Ficha Técnica do LED SMD IRR15-22C/L491/TR8 - Pacote 3.0x1.6x1.1mm - Tensão Direta 1.3V(IR)/1.9V(Vermelho) - Potência 100mW(IR)/130mW(Vermelho) - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O IRR15-22C/L491/TR8 é um dispositivo de montagem superficial (SMD) de dupla emissão que integra um díodo emissor infravermelho (IR) e um díodo emissor vermelho dentro de um único pacote miniatura, plano e de visão superior. O dispositivo é encapsulado em plástico transparente, o que permite uma transmissão de luz eficiente para ambos os comprimentos de onda. Uma característica de projeto fundamental é o casamento espectral do emissor IR com fotodiodos e fototransistores de silício, otimizando-o para aplicações de sensoriamento e detecção. O produto está em conformidade com os padrões ambientais modernos, sendo livre de chumbo (Pb), compatível com RoHS, compatível com REACH da UE e livre de halogênios.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Baixa Tensão Direta:Garante maior eficiência energética e consumo de energia reduzido no circuito.
• Casamento Espectral:A saída do díodo IR é especificamente casada com a curva de responsividade dos fotodetectores de base de silício, melhorando a relação sinal-ruído em sistemas de sensoriamento óptico.
• Emissão Dupla:Combina funcionalidades IR (para sensoriamento, controle remoto) e Vermelha (para indicação de status, displays simples) em uma única pegada compacta, economizando espaço na placa.
• Conformidade Ambiental:Atende aos requisitos livre de Pb, RoHS, REACH e livre de halogênios, tornando-o adequado para uma ampla gama de mercados globais e projetos ecologicamente conscientes.
• Pacote SMD Miniatura:O pacote plano de visão superior (3.0mm x 1.6mm x 1.1mm) é ideal para montagem automatizada e projetos de PCB de alta densidade.

1.2 Mercado-Alvo e Aplicações

Este componente é direcionado principalmente a aplicações que requerem fontes ópticas confiáveis e de baixa potência para sensoriamento e indicação. Sua aplicação principal está emsistemas com aplicação de infravermelho, que incluem, mas não se limitam a:

• Sensores de proximidade e presença
• Sistemas de detecção e contagem de objetos
• Codificadores ópticos
• Interruptores e interfaces sem contato
• Enlaces de transmissão de dados simples (ex.: receptores de controle remoto)
• Dispositivos onde uma luz indicadora vermelha é necessária junto com uma função IR

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida.

• Corrente Direta Contínua (I_F):50 mA para ambos os chips IR e Vermelho. Exceder esta corrente causará aquecimento excessivo e degradação rápida.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. O LED tem tolerância limitada à tensão reversa; o projeto do circuito deve evitar condições de polarização reversa.
• Dissipação de Potência (P_c):100 mW para o chip IR e 130 mW para o chip Vermelho a ou abaixo de 25°C de temperatura ambiente livre. Este parâmetro é crucial para o gerenciamento térmico.
• Temperatura de Operação & Armazenamento:-25°C a +85°C (operação), -40°C a +100°C (armazenamento).
• Temperatura de Soldagem:260°C por no máximo 5 segundos, compatível com perfis típicos de refusão sem chumbo.

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

Estes são os parâmetros de desempenho típicos sob condições de teste especificadas.

• Intensidade Radiante (I_E):Medida em mW/sr (milivatts por esterradiano). Valores típicos são 2.1 mW/sr (IR) e 2.3 mW/sr (Vermelho) em I_F=20mA. Isto indica a potência óptica emitida em um ângulo sólido específico.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):940 nm para IR (típico) e 660 nm para Vermelho (típico). O comprimento de onda IR é ideal para fotodetectores de silício, que têm sensibilidade de pico em torno de 900-1000 nm.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):Aproximadamente 30 nm para IR e 20 nm para Vermelho, definindo a pureza espectral da luz emitida.
• Tensão Direta (V_F):Valores típicos são 1.30 V para IR e 1.90 V para Vermelho em I_F=20mA. O chip Vermelho tem um V_Fmaior devido ao material semicondutor diferente (AlGaInP vs. GaAlAs).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus. Este amplo ângulo de visão é característico do pacote de visão superior, sem lente e transparente, fornecendo um padrão de emissão amplo.

3. Análise das Curvas de Desempenho

3.1 Características do Chip Infravermelho (IR)

As curvas fornecidas para o chip IR oferecem insights críticos para o projeto:

• Distribuição Espectral:A curva mostra um pico acentuado em 940 nm com uma largura a meia altura (FWHM) de cerca de 30 nm, confirmando um bom casamento espectral com detectores de silício.
• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Esta curva exponencial é essencial para selecionar o resistor limitador de corrente. Uma pequena mudança na tensão leva a uma grande mudança na corrente, ressaltando a necessidade de acionamento por corrente constante ou um resistor em série bem calculado.
• Intensidade Relativa vs. Corrente Direta:Mostra que a intensidade radiante aumenta linearmente com a corrente até o valor máximo nominal, permitindo a modulação de brilho via controle de corrente.
• Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente:Demonstra o requisito de derating. A corrente direta máxima permitida diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta para evitar exceder o limite de dissipação de potência.

