Ficha Técnica do LED Infravermelho SMD RE30AX - Dimensões 3.00x3.00x2.10mm - Tensão 1.7V - Potência 0.9W - Comprimento de Onda de Pico 850nm - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

Esta documentação técnica detalha as especificações e diretrizes de aplicação para um díodo emissor de luz (LED) infravermelho (IR) de alta potência para montagem em superfície. O dispositivo apresenta um invólucro de composto epóxi moldado (EMC), que oferece excelente resistência mecânica, estabilidade térmica e fiabilidade para ambientes operacionais exigentes.

Vantagens Principais:Os principais benefícios deste componente incluem uma pegada compacta para SMD (3.0mm x 3.0mm), um elevado fluxo radiante total e um amplo ângulo de visão de 100 graus, garantindo uma iluminação de área ampla. Foi concebido para ser compatível com os processos padrão de soldadura por refluxo sem chumbo.

Mercado-Alvo:Os principais domínios de aplicação para este LED IR são os sistemas de segurança e vigilância, onde funciona como uma fonte de iluminação invisível para câmaras de visão noturna. Também é altamente adequado para sistemas de visão artificial na automação industrial, permitindo uma deteção e posicionamento fiáveis de objetos em condições de pouca luz.

1.1 Dimensões do Invólucro

O componente está alojado num invólucro retangular compacto, com 3.00 mm de comprimento, 3.00 mm de largura e 2.10 mm de altura. As tolerâncias dimensionais são tipicamente de ±0.2 mm, salvo indicação em contrário. O invólucro apresenta uma marcação clara de polaridade para garantir a orientação correta durante a montagem na PCB. É fornecida a máscara de soldadura recomendada (pegada) para facilitar um desempenho térmico e elétrico ótimo, bem como uma fixação mecânica fiável à placa de circuito impresso.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

As seguintes secções fornecem uma interpretação objetiva e detalhada das características elétricas, óticas e térmicas do dispositivo.

2.1 Características Elétricas e Óticas

Todas as medições são especificadas a uma temperatura padrão do ponto de solda (Ts) de 25°C.

• Tensão Direta (V_F):Com uma corrente direta (I_F) de 500 mA aplicada, a queda de tensão típica no LED é de 1.7 V, com um mínimo de 1.4 V. Esta baixa tensão direta contribui para uma maior eficiência do sistema.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):O comprimento de onda primário da luz infravermelha emitida é de 850 nm, que está próximo da sensibilidade máxima de muitos sensores de imagem baseados em silício, permanecendo invisível ao olho humano.
• Largura Espectral (Δλ):A largura espectral à meia intensidade máxima é tipicamente de 30 nm, o que define a pureza da luz infravermelha emitida.
• Fluxo Radiante Total (Φ_e):Este parâmetro mede a potência ótica total de saída em miliwatts. Para I_F= 500 mA, o valor típico é de 350 mW, com uma variação entre 280 mW (mín.) e 450 mW (máx.).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):O ângulo no qual a intensidade radiante é metade da intensidade máxima é de 100 graus, proporcionando um padrão de feixe amplo.
• Resistência Térmica (R_θJ-S):A resistência térmica junção-ponto de solda é de 16 °C/W. Este valor é crítico para calcular a temperatura da junção durante o funcionamento, a fim de garantir fiabilidade a longo prazo.

2.2 Valores Máximos Absolutos

Estes são os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não é recomendado operar nestes limites ou próximo deles durante períodos prolongados.

• Dissipação de Potência Máxima (P_D):0.9 W.
• Corrente Direta Contínua Máxima (I_F):500 mA.
• Tensão Reversa Máxima (V_R):5 V. Exceder este valor pode causar uma avaria imediata.
• Tolerância à Descarga Eletrostática (ESD):A classificação do Modelo do Corpo Humano (HBM) é de 2000 V. São obrigatórios procedimentos adequados de manuseamento ESD.
• Intervalos de Temperatura:Temperatura de funcionamento: -40°C a +85°C. Temperatura de armazenamento: -40°C a +100°C.
• Temperatura Máxima da Junção (T_J):105°C. A corrente de funcionamento deve ser reduzida para manter T_Jabaixo deste limite.

