Ficha Técnica do LED Infravermelho de Visão Lateral IR928-6C-F - Espaçamento de Terminais de 2,54mm - Comprimento de Onda de 940nm - Corrente de 50mA - Potência de 75mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O IR928-6C-F é um díodo emissor de luz (LED) infravermelha de alta intensidade e emissão lateral. Foi concebido para aplicações que requerem uma fonte de radiação compacta e orientada lateralmente. O dispositivo é moldado numa embalagem de plástico transparente, permitindo que a radiação infravermelha do chip de GaAs seja emitida pelo lado do componente. Este estilo de embalagem é particularmente útil em projetos com restrições de espaço onde um LED de emissão superior não é adequado.

As principais vantagens deste dispositivo incluem a sua elevada intensidade radiante, baixa tensão direta e alta fiabilidade. É fabricado para ser sem chumbo (Pb-free), em conformidade com a RoHS, o REACH da UE e as restrições a substâncias sem halogéneos (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). O espaçamento padrão de 2,54mm entre terminais torna-o compatível com os layouts comuns de PCB com furos passantes.

2. Análise Aprofundada das Especificações Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

O dispositivo não deve ser operado além destes limites para evitar danos permanentes. A corrente direta contínua (IF) está classificada em 50 mA. A tensão reversa máxima (VR) que pode ser aplicada é de 5 V. O dispositivo pode operar dentro de uma gama de temperatura ambiente (Topr) de -25°C a +85°C e pode ser armazenado (Tstg) de -40°C a +85°C. A temperatura máxima de soldadura (Tsol) é de 260°C por menos de 5 segundos. A dissipação de potência máxima (Pd) a ou abaixo de 25°C de temperatura do ar livre é de 75 mW.

2.2 Características Eletro-Óticas

Estes parâmetros são especificados numa condição de teste padrão de Ta=25°C. O comprimento de onda de emissão de pico (λp) é tipicamente 940nm, com uma largura de banda espectral (Δλ) de 50nm, tornando-o adequado para aplicações no espectro do infravermelho próximo. A tensão direta (VF) é tipicamente 1,25V a uma corrente direta de 20mA, com um máximo de 1,60V, indicando boa eficiência elétrica. A corrente reversa (IR) é no máximo 10 µA com o total do viés reverso de 5V. O ângulo de visão (2θ1/2) é de 20 graus, definindo um feixe relativamente estreito de luz infravermelha emitido pelo lado da embalagem.

Um parâmetro crítico é a corrente de luz (IC(ON)), que é a fotocorrente gerada num fototransístor de teste sob condições especificadas (IF=4mA, VCE=3,5V). Este parâmetro é utilizado para classificar os LEDs em diferentes níveis de intensidade.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

O IR928-6C-F é classificado em diferentes níveis com base na sua intensidade radiante, medida como IC(ON). Isto garante consistência no desempenho para as aplicações finais. A tabela de classificação fornece valores mínimos e máximos para cada código de nível. Por exemplo, o nível 5-2 tem uma gama de IC(ON) de 1053 a 1870 µA, enquanto o nível 7-2 tem uma gama de 306 a 441 µA. É importante notar que esta tabela de classificação é apenas para referência, e remessas de classificação específica não são garantidas a menos que especificadas durante a encomenda. Os projetistas devem considerar a possível variação na saída dentro do nível selecionado.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica inclui várias curvas características típicas que são essenciais para o projeto do circuito e gestão térmica.

4.1 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente

Esta curva de derating mostra como a corrente direta contínua máxima permitida diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta acima de 25°C. Isto é crucial para garantir a fiabilidade a longo prazo e prevenir a fuga térmica.

4.2 Distribuição Espectral

Este gráfico ilustra a intensidade radiante relativa em função do comprimento de onda, centrada no pico de 940nm. A largura de banda de 50nm é visível, mostrando a dispersão dos comprimentos de onda emitidos.

4.3 Corrente Direta vs. Tensão Direta

A curva IV mostra a relação entre a corrente que flui através do LED e a tensão nos seus terminais. É não linear, típica de um díodo. Esta curva é necessária para projetar o circuito limitador de corrente.

4.4 Intensidade Radiante Relativa vs. Deslocamento Angular

Este gráfico polar representa visualmente o ângulo de visão de 20 graus, mostrando como a intensidade da luz infravermelha emitida diminui à medida que se afasta do eixo central perpendicular ao lado da embalagem.

