Ficha Técnica do LED IR29-01C/L510/R/TR8 - SMD Redondo 1.2mm - Tensão Direta 1.6V - Infravermelho 940nm - Potência 100mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O IR29-01C/L510/R/TR8 é um díodo emissor de infravermelho (IR) subminiatura de visão lateral, projetado para aplicações de montagem em superfície. Apresenta um encapsulamento compacto de dupla extremidade moldado em plástico transparente com uma lente esférica superior, otimizado para uma emissão infravermelha eficiente. A saída espectral do dispositivo é especificamente compatível com fotodiodos e fototransístores de silício, tornando-o uma fonte ideal para sistemas de sensoriamento IR. As suas principais vantagens incluem um fator de forma reduzido, baixa tensão direta e conformidade com normas ambientais modernas, tais como RoHS, REACH e requisitos livres de halogéneos.

1.1 Características Principais e Mercado-Alvo

As características-chave deste componente incluem o seu encapsulamento SMD miniatura, que facilita projetos de PCB de alta densidade. A baixa tensão direta contribui para uma operação energeticamente eficiente. É fornecido em fita de 8mm enrolada num carretel de 7 polegadas de diâmetro, compatível com processos de montagem automática pick-and-place. O dispositivo é livre de chumbo (Pb-free) e cumpre regulamentações ambientais rigorosas, incluindo limites de conteúdo de bromo (Br) e cloro (Cl). Este LED IR destina-se principalmente a projetistas e engenheiros que desenvolvem sistemas baseados em infravermelhos, como sensores de proximidade, deteção de objetos, codificadores e módulos de transmissão de dados, onde uma emissão IR fiável e compatível é crítica.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Aprofundada

Esta secção fornece uma análise detalhada das características elétricas, óticas e térmicas do dispositivo, conforme definido na ficha técnica.

2.1 Classificações Absolutas Máximas

As Classificações Absolutas Máximas definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Estas não são condições de operação.

• Corrente Direta Contínua (IF):50 mA. Esta é a corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente ao LED.
• Corrente Direta de Pico (IFP):500 mA. Esta corrente elevada é permitida apenas em condições pulsadas, com uma largura de pulso ≤ 100 μs e um ciclo de trabalho ≤ 1%. Esta classificação é útil para aplicações que requerem pulsos breves e de alta intensidade.
• Tensão Reversa (VR):5 V. Exceder esta tensão de polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Temperatura de Operação e Armazenamento (Topr, Tstg):-40°C a +100°C. Esta ampla gama garante fiabilidade em ambientes adversos.
• Temperatura de Soldadura (Tsol):260°C durante um máximo de 5 segundos, definindo o perfil de soldadura por refluxo.
• Dissipação de Potência (Pc):100 mW a ou abaixo de 25°C de temperatura ambiente. Este parâmetro é crucial para o projeto de gestão térmica.

2.2 Características Eletro-Óticas

As Características Eletro-Óticas (Típicas a Ta=25°C) definem o desempenho esperado em condições normais de operação.

• Intensidade Radiante (IE):Tipicamente 25 mW/sr a IF=20mA, e 100 mW/sr a IF=70mA (pulsada). A intensidade radiante mede a potência ótica emitida por unidade de ângulo sólido, indicando o brilho da fonte IR.
• Comprimento de Onda de Pico (λp):940 nm. Este é o comprimento de onda no qual a potência ótica emitida é máxima, perfeitamente compatível com a sensibilidade de pico dos fotodetetores de silício comuns.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):Tipicamente 30 nm. Isto define a gama de comprimentos de onda emitidos, centrada no comprimento de onda de pico.
• Tensão Direta (VF):Tipicamente 1.30V, com um máximo de 1.60V a IF=20mA. A IF=70mA (pulsada), é tipicamente 1.50V com um máximo de 2.00V. Esta baixa VF é benéfica para projetos de circuitos de baixa tensão.
• Corrente Reversa (IR):Máximo 10 μA a VR=5V, indicando uma boa qualidade da junção.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):15 graus. Este ângulo de visão estreito indica um feixe focalizado, característico dos LEDs de visão lateral com lente, útil para aplicações IR direcionadas.

3. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica inclui várias curvas características que fornecem uma visão mais profunda do comportamento do dispositivo em condições variáveis.

3.1 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente

Este gráfico mostra a redução da corrente direta máxima permitida à medida que a temperatura ambiente aumenta. Para evitar sobreaquecimento e garantir fiabilidade a longo prazo, a corrente direta deve ser reduzida quando operar acima de 25°C. A curva mostra tipicamente uma diminuição linear da corrente nominal a 25°C até zero na temperatura máxima da junção.

3.2 Intensidade Radiante vs. Corrente Direta

Este gráfico ilustra a relação entre a corrente de acionamento (IF) e a potência ótica de saída (Intensidade Radiante). É geralmente linear na gama normal de operação, confirmando que a saída ótica é diretamente proporcional à corrente. No entanto, a correntes muito elevadas, a eficiência pode diminuir devido a efeitos térmicos.

3.3 Corrente Direta vs. Tensão Direta

Esta curva IV descreve a relação exponencial típica de um díodo. A tensão de "joelho" está em torno do valor típico de VF. Compreender esta curva é essencial para projetar o circuito condutor limitador de corrente.

3.4 Distribuição Espectral

Este gráfico exibe a potência radiante relativa em função do comprimento de onda, centrada em 940 nm com uma largura de banda definida. Confirma visualmente a compatibilidade espectral com detetores de silício, que têm sensibilidade de pico na gama de 800-1000 nm.

3.5 Intensidade Radiante Relativa vs. Deslocamento Angular

Este gráfico polar define o padrão de radiação ou perfil do feixe do LED. O ângulo de visão de 15 graus (largura total à meia altura, FWHM) é aqui confirmado. O design de visão lateral com lente cria este padrão de emissão direcional, que é crítico para alinhar o LED com um detetor numa montagem de sensor.

4. Informação Mecânica e de Encapsulamento

4.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo é um encapsulamento SMD subminiatura redondo de 1.2mm. O desenho dimensional detalhado especifica todas as medidas críticas, incluindo diâmetro do corpo, altura, espaçamento dos terminais e dimensões das pastilhas. As tolerâncias-chave são tipicamente ±0.1mm, salvo indicação em contrário. Dimensões precisas são vitais para o projeto da pegada da PCB e para garantir uma colocação adequada durante a montagem.

4.2 Identificação da Polaridade

O cátodo é tipicamente indicado por um marcador visual no encapsulamento, como um entalhe, uma borda plana ou uma marcação verde. O desenho dimensional da ficha técnica deve mostrar claramente esta característica de identificação para evitar montagem invertida durante a montagem.

4.3 Dimensões da Fita de Transporte e do Carretel

O produto é fornecido numa fita de transporte relevada de 8mm de largura, num carretel de 7 polegadas de diâmetro. A ficha técnica fornece desenhos detalhados das dimensões dos compartimentos, passo e especificações do carretel. Esta embalagem suporta equipamentos de montagem automática de alta velocidade. O carretel padrão contém 1500 unidades.

5. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A manipulação e soldadura adequadas são críticas para manter o desempenho e a fiabilidade do dispositivo.

5.1 Perfil de Soldadura por Refluxo

É recomendado um perfil de temperatura de soldadura por refluxo sem chumbo (Pb-free). A temperatura de pico não deve exceder 260°C, e o tempo acima de 240°C deve ser limitado (tipicamente a 5 segundos, conforme a classificação absoluta máxima). As fases de pré-aquecimento, imersão, refluxo e arrefecimento devem ser controladas para minimizar o choque térmico. A soldadura por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes.

5.2 Soldadura Manual

Se for necessária soldadura manual, deve ter-se extremo cuidado. A temperatura da ponta do ferro de soldar deve estar abaixo de 350°C, e o tempo de contacto com cada terminal deve ser limitado a 3 segundos ou menos. Recomenda-se um ferro de baixa potência (≤25W). Deixe um tempo de arrefecimento suficiente entre soldar cada terminal para evitar danos térmicos no encapsulamento de plástico.

