Ficha Técnica do LED Infravermelho HIR16-213C/L423/TR8 - Pacote SMD - Comprimento de Onda de Pico 850nm - Ângulo de Visão 145°

1. Visão Geral do Produto

O HIR16-213C/L423/TR8 é um díodo emissor de infravermelhos (IR) de montagem em superfície (SMD) miniaturizado e de alta fiabilidade. Foi concebido para aplicações que requerem uma fonte de infravermelhos compacta e eficiente, compatível com processos modernos de montagem automatizada. O dispositivo é moldado em epóxi transparente, proporcionando um pacote robusto e permitindo uma transmissão ótima da luz infravermelha.

Vantagens Principais:As principais vantagens deste componente incluem a sua pequena pegada de pacote de dupla extremidade, alta fiabilidade e total conformidade com regulamentações ambientais como RoHS, REACH da UE e requisitos sem halogéneos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Está especificamente ajustado espectralmente a fotodíodos e fototransístores de silício, tornando-o ideal para sistemas de deteção.

Mercado-Alvo & Aplicações:Este LED IR destina-se a projetistas e fabricantes de sistemas eletrónicos que necessitam de funcionalidade de infravermelhos. As principais áreas de aplicação incluem sensores infravermelhos montados em PCB para deteção de proximidade ou objetos, unidades de comando remoto por infravermelhos que necessitam de maior intensidade radiante, vários tipos de scanners óticos e outros sistemas aplicados de infravermelhos.

2. Análise Aprofundada das Especificações Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não é aconselhável operar fora destes limites.

• Corrente Direta Contínua (I_F):50 mA. Esta é a corrente contínua máxima que pode ser aplicada de forma contínua.
• Tensão Inversa (V_R):5 V. Exceder esta tensão em polarização inversa pode provocar a rutura da junção do díodo.
• Temperatura de Operação & Armazenamento (T_opr, T_stg):-40°C a +100°C. Esta ampla gama garante adequação para ambientes industriais e automóveis.
• Temperatura de Soldadura (T_sol):260°C durante um máximo de 5 segundos, compatível com perfis de refluxo sem chumbo.
• Dissipação de Potência (P_c):100 mW a ou abaixo de 25°C de temperatura ambiente. É necessário reduzir a potência (derating) a temperaturas mais elevadas.

2.2 Características Eletro-Óticas

Estes parâmetros são medidos numa condição de teste padrão de 25°C de temperatura ambiente e uma corrente direta de 20 mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Radiante (I_E):O valor típico é 1,50 mW/sr, com um mínimo de 0,50 mW/sr. Este valor mede a potência ótica emitida por unidade de ângulo sólido.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):850 nm (típico), variando de 840 nm a 870 nm. Este comprimento de onda é quase ideal para detetores baseados em silício.
• Largura Espectral (Δλ):Tipicamente 30 nm. Define a largura espectral a metade da intensidade máxima.
• Tensão Direta (V_F):Tipicamente 1,45V, com um máximo de 1,65V a I_F=20mA. A uma corrente pulsada de 100mA (largura de pulso ≤100μs, ciclo de trabalho ≤1%), V_Fmax sobe para 2,00V.
• Corrente Inversa (I_R):Máximo 10 μA a V_R=5V, indicando boa qualidade da junção.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):145 graus (típico). Este ângulo de visão muito amplo é característico do desenho da lente, proporcionando uma emissão ampla.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

O dispositivo está disponível em diferentes classificações de desempenho, principalmente baseadas na intensidade radiante. Isto permite aos projetistas selecionar um grau apropriado para os seus requisitos específicos de sensibilidade ou alcance.

• Classificação F:Intensidade Radiante entre 0,50 e 1,50 mW/sr a I_F=20mA.
• Classificação G:Intensidade Radiante entre 1,00 e 2,50 mW/sr.
• Classificação H:Intensidade Radiante entre 2,00 e 3,50 mW/sr.
• Classificação J:Intensidade Radiante entre 3,00 e 4,50 mW/sr.

Não há indicação de classificação (binning) para tensão direta ou comprimento de onda de pico na oferta padrão, embora estes parâmetros tenham valores mín/típ/máx especificados.

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Intensidade Radiante vs. Corrente Direta

O gráfico fornecido mostra uma relação não linear. A intensidade radiante aumenta com a corrente direta, mas acabará por saturar devido a limites térmicos e de eficiência. A curva é essencial para determinar a corrente de operação necessária para obter uma saída ótica desejada.