5. Informações Mecânicas e da Embalagem

A embalagem é um design de visão lateral e furo passante. O ânodo e o cátodo são claramente identificados no desenho da embalagem. É fornecido um desenho dimensionado detalhado, com todas as unidades em milímetros e tolerâncias padrão de ±0,3mm, salvo indicação em contrário. Os terminais têm um espaçamento padrão de 2,54mm (0,1 polegada). O desenho especifica distâncias críticas, como a distância mínima recomendada (3mm) da cápsula de epóxi a qualquer ponto de curvatura ou soldadura do terminal, para evitar tensões mecânicas e térmicas na embalagem.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Formação dos Terminais

Os terminais devem ser formados antes da soldadura. A curvatura deve ocorrer a pelo menos 3mm da base da cápsula de resina epóxi. O suporte dos terminais deve ser mantido firmemente durante a curvatura para evitar tensão no epóxi, o que pode rachar o LED ou danificar as ligações internas dos fios. O corte dos terminais deve ser feito à temperatura ambiente.

6.2 Processo de Soldadura

São especificados parâmetros tanto para soldadura manual como para soldadura por imersão/onda. Para soldadura manual, recomenda-se uma temperatura da ponta do ferro de no máximo 300°C (30W máx.) com um tempo de soldadura máximo de 3 segundos. Para soldadura por onda, é especificado um pré-aquecimento máximo de 100°C por no máximo 60 segundos, seguido de um banho de solda a no máximo 260°C por no máximo 5 segundos. Em todos os casos, a junta de soldadura deve estar a pelo menos 3mm da cápsula de epóxi. É fornecida uma diagrama de perfil de soldadura, mostrando a relação recomendada de temperatura vs. tempo para soldadura por onda. A soldadura não deve ser realizada mais de uma vez. Após a soldadura, o LED deve ser protegido de choques mecânicos até arrefecer à temperatura ambiente.

6.3 Condições de Armazenamento

Após o envio, os LEDs devem ser armazenados a 10-30°C e ≤70% de humidade relativa (HR) até 3 meses. Para armazenamento mais longo (até um ano), devem ser mantidos num recipiente selado com atmosfera de azoto a 10-25°C e 20-60% HR. Uma vez aberta a embalagem original, os dispositivos devem ser utilizados no prazo de 24 horas ou o mais rapidamente possível, e armazenados a 10-25°C e 20-60% HR. Devem ser evitadas mudanças rápidas de temperatura em alta humidade para prevenir a condensação.

6.4 Limpeza e ESD

A limpeza ultrassónica não é recomendada, pois pode danificar a embalagem. O dispositivo é sensível à descarga eletrostática (ESD). São fortemente recomendadas precauções adequadas contra ESD, como a utilização de postos de trabalho e pulseiras aterradas, durante a manipulação.

6.5 Gestão Térmica

Um projeto térmico adequado é essencial. A corrente de operação deve ser reduzida de acordo com a curva de derating quando a temperatura ambiente exceder 25°C. A temperatura em torno do LED na aplicação final deve ser controlada para manter o desempenho e a fiabilidade.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

A quantidade de embalagem padrão é de 1000 peças por saco, 8 sacos por caixa e 10 caixas por cartão, totalizando 80.000 peças por cartão. É fornecida uma especificação de etiqueta, detalhando a informação impressa na embalagem, incluindo campos para Número de Peça do Cliente (CPN), Número de Peça (P/N), Quantidade (QTY), Nível (CAT), Referência (REF) e Número de Lote (LOT No.).

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

O IR928-6C-F é ideal para aplicações que requerem uma fonte infravermelha compacta e de emissão lateral. Usos comuns incluem ratos óticos de computador, onde a emissão lateral reflete numa superfície para um sensor. Também é utilizado em interruptores optoeletrónicos, sistemas de deteção de objetos, sensores de proximidade e vários sistemas de controlo remoto por infravermelhos ou transmissão de dados onde o seu comprimento de onda específico e fator de forma são vantajosos.

8.2 Considerações de Projeto

Ao projetar com este LED, considere o seguinte: Garanta que o alinhamento dos furos do PCB corresponde perfeitamente aos terminais do LED para evitar tensão mecânica. Implemente resistências limitadoras de corrente apropriadas com base na tensão direta e na corrente de operação desejada (mantendo-se dentro do máximo de 50mA). Utilize a curva de derating para selecionar uma corrente de operação segura para a temperatura ambiente máxima esperada. Posicione o LED de modo que a sua face de emissão lateral esteja corretamente orientada para o alvo ou sensor. Leve em conta a variação de intensidade definida pelo sistema de classificação na sensibilidade do circuito recetor (por exemplo, fototransístor ou fotodíodo).

