Hoja de Datos del LED Infrarrojo 5mm 850nm HIR7373C - Tamaño 5mm - Voltaje 1.45V - Potencia 150mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un diodo emisor de infrarrojos (IR) de alta intensidad y 5mm. El dispositivo está diseñado para aplicaciones que requieren una emisión infrarroja fiable, presentando una longitud de onda pico de 850 nanómetros (nm). Está encapsulado en un paquete plástico estándar T-1 3/4 (5mm) transparente al agua, que permite una transmisión óptima de la luz infrarroja. El componente está espectralmente emparejado con fototransistores de silicio comunes, fotodiodos y módulos receptores de infrarrojos, lo que lo convierte en una fuente ideal para diversos sistemas de comunicación y detección por IR.

Las ventajas principales de este producto incluyen una alta fiabilidad, una salida radiante significativa y una característica de bajo voltaje directo, lo que contribuye a un funcionamiento energéticamente eficiente. Se fabrica sin plomo (Libre de Pb) y cumple con las principales normativas medioambientales, incluyendo RoHS, REACH de la UE y estándares libres de halógenos (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm). Su mercado objetivo principal abarca a diseñadores e ingenieros que trabajan en sistemas basados en infrarrojos, como sensores de proximidad, detección de objetos, mandos a distancia y automatización industrial.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

El dispositivo está clasificado para una corriente directa continua (I_F) de 100 mA. Para operación pulsada, puede soportar una corriente directa pico (I_FP) de hasta 1.0 A bajo condiciones específicas: ancho de pulso ≤ 100μs y ciclo de trabajo ≤ 1%. El voltaje inverso máximo permitido (V_R) es de 5 V. El rango de temperatura de operación se especifica desde -40°C hasta +85°C, con un rango de temperatura de almacenamiento desde -40°C hasta +100°C. La disipación de potencia máxima (P_d) a o por debajo de 25°C de temperatura ambiente libre es de 150 mW. La clasificación de temperatura de soldadura es de 260°C durante una duración no superior a 5 segundos.

2.2 Características Electro-Ópticas

Los parámetros clave de rendimiento se miden a una temperatura ambiente (T_a) de 25°C. La intensidad radiante (I_e) es la métrica óptica de salida principal. A una corriente de prueba estándar de 20 mA, la intensidad radiante típica es de 15 mW/sr, con un valor mínimo de 7.8 mW/sr dependiendo del lote del producto. A la corriente continua máxima de 100 mA (bajo condiciones pulsadas), la intensidad radiante típica aumenta a 75 mW/sr.

La longitud de onda de emisión pico (λ_p) es típicamente de 850 nm, con un ancho de banda espectral (Δλ) de aproximadamente 45 nm a media intensidad máxima. El voltaje directo (V_F) es típicamente de 1.45 V a 20 mA, con un máximo de 1.65 V. A 100 mA (pulsada), V_Foscila entre 1.80 V y 2.40 V. La corriente inversa máxima (I_R) es de 10 μA cuando se aplica un voltaje inverso de 5 V. El ángulo de visión (2θ_1/2), definido como el ángulo total a media intensidad, es típicamente de 40 grados.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto se clasifica en diferentes lotes de rendimiento basándose en la intensidad radiante medida a I_F= 20 mA. Esto permite una selección consistente en producción. La clasificación se define de la siguiente manera:

• Lote M:Rango de Intensidad Radiante desde 7.8 mW/sr (Mín.) hasta 12.5 mW/sr (Máx.).
• Lote N:Rango de Intensidad Radiante desde 11.0 mW/sr (Mín.) hasta 17.6 mW/sr (Máx.).
• Lote P:Rango de Intensidad Radiante desde 15.0 mW/sr (Mín.) hasta 24.0 mW/sr (Máx.).
• Lote Q:Rango de Intensidad Radiante desde 21.0 mW/sr (Mín.) hasta 34.0 mW/sr (Máx.).

Este sistema de gradación permite a los diseñadores elegir componentes que cumplan con los requisitos mínimos de salida específicos para su aplicación, garantizando así el rendimiento del sistema.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características que son cruciales para el diseño.

4.1 Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva de reducción de potencia muestra la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente. A medida que aumenta la temperatura, la corriente máxima permisible disminuye linealmente para evitar el sobrecalentamiento y garantizar la fiabilidad a largo plazo. Los diseñadores deben consultar esta curva para seleccionar corrientes de operación apropiadas para sus condiciones ambientales esperadas.

4.2 Distribución Espectral

El gráfico de distribución espectral representa la intensidad radiante relativa frente a la longitud de onda. Confirma el pico en 850 nm y el ancho de banda aproximado de 45 nm. Esta curva es importante para garantizar la compatibilidad con la sensibilidad espectral del receptor previsto (por ejemplo, un fototransistor con sensibilidad pico alrededor de 850-950 nm).

