Hoja de Datos del LED Infrarrojo SIR234 de 3mm - Diámetro 3.0mm - Tensión Directa 1.6V - Longitud de Onda 875nm - Disipación de Potencia 150mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El SIR234 es un diodo emisor de infrarrojos de alta intensidad, alojado en un encapsulado plástico transparente azul de 3mm (T-1). Está diseñado para aplicaciones que requieren una emisión infrarroja fiable con un buen acoplamiento espectral a fotodetectores de silicio, fototransistores y módulos receptores de infrarrojos. El dispositivo se caracteriza por una baja tensión directa y está construido con materiales libres de plomo, compatibles con RoHS, sin halógenos, cumpliendo también con la normativa REACH de la UE.

1.1 Ventajas Principales

• Alta fiabilidad y larga vida operativa.
• Factor de forma compacto con espaciado estándar de terminales de 2.54mm para una fácil integración en PCB.
• Baja tensión directa, que contribuye a un funcionamiento energéticamente eficiente.
• Excelente coincidencia espectral con fotodetectores de silicio comunes, optimizando la recepción de la señal.
• Construcción respetuosa con el medio ambiente (Libre de Plomo, Libre de Halógenos, RoHS, REACH).

1.2 Mercado Objetivo y Aplicaciones

Este LED infrarrojo es adecuado para una variedad de sistemas optoelectrónicos. Las aplicaciones principales incluyen sistemas de transmisión en aire libre para mandos a distancia, interruptores optoelectrónicos para detección y conteo de objetos, detectores de humo, varios sistemas de detección basados en infrarrojos e integración en dispositivos de almacenamiento heredados como unidades de disquete.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.

• Corriente Directa Continua (I_F): 100 mA
• Corriente Directa de Pico (I_FP): 1.0 A (Ancho de Pulso ≤ 100μs, Ciclo de Trabajo ≤ 1%)
• Tensión Inversa (V_R): 5 V
• Temperatura de Operación (T_opr): -40°C a +85°C
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg): -40°C a +85°C
• Temperatura de Soldadura (T_sol): 260°C (durante ≤ 5 segundos)
• Disipación de Potencia (P_d): 150 mW (a una temperatura ambiente de 25°C o inferior)

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas a una temperatura ambiente (T_a) de 25°C, estos parámetros definen el rendimiento del dispositivo en condiciones normales de funcionamiento.

• Intensidad Radiante (E_e):
  • Con I_F= 20mA: Típica 9.3 mW/sr (Mínima 5.6 mW/sr).
  • Con I_F= 100mA (pulsada): Típica 35 mW/sr.
  • Con I_F= 1A (pulsada): Típica 350 mW/sr.
• Longitud de Onda de Pico (λ_p): 875 nm (típica con I_F=20mA).
• Ancho de Banda Espectral (Δλ): 80 nm (típica con I_F=20mA).
• Tensión Directa (V_F):
  • Con I_F= 20mA: 1.3V (Mín.), 1.6V (Típ.).
  • Con I_F= 100mA (pulsada): 1.4V (Típ.), 1.8V (Máx.).
  • Con I_F= 1A (pulsada): 2.6V (Típ.), 4.0V (Máx.).
• Corriente Inversa (I_R): ≤ 10 μA con V_R= 5V.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2): 30 grados (típico).

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El SIR234 está disponible en diferentes grados de rendimiento o "bins" según su intensidad radiante. Esto permite a los diseñadores seleccionar un dispositivo que cumpla con los requisitos de salida específicos para su aplicación.

Condición de Medida: I_F= 20mA, T_a= 25°C.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente

La curva de reducción de potencia muestra cómo la corriente directa continua máxima permitida disminuye a medida que la temperatura ambiente aumenta por encima de los 25°C, para evitar superar el límite de disipación de potencia.

4.2 Distribución Espectral

El gráfico de salida espectral confirma la emisión de pico a 875nm con un ancho de banda típico de 80nm, asegurando la compatibilidad con fotodetectores de silicio que tienen una sensibilidad máxima en la región del infrarrojo cercano.

