a fotomorfogênese das plantas, potencialmente promovendo o alongamento do caule ou a floração em certas espécies quando usado em combinação com outros espectros de luz.
• Equipamento Biomédico e Científico:Utilizado como fonte de luz em espetroscopia, deteção de partículas ou dispositivos médicos que requerem iluminação não visível.
• Iluminação Infravermelha Geral:Para sistemas de visão noturna, câmaras de vigilância ou sensores de proximidade onde a luz visível é indesejável.

8.2 Considerações de Projeto

• Acionamento por Corrente:Utilize um acionador de corrente constante para uma saída ótica estável. A variação da tensão direta deve ser considerada ao projetar o circuito de acionamento.
• Gestão Térmica:Certifique-se de que a PCB possui alívio térmico adequado e, se necessário, use um dissipador de calor para manter a temperatura do ponto de solda o mais baixa possível, maximizando a saída de luz e a longevidade.
• Projeto Ótico:O ângulo de visão de 120 graus proporciona uma cobertura ampla. Para feixes focados, podem ser necessárias óticas secundárias (lentes).

9. Comparação Técnica com Produtos Similares

Comparado com LEDs infravermelhos genéricos em diferentes encapsulamentos (ex.: através de furo de 5mm ou encapsulamentos de chip escala menores), este dispositivo PLCC-2 oferece um equilíbrio entre facilidade de manuseio para montagem SMT, um bom caminho térmico através dos seus terminais e uma pegada padronizada. O seu fluxo radiante típico de 112mW a 150mA é competitivo para o seu tamanho de encapsulamento. O diferenciador principal é a combinação de um comprimento de onda específico de 735nm, um encapsulamento robusto adequado para montagem automatizada e uma característica térmica bem definida.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

10.1 Qual é o principal propósito deste LED?

Este LED é principalmente projetado para emitir luz infravermelha a 735nm, tornando-o adequado para aplicações na agricultura de ambiente controlado e em deteção/iluminação infravermelha geral onde este comprimento de onda específico é benéfico.

10.2 Posso acioná-lo com uma fonte de tensão constante?

Não é recomendado. Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Uma fonte de tensão constante apenas com uma resistência em série pode ser usada para configurações simples, mas um acionador de corrente constante dedicado é superior para manter um desempenho consistente perante variações de temperatura e entre unidades.

10.3 Quão crítica é a gestão térmica?

Muito crítica. Uma temperatura de junção excessiva reduzirá a eficiência da saída de luz, desviará ligeiramente o comprimento de onda e encurtará significativamente o tempo de vida operacional. O valor da resistência térmica fornecido (15°C/W) deve ser usado para calcular o aumento de temperatura esperado nas suas condições de operação.

10.4 Este LED é seguro para os olhos?

A radiação infravermelha é invisível ao olho humano, mas ainda pode representar um perigo a altas densidades de potência. Sempre siga os padrões de segurança apropriados para lasers e LEDs para a sua aplicação, o que pode incluir o projeto do invólucro ou limitações de potência de saída.

11. Casos de Uso Práticos

11.1 Estudo de Caso: Iluminação Suplementar numa Quinta Vertical

Num sistema de agricultura vertical multicamada, matrizes destes LEDs poderiam ser integradas em prateleiras de cultivo para fornecer um tratamento específico de luz vermelho-extremo (735nm) durante a fase final do cultivo de alface. Este tratamento, quando programado corretamente, pode influenciar a morfologia da planta e potencialmente melhorar certas qualidades sem aumentar a intensidade da luz visível, economizando energia.

11.2 Estudo de Caso: Sensor de Proximidade num Eletrodoméstico

O LED pode ser emparelhado com um fotodetetor para criar um sensor simples de proximidade ou deteção de objetos num eletrodoméstico (ex.: dispensador automático de sabão). O seu comprimento de onda de 735nm tem menor probabilidade de causar interferência da luz ambiente visível em comparação com LEDs vermelhos, melhorando a relação sinal-ruído.

12. Introdução ao Princípio

Os diodos emissores de luz são dispositivos semicondutores que emitem luz através de eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, eletrões e lacunas recombinam-se, libertando energia na forma de fotões. O comprimento de onda (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida dos materiais semicondutores utilizados. Para este LED infravermelho, materiais como arsenieto de alumínio e gálio (AlGaAs) são comumente empregues para obter emissão na faixa de 730-740nm. O encapsulamento PLCC aloja o chip semicondutor, fornece conexões elétricas através dos terminais e inclui uma lente plástica que molda o feixe de luz de saída.

13. Tendências de Desenvolvimento na Tecnologia LED

A indústria mais ampla de LEDs continua a evoluir em várias direções relevantes para estes componentes:

• Aumento da Eficiência:A pesquisa contínua visa melhorar a eficiência total (conversão de energia elétrica para ótica) de todos os LEDs, incluindo os tipos infravermelhos, reduzindo o consumo de energia para a mesma saída ótica.
• Desempenho Térmico Melhorado:Novos projetos de encapsulamento e materiais estão sendo desenvolvidos para baixar a resistência térmica, permitindo correntes de acionamento mais altas ou designs mais compactos sem sobreaquecimento.
• Controlo de Comprimento de Onda de Precisão:Avanços nas técnicas de crescimento epitaxial permitem um controlo mais apertado sobre os comprimentos de onda de emissão, o que é crucial para aplicações científicas e agrícolas especializadas onde são visadas fotorreações específicas.
• Integração e Sistemas Inteligentes:As tendências apontam para a integração de LEDs com acionadores, sensores e interfaces de comunicação em módulos "inteligentes" para sistemas agrícolas ou industriais habilitados para IoT.
• Sustentabilidade:Há uma ênfase crescente no uso de materiais mais ecológicos no encapsulamento de LEDs e na melhoria da reciclabilidade.

Este documento de especificação detalha um componente que se enquadra nestas tendências em curso, oferecendo uma fonte infravermelha padronizada e fiável para as necessidades tecnológicas atuais.