4.3 Intensidad Radiante vs. Corriente Directa

Este gráfico ilustra la relación entre la corriente de accionamiento y la salida óptica. La intensidad radiante aumenta de forma superlineal con la corriente. Ayuda a los diseñadores a comprender la compensación entre corriente de accionamiento, potencia óptica y eficiencia del dispositivo.

4.4 Intensidad Radiante Relativa vs. Desplazamiento Angular

Este diagrama polar representa el patrón de emisión del LED. La intensidad es más alta a lo largo del eje central (0°) y disminuye a medida que aumenta el ángulo, definiendo el ángulo de visión de 40 grados. Esta información es vital para el diseño óptico, como la selección de lentes y la alineación en aplicaciones de detección.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El dispositivo utiliza un encapsulado estándar de 5mm con terminales radiales. El dibujo de dimensiones del encapsulado especifica las medidas físicas, incluyendo el diámetro de la lente de epoxi (típicamente 5.0mm), el espaciado de terminales (2.54mm o 0.1 pulgadas, estándar para componentes de orificio pasante) y la longitud total. El dibujo incluye tolerancias, típicamente ±0.25mm para dimensiones críticas. El terminal del ánodo (positivo) se identifica típicamente como el terminal más largo. El material de la lente transparente al agua está optimizado para la transmisión infrarroja con una absorción mínima.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Formado de Terminales

Si es necesario doblar los terminales, debe hacerse en un punto al menos a 3mm de la base de la bombilla de epoxi. El formado siempre debe realizarse antes de soldar y a temperatura ambiente para evitar tensiones en el encapsulado o dañar el chip interno y las uniones de alambre. Los orificios de la PCB deben alinearse con precisión con los terminales del LED para evitar tensiones de montaje.

6.2 Almacenamiento

Los componentes deben almacenarse en un ambiente controlado a 30°C o menos y con una humedad relativa del 70% o menos. La vida útil de almacenamiento recomendada después del envío es de 3 meses. Para un almacenamiento más prolongado (hasta un año), deben guardarse en un recipiente sellado con atmósfera de nitrógeno y desecante. Deben evitarse los cambios rápidos de temperatura en ambientes húmedos para prevenir la condensación.

6.3 Proceso de Soldadura

La soldadura debe realizarse con cuidado para evitar daños térmicos. La unión de soldadura debe estar al menos a 3mm de la bombilla de epoxi.

• Soldadura Manual:Temperatura máxima de la punta del soldador de 300°C (para un soldador de 30W máximo), con un tiempo de soldadura no superior a 3 segundos por terminal.
• Soldadura por Ola/Inmersión:Temperatura máxima de precalentamiento de 100°C durante hasta 60 segundos. La temperatura del baño de soldadura no debe exceder los 260°C, con el componente sumergido durante un máximo de 5 segundos.

Se proporciona un perfil de temperatura de soldadura recomendado, que enfatiza un calentamiento controlado, una permanencia en la temperatura pico y un enfriamiento controlado. No se recomienda un enfriamiento rápido. La soldadura por inmersión o manual no debe realizarse más de una vez. Después de soldar, el LED debe protegerse de golpes mecánicos hasta que vuelva a la temperatura ambiente.

6.4 Limpieza

Si es necesaria la limpieza, utilice alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante no más de un minuto, seguido de secado al aire. Generalmente no se recomienda la limpieza ultrasónica debido al riesgo de dañar la estructura interna. Si es absolutamente necesario, el proceso debe calificarse cuidadosamente de antemano.

6.5 Gestión Térmica

Aunque este es un dispositivo de baja potencia, la gestión del calor debe considerarse en el diseño de la aplicación, especialmente cuando se opera cerca de los valores máximos absolutos. La corriente debe reducirse según la curva de Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente para mantener la temperatura de unión dentro de límites seguros y garantizar la fiabilidad a largo plazo.

7. Información de Embalaje y Pedido

La especificación de embalaje estándar es la siguiente: 500 piezas se empaquetan en una bolsa antiestática. Cinco de estas bolsas se colocan en un cartón interior. Diez cartones interiores se empaquetan luego en un cartón maestro (exterior), resultando en un total de 25,000 piezas por cartón maestro.

La etiqueta en el embalaje contiene varios códigos: Número de Producto del Cliente (CPN), Número de Producto del Fabricante (P/N), Cantidad de Empaque (QTY), Rango de Intensidad Luminosa (CAT), Rango de Longitud de Onda Dominante (HUE), Rango de Voltaje Directo (REF), Número de Lote (LOT No.) y un código de fecha (Mes X).