4.2 Corrente Direta vs. Tensão Direta

Esta curva IV exibe a característica exponencial padrão de um díodo. O V_Ftípico de 1,45V a 20mA é um parâmetro chave para o desenho do circuito de acionamento (ex: cálculo do resistor em série).

4.3 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente

A curva de redução de potência (derating) mostra que a corrente direta contínua máxima permitida diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. Isto é crítico para garantir fiabilidade a longo prazo, especialmente em aplicações de alta temperatura. O dispositivo não pode ser operado na sua classificação total de 50mA em toda a gama de temperaturas.

4.4 Distribuição Espectral

A saída espectral está centrada em 850nm com uma largura de banda típica de 30nm. Isto corresponde à região de responsividade de pico dos fotodetetores de silício comuns, maximizando a relação sinal-ruído do sistema.

4.5 Intensidade Radiante Relativa vs. Deslocamento Angular

O gráfico polar confirma o ângulo de visão de 145°, onde a intensidade cai para metade do seu valor de pico a ±72,5° do eixo central. O padrão de emissão parece próximo do Lambertiano, adequado para iluminação de área ampla.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

O dispositivo utiliza um pacote SMD compacto "Mini-Top". Notas dimensionais importantes da ficha técnica incluem:

• Todas as dimensões estão em milímetros.
• A tolerância padrão para dimensões não especificadas é ±0,1mm.
• O pacote apresenta um desenho de dupla extremidade para estabilidade mecânica durante a soldadura.
• A lente de epóxi transparente é parte integrante do corpo do pacote.

Identificação da Polaridade:O cátodo está tipicamente marcado no pacote, frequentemente com um ponto verde, um entalhe ou um terminal mais curto. O diagrama da ficha técnica deve ser consultado para o esquema de marcação exato.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

O dispositivo é sensível à humidade (MSL). As precauções são críticas:

• Não abra o saco à prova de humidade até estar pronto para usar.
• Armazenamento pré-abertura: ≤30°C / ≤90% HR. Use dentro de 1 ano.
• Armazenamento pós-abertura: ≤30°C / ≤60% HR. Use dentro de 168 horas (7 dias).
• Se o tempo de armazenamento for excedido ou o dessecante indicar humidade, é necessário um cozimento a 60±5°C durante no mínimo 24 horas antes do refluxo.

6.2 Soldadura por Refluxo

O componente é compatível com processos de refluxo por infravermelhos e fase de vapor.

• É especificado um perfil de temperatura sem chumbo com um pico de 260°C.
• O refluxo não deve ser realizado mais de duas vezes.
• Evite tensão mecânica no pacote durante o aquecimento e arrefecimento.
• Não deforme a PCB após a soldadura.

6.3 Soldadura Manual e Retrabalho

Se for necessária soldadura manual:

• Use um ferro de soldar com temperatura da ponta <350°C.
• Limite o tempo de contacto a ≤3 segundos por terminal.
• Use um ferro com potência ≤25W.
• Permita um intervalo de arrefecimento de >2 segundos entre terminais.
• Para retrabalho, recomenda-se um ferro de soldar de dupla cabeça para aquecer simultaneamente ambos os terminais e evitar danificar o pacote. Verifique sempre a funcionalidade do dispositivo após qualquer retrabalho.

6.4 Proteção do Circuito

Crítico:Um resistor limitador de corrente externo DEVE ser usado em série com o LED. A tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo, o que significa que a corrente pode aumentar descontroladamente se não for devidamente controlada. Um ligeiro aumento na tensão pode causar uma grande mudança na corrente, levando à queima imediata.

7. Informações de Embalagem e Encomenda

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

O dispositivo é fornecido em fita transportadora de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro. Cada bobina contém 3000 peças. As dimensões da fita transportadora garantem compatibilidade com equipamentos padrão de pick-and-place SMD.