3. Análise das Curvas de Desempenho

3.1 Tensão Direta vs. Corrente Direta (Curva IV)

A curva IV mostra uma relação não linear típica dos díodos semicondutores. À medida que a corrente aumenta de 0 para 600 mA, a tensão direta sobe de aproximadamente 1.3 V para 1.7 V. Esta curva é essencial para selecionar circuitos de limitação de corrente adequados e compreender a dissipação de potência.

3.2 Intensidade Relativa vs. Corrente Direta

Este gráfico demonstra que a saída ótica (intensidade relativa) aumenta quase linearmente com a corrente de acionamento até ao máximo nominal. Esta relação previsível permite aos projetistas ajustar o brilho através do ajuste da corrente de acionamento.

3.3 Intensidade Relativa vs. Temperatura Ambiente

O gráfico indica uma diminuição na saída ótica à medida que a temperatura ambiente aumenta. De 25°C a 85°C, a intensidade relativa cai para cerca de 85-90% do seu valor à temperatura ambiente. Esta queda térmica deve ser considerada nos projetos para um desempenho estável em toda a gama de temperaturas de funcionamento.

3.4 Distribuição Espectral

O gráfico espectral confirma uma emissão de pico a 850 nm com uma largura de banda relativamente estreita, centrada no pico de responsividade típico dos sensores de silício. A forma é característica de uma estrutura LED baseada em AlGaAs.

3.5 Padrão de Radiação

O diagrama polar visualiza o ângulo de visão de 100 graus, mostrando um padrão de emissão quase Lambertiano, onde a intensidade é bastante uniforme no cone de visão central antes de diminuir em ângulos mais amplos.

3.6 Temperatura do Ponto de Solda vs. Corrente Direta

Esta curva ilustra o acoplamento térmico entre a junção do LED e o seu ponto de solda. Para uma dada corrente direta, a temperatura do ponto de solda aumentará. Estes dados, combinados com a resistência térmica, são utilizados para um projeto preciso de gestão térmica.

4. Informação sobre Embalagem e Montagem SMT

4.1 Especificação da Embalagem

O produto é fornecido em embalagem de fita e carretel para montagem SMT automatizada. Cada carretel contém 3000 peças. As dimensões da fita de transporte (passo dos alvéolos, largura, profundidade) e as dimensões do carretel (diâmetro, tamanho do cubo) estão em conformidade com as especificações padrão EIA para garantir compatibilidade com equipamentos padrão de pick-and-place.

4.2 Diretrizes para Soldadura por Refluxo SMT

Este componente está classificado para processos de soldadura por refluxo sem chumbo. As principais considerações incluem:

• Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL):Nível 3. Os componentes devem ser pré-aquecidos de acordo com a norma IPC/JEDEC se a embalagem tiver sido aberta e exposta a condições ambientais para além do tempo de vida útil especificado.
• Parâmetros do Perfil:Recomenda-se um perfil de refluxo sem chumbo padrão com uma temperatura de pico não superior a 260°C. O tempo acima do líquido (tipicamente 217°C) deve ser controlado para minimizar o stress térmico no invólucro EMC e no chip semicondutor.
• Precauções de Manuseamento:Evitar stress mecânico no invólucro. Utilizar bicos de aspiração a vácuo de tamanho adequado. Manter ambientes e equipamentos de trabalho seguros contra ESD.

5. Recomendações de Aplicação e Projeto

5.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Câmaras de Vigilância e Segurança:Fornece iluminação discreta para a funcionalidade de visão noturna em sistemas CCTV, câmaras de bordo e câmaras de campainha.
• Visão Artificial e Automação Industrial:Permite uma iluminação consistente para leitores de código de barras, sensores óticos, orientação robótica e sistemas de inspeção de qualidade.
• Sensores Biométricos:Pode ser utilizado em módulos de iluminação IR para sistemas de reconhecimento facial ou digitalização da íris.