4.3 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V)

Esta curva ilustra la relación no lineal entre corriente y tensión. La baja V_Ftípica de 1.6V a 20mA indica un funcionamiento eficiente, pero la tensión aumenta significativamente bajo corrientes pulsadas altas (ej., 1A).

4.4 Intensidad Radiante Relativa vs. Desplazamiento Angular

Este gráfico define el patrón de emisión espacial, mostrando el semiángulo de 30 grados donde la intensidad cae al 50% de su valor máximo. Esto es crucial para diseñar el acoplamiento y alineación óptica.

4.5 Dependencia de la Temperatura en la Longitud de Onda y la Intensidad

Las curvas demuestran que la longitud de onda de pico se desplaza ligeramente, y la intensidad radiante típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión, lo cual es importante para la gestión térmica en aplicaciones de precisión.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El SIR234 utiliza un encapsulado redondo estándar T-1 (diámetro 3mm). Las dimensiones clave incluyen un diámetro del cuerpo de 3.0mm, un espaciado típico de terminales de 2.54mm (0.1 pulgadas) y una longitud total. Todas las tolerancias dimensionales son de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario. El cátodo se identifica típicamente por un punto plano en el borde del encapsulado y/o un terminal más corto.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

• Soldadura Manual: Utilice un soldador con control de temperatura. Limite el tiempo de soldadura por terminal a un máximo de 3 segundos a una temperatura que no exceda los 350°C.
• Soldadura por Ola/Reflujo: El dispositivo puede soportar una temperatura máxima de soldadura de 260°C durante un máximo de 5 segundos, según los valores máximos absolutos.
• Limpieza: Utilice disolventes apropiados que sean compatibles con la resina epoxi plástica transparente azul.
• Condiciones de Almacenamiento: Almacene en un entorno seco y antiestático dentro del rango de temperatura especificado de -40°C a +85°C. Evite la exposición a humedad excesiva.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificación de Embalaje

Las unidades se empaquetan típicamente en bolsas: de 200 a 1000 piezas por bolsa. Cinco bolsas se empaquetan en una caja, y diez cajas se empaquetan en un cartón maestro.

7.2 Información de la Etiqueta

La etiqueta del producto incluye identificadores clave: Número de Parte del Cliente (CPN), Número de Parte del Fabricante (P/N), Cantidad de Embalaje (QTY), Grado de Rendimiento (CAT), Longitud de Onda de Pico (HUE) y Número de Lote (LOT No).

8. Sugerencias de Diseño para Aplicaciones

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Para operación continua, se requiere una simple resistencia limitadora de corriente en serie. El valor de la resistencia se calcula como R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Para operación pulsada para lograr una mayor intensidad de pico, asegúrese de que el circuito de excitación pueda proporcionar el pulso de corriente necesario dentro de los límites especificados de ancho y ciclo de trabajo (≤100μs, ≤1%).

8.2 Consideraciones de Diseño

• Excitación de Corriente: Nunca exceda los valores máximos absolutos de corriente continua o pulsada. Utilice una fuente de corriente estable o una resistencia en serie bien calculada para un funcionamiento fiable.
• Disipación de Calor: Aunque el encapsulado es pequeño, para operación continua a corrientes altas o en temperaturas ambiente elevadas, considere técnicas de diseño de PCB (almohadillas de alivio térmico, áreas de cobre) para ayudar a la disipación de calor y mantener el rendimiento.
• Diseño Óptico: El ángulo de visión de 30 grados y la longitud de onda de 875nm deben coincidir con el campo de visión y la sensibilidad espectral del sensor receptor (fotodiodo, fototransistor o circuito integrado receptor de IR) para una relación señal-ruido óptima.
• Protección contra Polaridad InversaUna tensión inversa que exceda los 5V puede dañar el LED. Incorpore protección si la polaridad de la alimentación pudiera invertirse.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El SIR234 se diferencia por su combinación de un encapsulado estándar de 3mm, una intensidad radiante relativamente alta (hasta 24 mW/sr en el bin P) y una baja tensión directa. En comparación con algunos LED IR genéricos o más antiguos, sus especificaciones garantizadas para operación pulsada (pico de 1A) y el cumplimiento explícito con estándares ambientales modernos (RoHS, Libre de Halógenos, REACH) lo hacen adecuado para los requisitos de diseño contemporáneos.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

10.1 ¿Cuál es el propósito del encapsulado transparente azul?