3.2 Características do Chip Vermelho

As curvas para o chip Vermelho seguem princípios semelhantes, mas com diferenças específicas do material:

• Distribuição Espectral:Centrada em 660 nm (vermelho profundo) com uma largura de banda mais estreita (~20 nm), resultando em uma cor vermelha saturada.
• Curva I-V, Intensidade vs. Corrente e Derating Térmico:Estas curvas são análogas às do chip IR, mas com diferentes valores de tensão e dissipação de potência, conforme indicado nas tabelas de Valores Máximos Absolutos e Características Eletro-Ópticas.

3.3 Características Angulares

A curva deCorrente de Luz Relativa vs. Deslocamento Angular(presumivelmente de um detector pareado) ilustra o padrão de emissão espacial. O ângulo de visão de 120 graus resulta em uma distribuição do tipo Lambertiana, onde a intensidade é máxima a 0° (perpendicular à superfície emissora) e diminui para metade a ±60°. Isto é importante para projetar caminhos ópticos e garantir força de sinal adequada no receptor.

4. Informações Mecânicas e de Pacote

4.1 Dimensões do Pacote

O dispositivo vem em um pacote SMD miniatura. As dimensões principais (em mm) incluem um tamanho do corpo de aproximadamente 3.0 x 1.6, com uma altura de 1.1. O cátodo é tipicamente identificado por uma marcação ou um entalhe no pacote. O desenho dimensional mostra o espaçamento dos terminais e as recomendações do padrão de solda para o projeto da área de contato na PCB, que são críticos para uma soldagem confiável e estabilidade mecânica.

4.2 Identificação de Polaridade

A conexão correta da polaridade é vital. O diagrama do pacote na ficha técnica indica os terminais ânodo e cátodo. Aplicar polaridade reversa excedendo a classificação de tensão reversa de 5V pode danificar instantaneamente a junção do díodo.

5. Diretrizes de Soldagem, Montagem e Manuseio

5.1 Precauções Críticas

• Proteção contra Sobrecorrente:Um resistor limitador de corrente externo éobrigatório. A curva I-V íngreme significa que mesmo um pequeno aumento de tensão pode causar uma surto de corrente destrutivo.
• Armazenamento e Sensibilidade à Umidade:O dispositivo é sensível à umidade (MSL). Deve ser armazenado em sua bolsa à prova de umidade original com dessecante. Após a abertura, deve ser usado dentro de 168 horas (7 dias), a menos que seja recondicionado (60°C por 24 horas).

5.2 Condições de Soldagem

• Soldagem por Refusão:É recomendado um perfil de temperatura sem chumbo, com uma temperatura de pico de 260°C por no máximo 5 segundos. A refusão não deve ser realizada mais de duas vezes.
• Soldagem Manual:Se necessário, use um ferro de soldar com temperatura da ponta <350°C, aplique calor em cada terminal por <3 segundos e use um ferro de baixa potência (<25W). Permita o resfriamento entre as junções.
• Reparo:Não recomendado. Se inevitável, use um ferro de soldar de duas pontas para aquecer simultaneamente ambos os terminais e evitar estresse mecânico nas soldas.

6. Embalagem e Informações de Pedido

6.1 Especificação de Embalagem

Os dispositivos são fornecidos em fita transportadora relevada enrolada em bobinas. A quantidade padrão por embalagem é de 2000 peças por bobina. As dimensões da fita transportadora garantem compatibilidade com equipamentos padrão de pick-and-place para SMD.

6.2 Rótulo e Rastreabilidade

A embalagem inclui rótulos na bolsa à prova de umidade e na bobina. Estes rótulos contêm informações de rastreabilidade, como Número da Peça (P/N), Número do Lote (LOT No.), quantidade (QTY) e local de produção. Isto é essencial para o controle de qualidade e gestão da cadeia de suprimentos.

7. Considerações de Projeto de Aplicação

7.1 Projeto do Circuito

Ao projetar o circuito de acionamento:

1. Calcule o Resistor em Série (R_s):Use a fórmula R_s= (V_fonte- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo da ficha técnica para garantir corrente suficiente em todas as condições. Por exemplo, para o LED Vermelho a 20mA com uma fonte de 5V: R_s= (5V - 2.5V) / 0.02A = 125Ω. Use o próximo valor padrão (ex.: 130Ω ou 150Ω).
2. Considere PWM para Dimmer:Para controle de intensidade, use Modulação por Largura de Pulso (PWM) em vez de redução analógica de corrente, pois mantém a cor (para o Vermelho) e o comprimento de onda consistentes.
3. Gerenciamento Térmico:Certifique-se de que o layout da PCB forneça área de cobre adequada para dissipação de calor, especialmente se operar próximo da corrente máxima ou em temperaturas ambientes elevadas.

