Hoja de Datos del LED Infrarrojo IR8353-14C de 5mm - Paquete de 5mm - Voltaje Directo 1.2V-1.8V - Longitud de Onda 940nm - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un diodo emisor de infrarrojos (IR) de alta intensidad de 5mm. El dispositivo está encapsulado en un paquete de plástico transparente al agua, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones de detección y transmisión infrarroja. Su salida espectral está específicamente adaptada para funcionar de manera eficiente con fototransistores, fotodiodos y módulos receptores de infrarrojos comunes.

1.1 Ventajas Principales

• Alta Fiabilidad:Diseñado para un rendimiento consistente y operación a largo plazo.
• Alta Intensidad Radiante:Proporciona una salida infrarroja potente para una transmisión de señal efectiva.
• Bajo Voltaje Directo:Típicamente 1.2V a 20mA, contribuyendo a una operación energéticamente eficiente.
• Cumplimiento Ambiental:El producto cumple con RoHS, REACH de la UE y está libre de halógenos (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm).

1.2 Aplicaciones Objetivo

Este LED IR está destinado a su uso en diversos sistemas infrarrojos, incluyendo, entre otros, unidades de control remoto, sensores de proximidad, detección de objetos, interruptores ópticos y transmisión de datos a corta distancia.

2. Análisis de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los siguientes límites definen las condiciones más allá de las cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza la operación 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%)
• Voltaje Inverso (V_R):5 V
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +100°C
• Disipación de Potencia (P_d):150 mW (a o por debajo de 25°C de temperatura ambiente libre)

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden a una temperatura ambiente (T_a) de 25°C y definen el rendimiento típico del dispositivo.

• Intensidad Radiante (I_e):7.8 - 17.6 mW/sr (a I_F=20mA, dependiendo del lote). Hasta 50 mW/sr típico a I_F=100mA.
• Longitud de Onda Pico (λ_p):940 nm (a I_F=20mA).
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):45 nm (a I_F=20mA).
• Voltaje Directo (V_F):1.2V (Típ.) / 1.5V (Máx.) a 20mA; 1.4V (Típ.) / 1.8V (Máx.) a 100mA.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (Máx.) a V_R=5V.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):27° a 43° (a I_F=20mA).

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La intensidad radiante de este LED se clasifica en diferentes lotes (bins) para garantizar la consistencia en el diseño de la aplicación. La clasificación se define con una corriente directa de 20mA.

• Lote M:Rango de Intensidad Radiante de 7.80 mW/sr a 12.50 mW/sr.
• Lote N:Rango de Intensidad Radiante de 11.0 mW/sr a 17.6 mW/sr.

Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs con una salida mínima garantizada para sus requisitos específicos de sensibilidad.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varias curvas características esenciales para el diseño del circuito y la gestión térmica.

4.1 Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva de reducción (derating) muestra la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente. A medida que aumenta la temperatura, la corriente máxima debe reducirse para evitar superar los límites de disipación de potencia del dispositivo y garantizar la fiabilidad a largo plazo. Los diseñadores deben usar esta curva para seleccionar corrientes de operación apropiadas para el entorno térmico de su aplicación.

4.2 Intensidad Radiante vs. Corriente Directa

Este gráfico ilustra la relación entre la corriente de conducción y la potencia de salida óptica (intensidad radiante). La salida es generalmente lineal en un rango, pero se saturará a corrientes muy altas. Es crucial para determinar la corriente de conducción requerida para lograr una fuerza de señal deseada en el receptor.

4.3 Distribución Espectral

La curva espectral confirma la emisión pico a 940nm con un ancho de banda típico de 45nm. Esta longitud de onda es ideal ya que cae fuera del espectro visible, minimizando la interferencia de la luz visible, y está bien adaptada a la sensibilidad de los fotodetectores basados en silicio.

