Ficha Técnica do LED IR HIR26-21C/L423/TR8 - Pacote Redondo 1.6mm - Tensão Direta 1.45V - Comprimento de Onda 850nm - Intensidade Radiante 16mW/sr - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O HIR26-21C/L423/TR8 é um diodo emissor de infravermelho (IR) de alto desempenho projetado para aplicações de tecnologia de montagem em superfície (SMT). Este dispositivo pertence à categoria de LEDs chip em pacote reverso subminiatura, apresentando um fator de forma redondo compacto de 1,6mm. Sua função principal é emitir luz infravermelha em um comprimento de onda de pico de 850 nanômetros, que é otimamente correspondido à sensibilidade espectral de fotodetectores e fototransistores de silício. Isso o torna uma fonte ideal para uma ampla gama de aplicações de sensoriamento e sinalização onde a transmissão de luz invisível é necessária.

O LED é construído com material Arseneto de Gálio e Alumínio (GaAlAs), encapsulado em uma resina plástica transparente com uma lente esférica. Este projeto garante uma extração de luz eficiente e um padrão de radiação consistente. Uma vantagem fundamental deste componente é sua baixa tensão direta, que contribui para uma operação energeticamente eficiente. Além disso, o produto está em conformidade com os padrões ambientais sem chumbo e RoHS, alinhando-se com os requisitos modernos de fabricação para redução de substâncias perigosas.

2. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

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

• Corrente Direta Contínua (I_F)): 65 mA
• Tensão Reversa (V_R)): 5 V
• Dissipação de Potência (P_d) em T_a≤ 25°C: 110 mW
• Temperatura de Operação (T_opr)): -40°C a +85°C
• Temperatura de Armazenamento (T_stg)): -40°C a +85°C
• Temperatura de Soldagem (T_sol)): 260°C (por um máximo de 10 segundos durante o refluxo)

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

Estes parâmetros definem o desempenho do dispositivo em condições típicas de operação, medidos a uma corrente direta de 20mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Radiante (I_e)): 14,0 mW/sr (Mín.), 16,0 mW/sr (Típ.). Mede a potência óptica emitida por unidade de ângulo sólido, indicando o brilho do feixe de IR.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p)): 850 nm (Típ.). O comprimento de onda no qual a potência de saída óptica é máxima, perfeitamente adequado para receptores baseados em silício.
• Largura de Banda Espectral (Δλ): 42 nm (Típ.). A faixa de comprimentos de onda emitidos, centrada em torno do comprimento de onda de pico.
• Tensão Direta (V_F)): 1,45 V (Típ.), 1,70 V (Máx.). A queda de tensão no LED quando opera na corrente especificada. O valor típico baixo é uma vantagem significativa de eficiência.
• Corrente Reversa (I_R)): 10 μA (Máx.) a V_R=5V. A pequena corrente de fuga quando o dispositivo está polarizado reversamente.
• Tempo de Subida/Descida Óptica (t_r/t_f)): 25/15 ns (Típ.), 35/35 ns (Máx.) a I_F=50mA. Estes tempos de comutação rápidos permitem operação pulsada de alta velocidade para transmissão de dados.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2)): 20 graus (Típ.). O ângulo total no qual a intensidade radiante é metade da intensidade máxima (no eixo). Isso define a largura do feixe.

3. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características que são cruciais para os engenheiros de projeto.

3.1 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente

Esta curva mostra a derating da corrente direta máxima permitida à medida que a temperatura ambiente aumenta. Para evitar danos térmicos, a corrente direta deve ser reduzida ao operar acima de 25°C. O limite de dissipação de potência de 110mW governa esta relação.

3.2 Distribuição Espectral

O gráfico ilustra a intensidade radiante relativa em função do comprimento de onda, confirmando o pico em 850nm e a largura de banda de aproximadamente 42nm. Isto é crítico para garantir a compatibilidade com a resposta espectral do receptor.

3.3 Comprimento de Onda de Pico vs. Temperatura

O comprimento de onda de pico tem um pequeno coeficiente de temperatura, tipicamente deslocando-se cerca de 0,1 a 0,3 nm/°C. Esta curva permite aos projetistas prever o deslocamento do comprimento de onda operacional ao longo da faixa de temperatura pretendida para sua aplicação.

3.4 Corrente Direta vs. Tensão Direta

Esta curva característica IV é essencial para projetar o circuito limitador de corrente. Ela mostra a relação não linear entre corrente e tensão, destacando a importância de usar um resistor em série ou um driver de corrente constante para definir o ponto de operação.