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED infrarrojo es adecuado para una amplia gama de aplicaciones que incluyen, pero no se limitan a: Transmisores de control remoto por infrarrojos, sensores de proximidad y detección de objetos, interruptores y codificadores ópticos industriales, sistemas de iluminación para visión nocturna, enlaces de transmisión de datos ópticos e interfaces de usuario sin contacto.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre utilice una resistencia limitadora de corriente en serie cuando alimente el LED desde una fuente de voltaje. El valor se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_fuente- V_F) / I_F.
• Emparejamiento del Receptor:Asegúrese de que el fotodetector seleccionado (fototransistor, fotodiodo o CI receptor de IR) tenga una sensibilidad pico alrededor de 850 nm para un rendimiento óptimo.
• Trayectoria Óptica:Considere el ángulo de visión y la posible necesidad de lentes o aperturas para colimar o enfocar el haz de IR para aplicaciones de largo alcance o direccionales.
• Ruido Eléctrico:En aplicaciones de detección, la modulación de la señal de IR (por ejemplo, con una frecuencia específica) y la detección síncrona en el receptor pueden mejorar enormemente la inmunidad a la interferencia de la luz ambiental.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED infrarrojos genéricos, este dispositivo ofrece una combinación bien definida de alta intensidad radiante (hasta 75 mW/sr típ. a 100mA pulsada) y un voltaje directo relativamente bajo (1.45V típ. a 20mA). La longitud de onda de 850nm es un estándar común, lo que garantiza una amplia compatibilidad con receptores basados en silicio. Su cumplimiento de estándares ambientales estrictos (RoHS, REACH, Libre de Halógenos) lo hace adecuado para la electrónica moderna que requiere certificaciones ecológicas. El encapsulado transparente proporciona una salida consistente y sin filtrado en comparación con encapsulados teñidos que podrían atenuar la señal.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P: ¿Cuál es la diferencia entre intensidad radiante (mW/sr) e intensidad luminosa (mcd)?

R: La intensidad radiante mide la potencia óptica (en milivatios) emitida por unidad de ángulo sólido (estereorradián), relevante para todas las longitudes de onda. La intensidad luminosa está ponderada por la sensibilidad del ojo humano (curva fotópica) y se mide en candelas; no es aplicable para fuentes infrarrojas como este LED de 850nm.

P: ¿Puedo alimentar este LED con una corriente constante de 100 mA de forma continua?

R: Los Valores Máximos Absolutos especifican 100 mA como la corriente directa máximacontinua. Sin embargo, para una operación confiable a largo plazo, es recomendable operar por debajo de este máximo, especialmente a temperaturas ambientales más altas, consultando la curva de reducción de potencia.

P: ¿Por qué se especifica el ángulo de visión como 40 grados?

R: El ángulo de 40 grados (2θ_1/2) es el ancho total en los puntos donde la intensidad radiante cae a la mitad de su valor pico en el eje central. Describe la dispersión del haz del LED.

P: ¿Se requiere un diodo de protección ESD para este LED?

R: Si bien la hoja de datos no especifica una clasificación ESD alta, generalmente es una buena práctica manejar todos los dispositivos semiconductores, incluidos los LED, con precauciones ESD. La incorporación de resistencias limitadoras de corriente en serie también proporciona cierta protección inherente.

11. Ejemplos Prácticos de Diseño y Uso

Ejemplo 1: Sensor de Proximidad Simple.Empareje el LED con un fototransistor colocado a corta distancia. Un objeto que pasa entre ellos interrumpe el haz, detectándose como una caída en la corriente del fototransistor. El uso de una señal de LED modulada (por ejemplo, una onda cuadrada de 38 kHz) y un receptor sintonizado puede rechazar la luz ambiental.

Ejemplo 2: Iluminador IR para Cámara de Visión Nocturna.Una matriz de estos LED, accionados en modo pulsado a o cerca de la corriente pico de 1A (con un ciclo de trabajo apropiado), puede proporcionar una iluminación invisible significativa para cámaras sensibles a la luz de 850nm, extendiendo su rango efectivo en condiciones de poca luz.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Un Diodo Emisor de Luz Infrarroja (IR LED) es un diodo semiconductor de unión p-n. Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones de la región n y los huecos de la región p se inyectan en la región activa. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía en forma de fotones. El material semiconductor específico utilizado (Arseniuro de Galio y Aluminio - GaAlAs en este caso) determina la energía de la banda prohibida y, por lo tanto, la longitud de onda de la luz emitida, que está en el espectro infrarrojo (850nm) para este dispositivo. El encapsulado de epoxi transparente al agua actúa como una lente, dando forma al haz de salida.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia en la tecnología de emisores infrarrojos continúa hacia una mayor eficiencia (más salida radiante por vatio eléctrico de entrada), una mayor densidad de potencia para aplicaciones de largo alcance y el desarrollo de encapsulados de dispositivo de montaje superficial (SMD) para el montaje automatizado y factores de forma más pequeños. También hay un desarrollo continuo en fuentes de IR de múltiples longitudes de onda y de amplio espectro para aplicaciones de detección avanzada como la espectroscopía y la detección de gases. La integración del circuito de accionamiento del LED y las características de protección en el propio componente es otra área de avance.