7.2 Procedimento de Embalagem e Etiquetas

As bobinas são embaladas em sacos de alumínio à prova de humidade com dessecante. As etiquetas no saco incluem informações críticas para rastreabilidade e aplicação correta:

• CPN (Número de Peça do Cliente)
• P/N (Número de Peça de Produção: HIR16-213C/L423/TR8)
• QTY (Quantidade)
• CAT (Código de Classificação/Bin, ex: F, G, H, J)
• HUE (Comprimento de Onda de Pico)
• LOT No. (Número do Lote de Fabricação)
• Origem de Produção

7.3 Guia de Seleção do Dispositivo

O número de modelo HIR16-213C/L423/TR8 decodifica-se da seguinte forma: O material do chip é AlGaAs (Arsenieto de Gálio e Alumínio), e a cor da lente é Transparente. O sufixo "TR8" indica a embalagem em fita de 8mm e bobina.

8. Sugestões para Projeto de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Num circuito de acionamento típico, o LED é ligado em série com um resistor limitador de corrente a uma fonte de tensão (V_CC). O valor do resistor é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_CC- V_F) / I_F. Por exemplo, com V_CC=5V, V_F=1,45V, e I_F=20mA, R = (5 - 1,45) / 0,02 = 177,5 Ω. Um resistor padrão de 180 Ω seria adequado. Para operação pulsada a correntes mais elevadas (ex: 100mA), garanta que o acionador (frequentemente um transístor) consegue lidar com a corrente de pico e que o ciclo de trabalho é mantido muito baixo (≤1%) para evitar sobreaquecimento.

8.2 Considerações de Projeto Ótico

O amplo ângulo de visão de 145° torna este LED excelente para aplicações que requerem iluminação difusa e ampla, como sensores de proximidade que precisam de cobrir uma área ampla. Para aplicações de alcance mais longo ou mais direcionadas, podem ser necessárias óticas secundárias (lentes) para colimar o feixe. A lente transparente é ótima para transmissão no infravermelho próximo com absorção mínima.

8.3 Gestão Térmica

Embora o pacote seja pequeno, a dissipação de potência deve ser considerada, especialmente a correntes mais elevadas ou em altas temperaturas ambientes. Garanta que o desenho das pastilhas da PCB fornece alívio térmico adequado e que a temperatura máxima da junção não é excedida. A curva de redução de potência (derating) para corrente direta vs. temperatura é o guia principal.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs IR de orifício passante padrão de 5mm ou 3mm, este dispositivo SMD oferece vantagens significativas:

• Tamanho & Automação:O pacote SMD miniaturizado permite projetos de PCB mais pequenos e é totalmente compatível com pick-and-place automatizado de alta velocidade e soldadura por refluxo, reduzindo custos de montagem.
• Ângulo de Visão:O ângulo de visão de 145° é excecionalmente amplo para um LED IR SMD, proporcionando uma cobertura mais uniforme do que muitos concorrentes com feixes mais estreitos.
• Conformidade:A total conformidade com as normas RoHS, REACH e sem halogéneos é um diferenciador chave para produtos que visam mercados globais com regulamentações ambientais rigorosas.
• Ajuste Espectral:O pico de 850nm está intencionalmente ajustado a detetores de silício, uma característica que pode não estar otimizada em todos os LEDs IR genéricos.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

10.1 Qual é a diferença entre Intensidade Radiante (mW/sr) e Potência Radiante (mW)?

A Intensidade Radiante é a potência ótica emitida por unidade de ângulo sólido (esterradiano). A Potência Radiante é a potência ótica total emitida em todas as direções. Para um LED com uma intensidade e padrão de ângulo de visão conhecidos, a potência total pode ser calculada integrando a intensidade sobre toda a esfera de emissão. A ficha técnica fornece a intensidade, que é mais útil para calcular a irradiância num detetor a uma distância e ângulo específicos.

10.2 Posso alimentar este LED continuamente com 50mA?

Só pode alimentá-lo com 50mA DC se a temperatura ambiente for igual ou inferior a 25°C e tiver gestão térmica adequada. A curva de redução de potência (derating) mostra que a corrente contínua máxima permitida diminui à medida que a temperatura sobe. Para operação fiável em toda a gama de temperaturas, recomenda-se uma corrente mais baixa ou operação pulsada.

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

Os LEDs são dispositivos acionados por corrente, não por tensão. A sua curva V-I é muito íngreme. Um pequeno aumento na tensão direta (devido à temperatura ou variação da fonte) pode causar um aumento muito grande e potencialmente destrutivo na corrente. O resistor em série fornece realimentação negativa, estabilizando o ponto de operação.