5.2 Considerações de Projeto

• Gestão Térmica:Devido à elevada dissipação de potência (até 0.9W), um dissipador de calor eficaz é crucial. Utilize uma PCB com vias térmicas adequadas sob a almofada do LED, ligadas a um plano de massa ou a um dissipador de calor dedicado. Calcule a temperatura esperada da junção usando T_J= T_S+ (P_D* R_θJ-S) e garanta que permanece abaixo de 105°C.
• Circuito de Acionamento:Recomenda-se vivamente um driver de corrente constante em vez de uma fonte de tensão constante para garantir uma saída ótica estável e evitar fuga térmica. O driver deve ser capaz de fornecer até 500 mA.
• Projeto Ótico:O amplo ângulo de visão de 100 graus é adequado para iluminação geral de inundação. Para feixes focados, serão necessárias óticas secundárias (lentes).

5.3 Análise Comparativa

Comparado com os LEDs IR padrão de montagem através de orifício, esta versão SMD oferece vantagens significativas para a fabricação moderna: pegada menor, adequação para montagem automatizada e melhor desempenho térmico devido à fixação direta à PCB. Comparado com outros LEDs IR SMD, a sua combinação de saída de 350 mW a 500mA e um ângulo de 100 graus num invólucro de 3.0mm x 3.0mm representa uma solução equilibrada para aplicações de alta potência e ampla cobertura.

6. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED com uma fonte de alimentação de 3.3V?

R: Sim, mas deve usar um driver de corrente constante. A tensão direta típica é de 1.7V a 500mA, pelo que é necessário um resistor em série ou um circuito ativo de driver para limitar a corrente a partir de uma linha de 3.3V.

P: Quantos LEDs posso ligar em série?

R: Isso depende da sua tensão de acionamento. Para um driver de 12V, teoricamente poderia ligar até 7 LEDs em série (12V / 1.7V ≈ 7). No entanto, deve considerar as tolerâncias de tensão e a margem do driver. A ligação em paralelo de LEDs não é recomendada sem um equilíbrio de corrente individual.

P: Qual é o tempo de vida esperado?

R: O tempo de vida do LED é determinado principalmente pela temperatura de funcionamento da junção. Quando operado dentro dos valores máximos absolutos especificados, mantendo especialmente T_Jbem abaixo de 105°C, o dispositivo pode atingir dezenas de milhares de horas de funcionamento. Temperaturas elevadas aceleram a depreciação do lúmen.

P: É necessário um filtro IR na câmara?

R: A maioria das câmaras diurnas tem um filtro de corte IR para evitar distorção de cor. Para uma visão noturna IR eficaz, este filtro deve ser movido mecanicamente para o lado ou deve ser usada uma câmara sem um filtro de corte IR permanente.

7. Princípios Técnicos e Tendências

7.1 Princípio de Funcionamento

Um LED infravermelho é um díodo semicondutor de junção p-n. Quando uma tensão direta é aplicada, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa, libertando energia sob a forma de fotões. O comprimento de onda destes fotões (850nm neste caso) é determinado pela energia da banda proibida dos materiais semicondutores utilizados, tipicamente arsenieto de gálio-alumínio (AlGaAs) para esta gama de comprimentos de onda.

7.2 Tendências da Indústria

A tendência nos LEDs IR para aplicações de imagemção é para uma maior eficiência (mais mW por mA), tamanhos de invólucro menores para arrays mais densos e fiabilidade melhorada. Há também desenvolvimento contínuo em comprimentos de onda otimizados para tipos específicos de sensores e aplicações que requerem segurança ocular. A integração de circuitos integrados de acionamento com LEDs num único invólucro é outra tendência crescente para simplificar o projeto do sistema.