5.3 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

Os LEDs são embalados num saco à prova de humidade com dessecante. As precauções-chave incluem:

• Não abra o saco até estar pronto para usar.
• Armazene os sacos fechados a ≤30°C e ≤60% de HR.
• Utilize dentro de um ano após o envio.
• Após a abertura, utilize os componentes dentro de 168 horas (7 dias) nas mesmas condições de armazenamento.
• Se o tempo de armazenamento for excedido ou o dessecante indicar humidade, é necessário um tratamento de cozedura a 60±5°C durante pelo menos 24 horas antes da soldadura, para evitar o efeito "popcorn" durante o refluxo.

6. Informação de Embalagem e Encomenda

6.1 Procedimento de Embalagem

Os componentes são embalados num saco laminado de alumínio à prova de humidade contendo dessecante. O saco está etiquetado com informação crítica, incluindo o número de peça (P/N), quantidade (QTY), número de lote (LOT No.) e outros códigos relevantes, como o comprimento de onda de pico (HUE).

6.2 Guia de Seleção do Dispositivo

O dispositivo específico, IR29-01C/L510/R/TR8, utiliza um material de chip de Arsenieto de Gálio e Alumínio (GaAlAs) e uma lente transparente. O próprio número de peça provavelmente codifica atributos-chave: IR para Infravermelho, 29 pode referir-se a uma série ou tamanho, 01C pode ser um código de variante, L510 pode indicar o bin de comprimento de onda de pico, R para embalagem em carretel e TR8 para fita de 8mm.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED IR é adequado para uma vasta gama de aplicações de sensoriamento e transmissão por infravermelhos, incluindo:

• Sensoriamento de Proximidade e Presença:Utilizado em torneiras automáticas, dispensadores de sabão, secadores de mãos e interruptores sem contacto.
• Deteção e Contagem de Objetos:Em máquinas de venda automática, automação industrial e sistemas de correias transportadoras.
• Codificadores Óticos:Para sensoriamento de posição e velocidade em motores e equipamentos rotativos.
• Transmissão de Dados IR:Em unidades de controlo remoto e ligações de dados de curto alcance (requer modulação apropriada).
• Sistemas de Segurança:Como fonte de luz invisível para câmaras de visão noturna e sensores de interrupção de feixe.

7.2 Considerações de Projeto e Proteção do Circuito

Limitação de Corrente é Obrigatória:Como explicitamente avisado na ficha técnica, um resistor limitador de corrente externo deve ser sempre utilizado em série com o LED. A tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo (diminui à medida que a temperatura aumenta). Sem um resistor, um pequeno aumento na tensão de alimentação ou uma diminuição na VF devido ao aquecimento pode causar um grande aumento descontrolado da corrente, levando a uma fuga térmica imediata e à falha do dispositivo.

Projeto do Circuito Condutor:Para operação DC, um simples resistor em série calculado usando a Lei de Ohm (R = (Vcc - VF) / IF) é suficiente. Para operação pulsada para alcançar maior intensidade de pico, pode ser utilizado um interruptor de transístor ou MOSFET acionado por um gerador de pulsos. Certifique-se de que a largura do pulso e o ciclo de trabalho permanecem dentro dos limites especificados (≤100μs, ≤1%).

Alinhamento Ótico:O feixe estreito de 15 graus requer um alinhamento mecânico cuidadoso com o fotodetetor recetor para maximizar a força do sinal. Considere o gráfico do padrão de radiação ao projetar a caixa do sensor.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs IR padrão de emissão superior, o encapsulamento de visão lateral (ou visão de perfil) do IR29-01C oferece uma vantagem distinta em aplicações onde a PCB deve ser montada paralelamente ao plano de sensoriamento. Isto elimina a necessidade de guias de luz ou ótica adicional para redirecionar o feixe em 90 graus, simplificando o projeto mecânico e reduzindo o número de componentes. O seu comprimento de onda de 940nm proporciona um bom equilíbrio entre a sensibilidade do detetor de silício e uma menor visibilidade em comparação com fontes de 850nm, tornando-o menos percetível em operação. O tamanho miniatura de 1.2mm permite projetos de sensor muito compactos.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P1: Por que é absolutamente necessário um resistor limitador de corrente?
R1: A característica I-V do LED é exponencial. Uma ligeira alteração na tensão direta (que por si só diminui com a temperatura) pode causar uma grande alteração na corrente. Sem um resistor em série para estabilizar a corrente, ocorre fuga térmica, destruindo rapidamente o LED.