7.2 Projeto Óptico

• Para Sensoriamento (IR):Alinhe o emissor IR e o fotodetector opticamente. Use aberturas, lentes ou guias de luz para definir o campo de sensoriamento e bloquear interferência de luz ambiente. O amplo ângulo de 120° pode exigir blindagem para criar um feixe mais direcionado para sensoriamento de longo alcance.
• Para Indicação (Vermelho):A lente transparente e o amplo ângulo proporcionam boa visibilidade. Considere usar um difusor se uma indicação mais suave e uniforme for desejada.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

A principal diferenciação do IRR15-22C/L491/TR8 está em seu design deduplo comprimento de onda, pacote único. Comparado ao uso de dois LEDs separados, ele oferece:

• Economia de Espaço:Reduz a pegada na PCB em 50%.
• Montagem Simplificada:Uma operação de pick-and-place em vez de duas.
• Eficiência de Custo:Potencialmente menor custo total de componentes e montagem.
• Desempenho IR Otimizado:O chip GaAlAs específico de 940nm é escolhido para desempenho ideal com detectores de silício, o que pode oferecer melhor sensibilidade e alcance comparado a LEDs IR genéricos.

9. Perguntas Frequentes (FAQs)

9.1 Posso acionar os LEDs IR e Vermelho simultaneamente?

Sim, mas eles devem ser acionados por circuitos limitadores de corrente separados (resistores ou drivers). Eles compartilham um pacote comum, mas têm chips semicondutores e conexões elétricas independentes.

9.2 Por que um resistor limitador de corrente é absolutamente necessário?

LEDs são dispositivos operados por corrente. Sua tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo e varia de unidade para unidade. Uma fonte de tensão sem um resistor em série causaria um fluxo de corrente descontrolado, levando a uma fuga térmica imediata e destruição.

9.3 Qual é a vida útil típica deste LED?

A vida útil do LED é tipicamente definida como o ponto onde a saída de luz se degrada para 50% de seu valor inicial (L70/L50). Embora não explicitamente declarado nesta ficha técnica, LEDs SMD operados adequadamente (dentro das especificações, com bom gerenciamento térmico) frequentemente têm vida útil superior a 50.000 horas.

9.4 Como interpreto o valor de Intensidade Radiante (mW/sr) para meu projeto de sensor?

A intensidade radiante descreve a potência óptica por ângulo sólido. Para estimar a potência (em mW) recebida por um detector, você precisa saber a área ativa do detector e sua distância/ângulo do LED. A curva de deslocamento angular auxilia neste cálculo para alinhamento fora do eixo.

10. Exemplo de Aplicação Prática

10.1 Sensor de Proximidade Simples

Cenário:Detectar quando um objeto se aproxima a 5 cm de um dispositivo.
Implementação:Monte o IRR15-22C/L491/TR8 em uma PCB. Acione o emissor IR com uma corrente constante de 20mA (usando um resistor calculado a partir de uma fonte de 3.3V). Coloque um fototransistor de silício oposto a ele, com uma pequena barreira entre eles para evitar acoplamento óptico direto. Quando um objeto entra no espaço, ele reflete a luz IR do emissor para o detector. A corrente de saída do detector aumenta, que pode ser convertida em uma tensão por um resistor de carga e lida pelo ADC ou comparador de um microcontrolador. O LED Vermelho pode ser conectado a um pino GPIO para fornecer um indicador visual de "detecção ativa" ou "objeto presente".

11. Princípio de Operação

Díodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos de junção p-n semicondutora. Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons da região n e lacunas da região p são injetados na região da junção. Quando estes portadores de carga se recombinam, eles liberam energia na forma de fótons (luz). O comprimento de onda (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor. O IRR15-22C/L491/TR8 usaGaAlAs (Arseneto de Gálio e Alumínio)para o emissor IR (940nm) eAlGaInP (Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio)para o emissor Vermelho (660nm). A lente de epóxi transparente encapsula o chip, fornece proteção mecânica e molda o padrão de saída de luz.

12. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs SMD como este segue várias tendências importantes da indústria:

• Miniaturização:Redução contínua no tamanho do pacote (ex.: de 0603 para 0402 para 0201) para permitir produtos finais menores.
• Pacotes Multi-Chip (MCPs):Integração de múltiplos chips de LED (cores diferentes ou mesma cor) em um único pacote para maior saída, mistura de cores ou multifuncionalidade, como visto neste dispositivo de duplo comprimento de onda.
• Maior Eficiência:Melhorias contínuas na eficiência quântica interna (IQE) e na eficiência de extração de luz levam a maior intensidade radiante para a mesma corrente de entrada, melhorando o orçamento de potência do sistema.
• Confiabilidade Aprimorada:Avanços em materiais de encapsulamento (epóxi, silicone) e técnicas de fixação do chip melhoram o desempenho sob alta temperatura e umidade, estendendo a vida útil operacional.
• Integração Inteligente:Uma tendência crescente é a integração de CIs de controle (drivers, sensores) dentro do pacote do LED, criando módulos de "LED inteligente" que simplificam o projeto do sistema.