Ficha Técnica do LED SMD BR15-22C/L586/R/TR8 - Pacote 3.2x1.6x1.1mm - Tensão 1.3-2.6V - Potência 100-125mW - Infravermelho 905nm & Vermelho 660nm - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O BR15-22C/L586/R/TR8 é um LED de Montagem em Superfície (SMD) de duplo emissor que integra um díodo emissor de luz infravermelha (IR) e outro vermelho num único pacote plano e miniatura de visão superior. O dispositivo é encapsulado em plástico transparente, permitindo uma transmissão de luz eficiente. Uma característica fundamental do seu design é a saída espectral, especificamente adaptada à sensibilidade dos fotodíodos e fototransístores de silício, tornando-o uma fonte ideal para sistemas de deteção e sensoriamento óptico.

As principais vantagens deste componente incluem uma baixa tensão direta, que contribui para uma maior eficiência energética nos projetos de circuito. É fabricado sem chumbo (Pb-free) e está em conformidade com as principais regulamentações ambientais, incluindo RoHS, REACH da UE e normas livres de halogéneos (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm), garantindo a sua adequação para a fabricação eletrónica moderna e ecologicamente consciente.

O mercado-alvo principal e a aplicação são sistemas aplicados de infravermelhos, tais como sensores de proximidade, deteção de objetos, codificadores e outras interfaces optoeletrónicas onde uma emissão de luz fiável e adaptada é crítica.

2. Análise Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

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

• Corrente Direta Contínua (IF): 50 mA para os chips IR e Vermelho.
• Tensão Reversa (VR): 5 V. Exceder este valor pode causar ruptura da junção.
• Temperatura de Operação (Topr): -40°C a +85°C. Define a gama de temperatura ambiente para operação fiável.
• Temperatura de Armazenamento (Tstg): -40°C a +100°C.
• Temperatura de Soldadura (Tsol): 260°C durante um máximo de 5 segundos, crítico para processos de montagem por reflow.
• Dissipação de Potência (Pc): 100 mW para o emissor IR e 125 mW para o emissor Vermelho a uma temperatura ambiente livre igual ou inferior a 25°C. Este parâmetro é crucial para o design de gestão térmica.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a Ta=25°C, fornecendo o comportamento esperado em condições normais de operação.

• Intensidade Radiante (IE): Para o emissor IR (BR), o valor típico é 0,50 mW/sr a IF=20mA. Para o emissor Vermelho, é 1,50 mW/sr à mesma corrente. Mede a potência óptica emitida por ângulo sólido.
• Comprimento de Onda de Pico (λp): O emissor IR tem pico a 905 nm, enquanto o emissor Vermelho tem pico a 660 nm. Define a cor dominante da luz emitida.
• Largura de Banda Espectral (Δλ): Aproximadamente 30 nm para ambos os emissores, indicando a dispersão de comprimentos de onda em torno do pico.
• Tensão Direta (VF): O chip IR tem um VF típico de 1,30V (máx. 1,80V), e o chip Vermelho tem um VF típico de 1,80V (máx. 2,60V) a IF=20mA. O baixo VF é uma característica chave para eficiência energética.
• Corrente Reversa (IR): Máximo de 10 µA a VR=5V para ambos os chips, indicando a corrente de fuga no estado desligado.
• Ângulo de Visão (2θ1/2): 140 graus. Este amplo ângulo de visão é característico do pacote de visão superior sem lente, proporcionando uma emissão ampla.

3. Análise das Curvas de Desempenho

3.1 Características do Emissor Infravermelho (905nm)

Os gráficos fornecidos ilustram a relação entre os parâmetros-chave para o chip IR. A curva deIntensidade Radiante vs. Corrente Diretamostra um aumento quase linear da saída óptica com a corrente até ao valor máximo nominal. A curva deCorrente Direta vs. Tensão Diretademonstra a relação exponencial IV do díodo, crucial para projetar circuitos limitadores de corrente. O gráfico deDistribuição Espectralconfirma o pico a 905nm com a largura de banda definida. A curva deCorrente Direta vs. Temperatura Ambienteé essencial para compreender os requisitos de derating; à medida que a temperatura aumenta, a corrente contínua máxima permitida diminui para evitar sobreaquecimento.

3.2 Características do Emissor Vermelho (660nm)

São fornecidas curvas semelhantes para o emissor vermelho. Notavelmente, a intensidade radiante é maior para uma dada corrente em comparação com o emissor IR. O gráfico espectral mostra um pico acentuado a 660nm dentro do espectro vermelho visível. As características elétricas (curva IV) seguem a mesma lei do díodo, mas com uma tensão direta típica mais elevada.