P2: Posso acionar este LED diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 3.3V ou 5V?
R2: Não. Os pinos do microcontrolador têm capacidade limitada de fornecimento/absorção de corrente (frequentemente 20-40mA máx.) e não são projetados para acionar LEDs diretamente. Utilize sempre um circuito condutor (por exemplo, um transístor) controlado pelo pino do MCU, com um resistor limitador de corrente em série com o LED.

P3: Qual é a diferença entre Intensidade Radiante (mW/sr) e Intensidade Luminosa (mcd)?
R3: A Intensidade Luminosa (medida em candela) é ponderada pela sensibilidade do olho humano (curva fotópica), que é quase zero no espectro infravermelho. A Intensidade Radiante mede a potência ótica real emitida por ângulo sólido, tornando-a a métrica correta para dispositivos IR destinados a deteção por máquinas, não por humanos.

P4: Como interpreto o ângulo de visão de 15 graus?
R4: Este é o ângulo de Largura Total à Meia Altura (FWHM). A intensidade radiante é mais alta a 0 graus (direto para fora do lado do encapsulamento) e cai para 50% do seu valor máximo a ±7.5 graus da linha central, tornando a largura total do feixe de 15 graus.

10. Caso Prático de Projeto e Utilização

Caso: Projetar um Sensor para Dispensador de Toalhas de Papel.O IR29-01C é um candidato ideal. Seria montado na borda de uma PCB, voltado lateralmente através da ranhura de dispensação. Um fototransístor de silício compatível seria colocado no lado oposto. Em condições normais, o feixe IR é detetado. Quando uma mão interrompe o feixe, o microcontrolador aciona o motor para dispensar uma toalha. O encapsulamento de visão lateral permite que a PCB seja montada verticalmente atrás do painel frontal, com o LED e o detetor a espreitar por pequenos orifícios, criando um design muito elegante. O comprimento de onda de 940nm é invisível, pelo que não há um brilho vermelho distrativo. O projetista deve calcular o resistor em série apropriado para uma corrente de acionamento de 20mA a partir de uma linha de 5V do sistema (R ≈ (5V - 1.3V) / 0.02A = 185Ω, um valor padrão de 180Ω ou 200Ω seria adequado).

11. Introdução ao Princípio

Um Díodo Emissor de Luz Infravermelha (LED IR) é um díodo de junção p-n semicondutor que emite luz infravermelha não visível quando polarizado eletricamente no sentido direto. Os eletrões recombinam-se com as lacunas dentro do dispositivo, libertando energia na forma de fotões. O comprimento de onda da luz emitida é determinado pela banda proibida de energia do material semicondutor. Para o IR29-01C, é utilizado o sistema de material Arsenieto de Gálio e Alumínio (GaAlAs) para produzir fotões com uma energia de pico correspondente a um comprimento de onda de 940nm. O encapsulamento de epóxi transparente atua como uma lente, moldando a luz emitida num feixe focalizado. A construção de visão lateral é conseguida montando o chip semicondutor de lado dentro do encapsulamento, fazendo com que a luz seja emitida paralelamente ao plano da PCB.

12. Tendências de Desenvolvimento

A tendência em LEDs IR subminiatura como o IR29-01C é para tamanhos de encapsulamento ainda mais pequenos (por exemplo, encapsulamentos à escala de chip), maior intensidade radiante e eficiência, e gamas de temperatura de operação mais amplas para suportar aplicações automóveis e industriais. A integração é outra tendência-chave, com dispositivos que combinam o emissor IR, o condutor e, por vezes, um fotodetetor num único módulo. Há também um foco em melhorar a velocidade (capacidade de modulação) para aplicações de comunicação de dados como a Infrared Data Association (IrDA) e controlos remotos de eletrónica de consumo. Além disso, o desenvolvimento continua a melhorar a fiabilidade e robustez contra descarga eletrostática (ESD) e condições ambientais adversas.