10.4 Como interpreto a "Classificação" (F, G, H, J)?

A classificação é um código de agrupamento (binning) para intensidade radiante. Permite-lhe selecionar um dispositivo com uma saída ótica mínima garantida para a sua aplicação. Por exemplo, se o seu sensor precisa de pelo menos 2,0 mW/sr, deve especificar a Classificação H ou J. Usar uma classificação inferior (F ou G) pode resultar num dispositivo que não atende aos requisitos de sensibilidade do seu sistema.

11. Exemplo Prático de Aplicação

Caso de Projeto: Sensor de Proximidade Simples

Objetivo:Detetar quando um objeto se aproxima a 10cm do sensor.

Projeto:Coloque o LED IR HIR16-213C/L423/TR8 e um fototransístor de silício correspondente lado a lado numa PCB, virados na mesma direção. Acione o LED com uma corrente constante de 20mA (usando o resistor em série calculado). Quando não há objeto presente, a luz IR irradia para longe e o fototransístor vê muito pouca luz refletida. Quando um objeto entra na zona de deteção, alguma luz IR reflete de volta para o fototransístor, fazendo com que a sua corrente de coletor aumente. Esta mudança de corrente pode ser amplificada e convertida num sinal digital por um comparador.

Racional de Seleção de Componentes:O amplo ângulo de visão de 145° do LED garante um campo de deteção amplo. O comprimento de onda de 850nm garante a responsividade máxima do fototransístor. Selecionar um LED de Classificação H ou J fornece maior intensidade radiante, aumentando a quantidade de luz refletida e potencialmente o alcance ou fiabilidade da deteção.

Cálculos Chave:O valor do resistor de acionamento (conforme calculado na secção 8.1). O nível de sinal esperado no fototransístor dependeria da refletividade do objeto e precisaria de ser caracterizado empiricamente para definir corretamente o limiar do comparador.

12. Princípio de Funcionamento

Um Díodo Emissor de Luz Infravermelha (LED IR) é um díodo de junção p-n semicondutor. Quando uma tensão direta é aplicada, eletrões do semicondutor tipo n e lacunas do semicondutor tipo p são injetados através da junção. Quando estes portadores de carga se recombinam na região ativa (o chip de AlGaAs neste caso), a energia é libertada na forma de fotões (luz). A composição específica do material (AlGaAs) determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda dos fotões emitidos — neste caso, no espectro do infravermelho próximo em torno de 850 nanómetros. O pacote de epóxi transparente encapsula o chip, fornece proteção mecânica e atua como uma lente primária para moldar a distribuição angular da luz emitida.

13. Tendências Tecnológicas

A tecnologia de LED infravermelho continua a evoluir juntamente com as tendências mais amplas da optoeletrónica. As direções principais incluem:

• Aumento da Eficiência:O desenvolvimento de novos materiais semicondutores e estruturas epitaxiais visa produzir mais potência ótica (maior intensidade radiante) para a mesma entrada elétrica, reduzindo o consumo de energia e a geração de calor do sistema.
• Miniaturização:A procura por eletrónicos de consumo e dispositivos IoT mais pequenos impulsiona pegadas de pacote ainda mais reduzidas, mantendo ou melhorando o desempenho ótico.
• Soluções Integradas:Existe uma tendência para combinar o emissor IR, o detetor e, por vezes, a lógica de controlo num único módulo ou pacote, simplificando o projeto e melhorando o desempenho para aplicações específicas como deteção de gestos ou imagem 3D ativa.
• Diversificação do Comprimento de Onda:Embora 850nm e 940nm sejam comuns, outros comprimentos de onda estão a ser desenvolvidos para aplicações especializadas, como espetroscopia ou sistemas seguros para os olhos.
• Fiabilidade & Conformidade Melhoradas:À medida que as regulamentações se apertam e os ciclos de vida dos produtos se estendem, o foco em embalagens robustas, resistência melhorada à humidade e conformidade garantida com normas ambientais e de segurança globais permanece primordial.

Aviso Legal:A informação aqui apresentada é derivada e representa o conteúdo técnico da ficha técnica fornecida. Os valores típicos não são garantidos. Os projetistas devem consultar a ficha técnica oficial para os valores máximos absolutos e instruções de aplicação. O fabricante não assume qualquer responsabilidade por danos resultantes do uso fora das condições especificadas. Todas as especificações estão sujeitas a alteração pelo fabricante.