3.3 Características Angulares

É referenciado um gráfico intituladoCorrente de Luz Relativa vs. Deslocamento Angular. Esta curva é vital para o design da aplicação, mostrando como a intensidade percebida por um detetor muda com o ângulo entre o LED e o detetor. O ângulo de visão de 140 graus é definido como o ângulo em que a intensidade cai para metade do seu valor no eixo.

4. Informação Mecânica e de Embalagem

4.1 Dimensões do Pacote

O dispositivo vem num pacote SMD compacto. As dimensões-chave (em mm) incluem um comprimento do corpo de aproximadamente 3,2, largura de 1,6 e altura de 1,1. Desenhos detalhados especificam o layout dos terminais, o contorno do componente e as tolerâncias (tipicamente ±0,1mm salvo indicação em contrário), que são críticos para o design da impressão na PCB.

4.2 Identificação da Polaridade

O pacote inclui marcações ou um design específico dos terminais (frequentemente um canto chanfrado ou um ponto) para indicar o cátodo. A polaridade correta deve ser observada durante a montagem para evitar danos por polarização reversa.

4.3 Especificações da Fita Transportadora e Bobina

O produto é fornecido em fita e bobina para montagem automatizada. As dimensões da fita transportadora são especificadas, com uma bobina padrão contendo 2000 peças. Esta informação é necessária para configurar máquinas pick-and-place.

5. Diretrizes de Soldadura e Montagem

5.1 Armazenamento e Manuseamento

Os LEDs são sensíveis à humidade. As precauções incluem: manter o saco hermético à humidade fechado até à utilização; armazenar sacos fechados a ≤30°C/90%HR e utilizar dentro de um ano; após abertura, armazenar a ≤30°C/60%HR e utilizar dentro de 168 horas (7 dias). Se o tempo de armazenamento for excedido, é necessário um tratamento de secagem a 60±5°C durante pelo menos 24 horas.

5.2 Soldadura por Reflow

É recomendado um perfil de temperatura de solda sem chumbo. A soldadura por reflow não deve ser realizada mais de duas vezes para evitar stress térmico. Durante o aquecimento, não deve ser aplicado stress mecânico ao corpo do LED. A PCB não deve ficar empenada após a soldadura.

5.3 Soldadura Manual

Se for necessária soldadura manual, utilize um ferro de soldar com temperatura da ponta abaixo de 350°C, aplique calor a cada terminal por não mais de 3 segundos e use um ferro com capacidade de 25W ou menos. Permita um intervalo de arrefecimento de mais de 2 segundos entre soldar cada terminal.

5.4 Retrabalho e Reparação

Desaconselha-se a reparação após a soldadura. Se for inevitável, deve ser utilizado um ferro de soldar de dupla cabeça para aquecer simultaneamente ambos os terminais, minimizando o stress térmico no pacote. O potencial de dano às características do LED deve ser avaliado previamente.

6. Sugestões de Aplicação e Considerações de Design

6.1 Circuitos de Aplicação Típicos

A regra de design mais crítica é aproteção contra sobrecorrente. Um resistor limitador de corrente externo é obrigatório. Devido à característica exponencial IV do díodo, um pequeno aumento na tensão pode causar um grande e destrutivo aumento na corrente. O valor do resistor deve ser calculado com base na tensão de alimentação (Vs), na corrente direta desejada (If) e na tensão direta do LED (Vf) usando a fórmula: R = (Vs - Vf) / If. São necessários resistores separados se os emissores IR e vermelho forem acionados independentemente.

6.2 Gestão Térmica

Embora a dissipação de potência seja baixa, um layout adequado da PCB pode ajudar na dissipação de calor. Garanta uma área de cobre adequada ligada aos terminais térmicos (se existirem) ou aos terminais do dispositivo. Cumpra as diretrizes de derating de potência implícitas nos valores máximos absolutos — operar a altas temperaturas ambientes requer a redução da corrente direta.

6.3 Design Óptico

Utilize o amplo ângulo de visão de 140 graus para aplicações que requeiram cobertura ampla. Para sensoriamento de maior alcance ou mais direcionado, podem ser necessárias lentes ou refletores externos. A lente transparente é adequada para aplicações onde se deseja o padrão de emissão exato do chip sem filtragem de cor.