3.5 Intensidade Radiante vs. Deslocamento Angular

Este gráfico polar define visualmente o ângulo de visão de 20 graus. O padrão de radiação é aproximadamente Lambertiano dentro deste cone, o que é importante para calcular a irradiância em um alvo a uma determinada distância e ângulo.

3.6 Intensidade Radiante Relativa vs. Corrente Direta

Esta curva mostra que a saída óptica é quase linear com a corrente de acionamento na faixa típica de operação. Ela ajuda a determinar a corrente de acionamento necessária para atingir um nível específico de intensidade radiante.

4. Informações Mecânicas e de Embalagem

4.1 Dimensões do Pacote

O dispositivo possui um pacote reverso redondo subminiatura. As dimensões principais incluem um diâmetro do corpo de 1,6mm. Desenhos mecânicos detalhados na ficha técnica especificam todas as dimensões críticas, incluindo espaçamento dos terminais, altura total e geometria da lente, com uma tolerância padrão de ±0,1mm, salvo indicação em contrário. Os engenheiros devem consultar estes desenhos para um projeto preciso da área de contato na PCB.

4.2 Identificação da Polaridade

O cátodo é tipicamente identificado por uma marcação no pacote ou uma configuração específica dos terminais, conforme mostrado no desenho dimensional. A orientação correta da polaridade durante a montagem é obrigatória para evitar falhas no dispositivo.

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

Os LEDs são embalados em sacos à prova de umidade. A vida útil após a abertura do saco é de 1 ano em condições de 30°C ou menos e 60% de umidade relativa ou menos. Se o tempo de armazenamento for excedido ou o indicador de umidade mudar, é necessário um tratamento de secagem a 60 ±5°C por 24 horas antes da soldagem por refluxo para evitar danos por "efeito pipoca".

5.2 Perfil de Soldagem por Refluxo

É recomendado um perfil de soldagem por refluxo sem chumbo (Pb-free). A temperatura de pico de soldagem não deve exceder 260°C, e o tempo acima de 250°C deve ser limitado a um máximo de 10 segundos. A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes no mesmo dispositivo.

5.3 Soldagem Manual e Retrabalho

Se a soldagem manual for inevitável, deve-se ter extremo cuidado. A temperatura da ponta do ferro de soldar deve estar abaixo de 350°C, e o tempo de contato por terminal deve ser limitado a 3 segundos ou menos. Recomenda-se um ferro de baixa potência (≤25W). Para retrabalho, sugere-se um ferro de soldar de duas pontas para aquecer simultaneamente ambos os terminais e evitar tensão mecânica. O impacto do retrabalho nas características do dispositivo deve ser verificado previamente.

5.4 Projeto da Placa de Circuito

Após a soldagem, a placa de circuito não deve ficar empenada ou sujeita a tensão mecânica, pois isso pode rachar o pacote do LED ou danificar as ligações internas.

6. Informações de Embalagem e Pedido

6.1 Especificações da Fita e da Bobina

O produto é fornecido em fita transportadora padrão da indústria de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro. Cada bobina contém 1500 unidades (PCS) do LED HIR26-21C/L423/TR8. Dimensões detalhadas da fita transportadora, incluindo tamanho do bolso, passo e especificações dos furos de arraste, são fornecidas para garantir compatibilidade com equipamentos automatizados de montagem pick-and-place.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Sensores Infravermelhos Montados em PCB:Usado como fonte de luz em sensores de proximidade, detecção de objetos e robôs seguidores de linha.
• Unidades de Controle Remoto por Infravermelho:Ideal para requisitos de alta potência em controles remotos para eletrônicos de consumo (TVs, sistemas de áudio) devido à sua boa intensidade radiante.
• Scanners:Pode ser usado em scanners de código de barras e scanners de documentos onde é necessária iluminação IR.
• Sistemas Infravermelhos Gerais:Adequado para qualquer aplicação que requeira uma fonte compacta, eficiente e confiável de luz infravermelha de 850nm.

7.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Um resistor externo em série éabsolutamente obrigatóriopara definir a corrente de operação. A baixa tensão direta do LED significa que mesmo um pequeno aumento na tensão de alimentação pode causar um grande e destrutivo aumento na corrente.
• Gerenciamento Térmico:Embora o pacote seja pequeno, a dissipação de potência deve ser considerada, especialmente em ambientes de alta temperatura ambiente ou ao operar próximo da corrente máxima. Uma área adequada de cobre na PCB pode ajudar na dissipação de calor.
• Projeto Óptico:O ângulo de visão de 20 graus deve ser considerado no projeto do invólucro para alcançar o padrão de iluminação desejado no alvo ou receptor.
• Compatibilidade do Receptor:Emparelhe este LED com um fotodiodo ou fototransistor de silício que tenha sensibilidade de pico em torno de 850nm para um desempenho ideal do sistema e uma boa relação sinal-ruído.