El plástico azul actúa como un filtro de paso de onda corta, bloqueando la luz visible del exterior (que podría causar ruido en el detector) mientras permite que la luz infrarroja de 875nm del chip pase eficientemente. También proporciona protección mecánica y ambiental.

10.2 ¿Puedo excitar este LED directamente desde un pin de un microcontrolador de 5V?

No. Un pin GPIO de un microcontrolador típicamente no puede suministrar 20mA de forma continua sin riesgo, y ciertamente no puede proporcionar pulsos de 100mA o 1A. Debe utilizar un circuito excitador externo, como un transistor (BJT o MOSFET) controlado por el pin del MCU, para conmutar la corriente más alta requerida por el LED.

10.3 ¿Cómo selecciono el bin correcto (L, M, N, P)?

Elija en función de la intensidad radiante requerida para el presupuesto de enlace de su aplicación (distancia, sensibilidad del detector). Para distancias más largas o detectores de menor sensibilidad, es preferible un bin más alto (N o P). Para aplicaciones de corto alcance, un bin más bajo (L o M) puede ser suficiente y rentable.

10.4 ¿Por qué la tensión directa es más alta en un pulso de 1A en comparación con 20mA?

Esto se debe a la resistencia interna en serie del chip semiconductor y los cables de unión. A medida que aumenta la corriente, la caída de tensión a través de esta resistencia (V = I * R) aumenta significativamente, lo que conduce a una tensión directa total más alta.

11. Ejemplo Práctico de Uso

Escenario: Detección de Objetos en una Máquina Expendedora.Un LED SIR234 y un fototransistor coincidente se colocan en lados opuestos de un canal de producto. El LED se excita con una corriente continua de 20mA (se selecciona el Bin M para una salida consistente). Cuando no hay ningún objeto presente, el fototransistor recibe el haz de IR y conduce. Cuando un producto cae por el canal, interrumpe el haz, provocando que la salida del fototransistor cambie de estado. Esta señal se envía al controlador de la máquina para confirmar la dispensación del producto. El haz de 30 grados asegura una detección fiable incluso con un ligero desalineamiento mecánico con el tiempo.

12. Principio de Funcionamiento

Un Diodo Emisor de Luz Infrarroja (IR LED) es un diodo semiconductor de unión p-n. Cuando se polariza en directa (tensión positiva aplicada al ánodo respecto al cátodo), los electrones de la región n y los huecos de la región p se inyectan en la región de la unión. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía. En este dispositivo específico, fabricado con Arseniuro de Galio y Aluminio (GaAlAs), esta energía se libera principalmente como fotones de luz infrarroja con una longitud de onda de pico de 875 nanómetros, que es invisible para el ojo humano pero detectable por sensores basados en silicio.

13. Tendencias de la Industria

La tendencia en emisores de infrarrojos para detección continúa hacia una mayor eficiencia, menor consumo de energía y una mayor integración. Esto incluye dispositivos con excitadores incorporados, salida modulada para inmunidad al ruido y encapsulados de montaje superficial (SMD) para montaje automatizado. Si bien los componentes de orificio pasante como el encapsulado T-1 de 3mm siguen siendo vitales para prototipos, reparaciones y ciertas aplicaciones industriales, los nuevos diseños favorecen cada vez más las variantes SMD por su menor huella y su idoneidad para la fabricación en grandes volúmenes. El énfasis en el cumplimiento ambiental (RoHS, libre de halógenos) es ahora un requisito estándar en toda la industria electrónica.