7. Comparação e Diferenciação Técnica

A principal diferenciação do BR15-22C/L586/R/TR8 reside na suacapacidade de duplo comprimento de ondadentro de um único pacote SMD compacto. Isto economiza espaço na placa em comparação com a utilização de dois LEDs separados. A suaadaptação espectral a detetores de silícioestá otimizada, potencialmente melhorando a relação sinal-ruído em aplicações de sensoriamento. Abaixa tensão direta, especialmente para o emissor IR, oferece uma vantagem de eficiência. A conformidade com normas ambientais rigorosas (RoHS, REACH, Halogen-Free) torna-o adequado para uma ampla gama de mercados globais.

8. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar os LEDs IR e Vermelho simultaneamente na sua corrente máxima de 50mA cada?

R: Não. O Valor Máximo Absoluto para Corrente Direta Contínua é de 50mA por chip. Acionar ambos a 50mA simultaneamente provavelmente excederia os limites de dissipação de potência total do pacote (Pc) e causaria sobreaquecimento. As correntes de acionamento devem ser reduzidas (derating) com base na potência total e nas condições térmicas.

P: Por que é absolutamente necessário um resistor limitador de corrente?

R: Um LED é um dispositivo operado por corrente. A sua tensão direta muda ligeiramente com a corrente e a temperatura. Ligá-lo diretamente a uma fonte de tensão (mesmo uma regulada) fará com que a corrente aumente incontrolavelmente até o dispositivo falhar, pois não há resistência interna para a limitar. O resistor fornece uma corrente estável e previsível.

P: O que significa "adaptado espectralmente ao fotodetector de silício"?

R: Os fotodíodos e fototransístores de silício têm uma curva de resposta espectral específica; são mais sensíveis a certos comprimentos de onda (tipicamente na região do infravermelho próximo e vermelho). Os comprimentos de onda de pico deste LED (905nm IR e 660nm Vermelho) são escolhidos para se situarem nas zonas de alta sensibilidade destes detetores, maximizando o sinal elétrico gerado para uma dada potência óptica.

P: Como interpreto o "Ângulo de Visão" de 140 graus?

R: Este é o ângulo total no qual a intensidade radiante cai para metade (50%) do seu valor quando medida diretamente no eixo (0 graus). Portanto, a emissão é efetivamente utilizável dentro de um cone muito amplo de ±70 graus a partir do centro.

9. Caso Prático de Design e Utilização

Caso: Projetar um Sensor de Proximidade para um Dispositivo Móvel

O BR15-22C/L586/R/TR8 pode ser usado num sensor de proximidade para detetar quando um objeto (como o ouvido de um utilizador durante uma chamada) está perto do telefone. O emissor IR (905nm) é pulsado. Um fotodíodo de silício próximo deteta a luz IR refletida. O emissor vermelho não é usado neste modo específico, mas poderia ser utilizado para outras funções, como um indicador de estado. Os passos de design incluem: 1) Calcular o resistor limitador de corrente para o LED IR com base na tensão de saída do CI driver e na corrente de pulso desejada (ex.: 20mA para boa intensidade). 2) Colocar o LED e o fotodíodo na PCB com uma barreira óptica entre eles para evitar crosstalk direto. 3) Seguir precisamente o perfil de soldadura por reflow para evitar danificar o pacote sensível à humidade. 4) Implementar firmware que pulsa o LED e lê o sinal do fotodíodo, usando um limiar para determinar o estado "próximo" ou "longe".

10. Introdução ao Princípio de Operação

Os Díodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz por eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada à junção p-n, os eletrões da região tipo n recombinam-se com as lacunas da região tipo p. Esta recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor utilizado. O emissor IR usa Arsenieto de Gálio e Alumínio (GaAlAs), que tem uma banda proibida correspondente à luz infravermelha de 905nm. O emissor vermelho usa Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio (AlGaInP), que produz luz vermelha a 660nm. A lente de epóxi transparente encapsula o chip, fornece proteção mecânica e molda o padrão de saída de luz.

11. Tendências e Contexto Tecnológico

O desenvolvimento de LEDs SMD como o BR15-22C/L586/R/TR8 é impulsionado por tendências de miniaturização, automação e multifuncionalidade na eletrónica. A mudança para fabricação sem chumbo e sem halogéneos reflete a pressão global por componentes ambientalmente sustentáveis. Nas aplicações de sensoriamento, existe uma procura contínua por maior eficiência (mais saída de luz por watt elétrico) e uma adaptação espectral mais apertada para melhorar o desempenho do sistema e reduzir o consumo de energia. A integração de múltiplos comprimentos de onda ou funções em pacotes únicos é um passo lógico para economizar espaço e custos em dispositivos cada vez mais complexos. Além disso, as melhorias nos materiais e design dos pacotes visam aumentar a fiabilidade sob stress térmico e exposição à humidade, o que é crítico para aplicações automóveis, industriais e de consumo.