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A principal diferenciação do IR928-6C-F reside na sua geometria de embalagem de visão lateral, que não é comum entre os LEDs infravermelhos padrão. Comparado com LEDs de emissão superior, permite uma instalação de perfil mais baixo quando a radiação precisa ser direcionada horizontalmente. O seu comprimento de onda de 940nm é um padrão comum, oferecendo boa compatibilidade com fotodetetores de silício que têm alta sensibilidade nesta gama. A combinação de intensidade radiante relativamente alta (conforme definido pelas suas classificações) e um ângulo de visão estreito de 20 graus proporciona um feixe mais direcionado em comparação com LEDs com ângulos de visão mais amplos, potencialmente aumentando a força do sinal em sistemas alinhados.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é o propósito do parâmetro IC(ON) e do sistema de classificação?

R: IC(ON) é uma medida da saída radiante do LED sob condições de teste padronizadas. O sistema de classificação agrupa LEDs com níveis de saída semelhantes. Isto permite aos projetistas selecionar um nível de consistência para a sua aplicação; para aplicações críticas, pode ser especificada uma classificação mais restrita (por exemplo, 6-1) para garantir desempenho uniforme em todas as unidades de uma série de produção.

P: Por que é tão importante a distância de 3mm para a curvatura e soldadura dos terminais?

R: A cápsula de resina epóxi e as ligações internas (ligações de fio) do chip para os terminais são sensíveis ao calor e à tensão mecânica. Aplicar calor ou força demasiado perto da cápsula pode derreter o epóxi, rachá-lo ou partir as delicadas ligações de fio, levando a uma falha imediata ou latente do LED.

P: Posso alimentar este LED com uma fonte de tensão constante?

R: Não é recomendado. Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. A sua tensão direta tem uma tolerância e varia com a temperatura. Alimentar com uma tensão constante pode levar a grandes variações não controladas na corrente, potencialmente excedendo a classificação máxima e destruindo o LED. Utilize sempre um driver de corrente constante ou um simples resistor em série com uma fonte de tensão para definir a corrente.

P: O que significam "sem chumbo" e "sem halogéneos" para a minha aplicação?

R: Estas são declarações de conformidade ambiental e regulatória. Sem chumbo significa que o dispositivo não contém chumbo, cumprindo regulamentos como a RoHS. Sem halogéneos significa que contém níveis muito baixos de bromo (Br) e cloro (Cl), que são substâncias preocupantes em alguns regulamentos ambientais e para certas aplicações de alta fiabilidade ou alta temperatura onde os subprodutos de halogéneo podem ser problemáticos.

11. Caso Prático de Projeto e Utilização

Caso: Sensor de Deteção de Objetos

Num sensor simples de feixe interrompido, um IR928-6C-F pode ser emparelhado com um fototransístor colocado em frente. O LED é acionado com uma corrente constante de, por exemplo, 20mA. Quando um objeto passa entre o LED e o fototransístor, interrompe o feixe infravermelho de 940nm. A saída do fototransístor muda, o que pode ser detetado por um comparador ou microcontrolador para acionar uma ação. A embalagem de emissão lateral permite que tanto o LED como o sensor sejam montados planos na mesma PCB, com os seus lados ativos voltados um para o outro através de uma abertura, criando um conjunto de sensor muito compacto. O ângulo de visão de 20 graus ajuda a concentrar a luz para o recetor, melhorando a relação sinal-ruído. O projetista deve selecionar uma classificação IC(ON) apropriada para garantir que a força do sinal suficiente chegue ao fototransístor na distância de deteção desejada.

12. Princípio de Funcionamento

Um LED infravermelho é um díodo semicondutor de junção p-n. Quando uma tensão direta que excede o seu limiar é aplicada, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa do material semicondutor (Arsenieto de Gálio, GaAs, neste caso). Este processo de recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico de 940nm é determinado pela energia da banda proibida do material GaAs. A embalagem de epóxi transparente atua como uma lente, moldando a luz emitida no ângulo de visão especificado de 20 graus a partir do lado do componente. O design "sidelooker" é conseguido montando o chip semicondutor verticalmente dentro da embalagem de modo que a sua superfície emissora de luz fique voltada para a parede lateral.

13. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

A tendência nos LEDs infravermelhos, incluindo os tipos de emissão lateral, é para maior eficiência (mais saída radiante por watt elétrico de entrada), o que reduz o consumo de energia e a geração de calor. Há também uma procura por maior fiabilidade e longevidade, especialmente para aplicações automóveis e industriais. A miniaturização continua, embora as embalagens de furo passante como o IR928-6C-F permaneçam populares para prototipagem, uso por entusiastas e aplicações onde a montagem manual ou maior resistência mecânica é necessária. As versões de dispositivo de montagem em superfície (SMD) dos LEDs IR de emissão lateral estão a tornar-se mais comuns para produção automatizada de alto volume. O comprimento de onda de 940nm permanece um padrão da indústria devido à sua boa correspondência com detetores de silício e à sua relativa invisibilidade em comparação com a luz visível ou IR de 850nm, que pode ter um brilho vermelho fraco.