8. Testes de Confiabilidade

O dispositivo passa por uma série abrangente de testes de confiabilidade para garantir o desempenho de longo prazo sob vários tipos de estresse. Os testes são conduzidos com um nível de confiança de 90% e uma Porcentagem de Defeituosos Tolerada no Lote (LTPD) de 10%. Os principais testes incluem:

• Simulação de Soldagem por Refluxo (260°C)
• Ciclagem de Temperatura (-40°C a +100°C)
• Choque Térmico (-10°C a +100°C)
• Armazenamento em Alta Temperatura (+100°C)
• Armazenamento em Baixa Temperatura (-40°C)
• Vida Útil em Operação CC (1000 horas a 20mA)
• Vida Útil em Operação de Alta Temperatura/Alta Umidade (85°C/85% UR por 1000 horas)

Os critérios de falha para os testes ambientais são baseados em variações em parâmetros-chave como corrente reversa (I_R), intensidade radiante (I_e) e tensão direta (V_F).

9. Perguntas Frequentes (FAQ)

9.1 Por que um resistor em série é necessário?

O LED infravermelho tem uma característica corrente-tensão (I-V) muito não linear e íngreme. Uma pequena mudança na tensão direta resulta em uma grande mudança na corrente. Sem um resistor limitador de corrente, o LED consumiria corrente excessiva de uma fonte de tensão típica (ex.: 3,3V ou 5V), levando a um superaquecimento imediato e falha catastrófica. O resistor define um ponto de operação estável.

9.2 Como calcular o valor do resistor em série?

Use a Lei de Ohm: R = (V_{alimentação}- V_F) / I_F. Por exemplo, com uma alimentação de 5V, uma corrente alvo de 20mA e uma V_Ftípica de 1,45V: R = (5 - 1,45) / 0,02 = 177,5 Ω. Um resistor padrão de 180 Ω seria adequado. Sempre use a V_Fmáxima da ficha técnica (1,70V) para um projeto conservador, garantindo que a corrente não exceda o limite desejado.

9.3 Este LED pode ser usado para transmissão de dados?

Sim, seus tempos rápidos de subida e descida (tipicamente 25ns/15ns) o tornam adequado para operação modulada ou pulsada em sistemas de transmissão de dados por infravermelho, como IrDA ou links de comunicação serial simples. O circuito de acionamento deve ser capaz de comutar nessas velocidades.

9.4 Qual é a diferença entre intensidade radiante e potência?

Intensidade radiante (medida em mW/sr) é a potência óptica emitida por unidade de ângulo sólido. Ela descreve quão "focado" o feixe está. O fluxo radiante total (potência em mW) seria a integral da intensidade sobre todos os ângulos. Para um feixe estreito de 20 graus, um valor alto de intensidade radiante indica um feixe brilhante e concentrado, adequado para aplicações direcionadas.

10. Princípio de Funcionamento

O HIR26-21C/L423/TR8 é um diodo emissor de luz semicondutor. Quando uma tensão direta que excede sua energia de banda proibida é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam na região ativa (feita de GaAlAs), liberando energia na forma de fótons. A composição específica do material GaAlAs determina a energia da banda proibida, que por sua vez define o comprimento de onda de pico da luz emitida—neste caso, 850nm no espectro infravermelho. O encapsulamento epóxi transparente atua como uma lente, moldando o feixe de saída no ângulo de visão especificado de 20 graus.

11. Contexto e Tendências da Indústria

LEDs infravermelhos nos comprimentos de onda de 850nm e 940nm são componentes fundamentais em inúmeros sistemas eletrônicos. A tendência é para tamanhos de pacote ainda menores, maior eficiência (mais saída radiante por watt elétrico de entrada) e maior integração. Há também uma demanda crescente por dispositivos que possam operar em velocidades mais altas para suportar aplicações emergentes em LiDAR, sensoriamento 3D e comunicação óptica. O HIR26-21C/L423/TR8, com seu tamanho compacto, bom desempenho e conformidade RoHS, representa uma solução bem estabelecida para aplicações IR tradicionais e muitas modernas que requerem uma fonte de luz confiável para montagem em superfície.