4.4 Intensidad Radiante Relativa vs. Desplazamiento Angular

Este gráfico polar define el ángulo de visión (2θ_1/2), que es el ángulo en el que la intensidad radiante cae a la mitad de su valor a 0° (en el eje). El rango especificado de 27° a 43° indica la dispersión del haz. Un ángulo más estrecho proporciona una luz más enfocada, mientras que un ángulo más amplio ofrece una cobertura más amplia.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El dispositivo está alojado en un paquete LED redondo estándar de 5mm. Las dimensiones clave incluyen el diámetro total (5.0mm típico), el espaciado de terminales (2.54mm / 0.1 pulgadas estándar) y la distancia desde la base hasta la cúpula de la lente. Los terminales suelen tener un diámetro de 0.45mm. Todas las dimensiones tienen una tolerancia de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario. Se proporciona un dibujo detallado con dimensiones en la hoja de datos original para un diseño preciso de PCB.

5.2 Identificación de Polaridad

El cátodo (terminal negativo) se identifica típicamente por un punto plano en el borde de la lente de plástico y/o por ser el terminal más corto. El ánodo (terminal positivo) es más largo. Se debe observar la polaridad correcta durante el montaje del circuito.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Formado de Terminales

• Los dobleces deben realizarse al menos a 3mm de la base de la bombilla de epoxi.
• El formado debe realizarse antes de soldar y a temperatura ambiente.
• Evite tensionar el paquete durante el doblado o corte.
• Los orificios de la PCB deben alinearse perfectamente con los terminales del LED para evitar tensiones de montaje.

6.2 Condiciones de Almacenamiento

• Almacenamiento recomendado: ≤30°C y ≤70% de Humedad Relativa.
• La vida útil después del envío es de 3 meses bajo estas condiciones.
• Para un almacenamiento más prolongado (hasta 1 año), use un contenedor sellado con nitrógeno y desecante.
• Evite cambios rápidos de temperatura en ambientes húmedos para prevenir la condensación.

6.3 Parámetros de Soldadura

Soldadura Manual:

• Temperatura de la Punta del Soldador: 300°C Máx. (30W Máx.)
• Tiempo de Soldadura: 3 segundos Máx. por terminal.
• Distancia Mínima desde la unión de soldadura a la bombilla de epoxi: 3mm.

Soldadura por Ola/Inmersión:

• Temperatura de Precalentamiento: 100°C Máx. (60 seg Máx.)
• Temperatura del Baño de Soldadura: 260°C Máx.
• Tiempo en el Baño: 5 segundos Máx.
• Distancia Mínima desde la unión de soldadura a la bombilla de epoxi: 3mm.

Notas Críticas:

• Evite tensionar los terminales mientras el LED está caliente.
• No suelde (por inmersión o manual) más de una vez.
• Proteja el LED de golpes/vibraciones hasta que se enfríe a temperatura ambiente.
• Utilice la temperatura de soldadura más baja posible que logre una unión confiable.

6.4 Limpieza

• Si es necesario, limpie solo con alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante ≤1 minuto.
• No utilice limpieza ultrasónica a menos que esté precalificada, ya que puede causar daños.

7. Gestión Térmica

La disipación efectiva de calor es crítica para el rendimiento y la vida útil del LED. La corriente debe reducirse (derating) de acuerdo con la curva "Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente". La temperatura que rodea al LED en la aplicación final debe controlarse. Esto puede implicar usar un área de cobre apropiada en la PCB para disipar calor, asegurar una ventilación adecuada o usar disipadores de calor si se conducen corrientes altas de forma continua.

8. Información de Embalaje y Pedido

8.1 Especificación de Empaquetado

• Los LEDs se empaquetan en bolsas antiestáticas.
• Cantidad por Empaque:200-500 piezas por bolsa. 5 bolsas por cartón interior. 10 cartones interiores por cartón maestro (exterior).

8.2 Información de la Etiqueta

La etiqueta del producto incluye identificadores clave: Número de Parte del Cliente (CPN), Número de Producto (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 y un código de fecha.

9. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

9.1 Conducción del LED

Siempre use una resistencia limitadora de corriente en serie. El valor de la resistencia se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Use el V_Fmáximo de la hoja de datos para un diseño conservador. Para operación pulsada (ej., controles remotos), asegúrese de no exceder los límites de corriente de pico (I_FP) y ciclo de trabajo para evitar sobrecalentamiento.

9.2 Diseño Óptico

Considere el ángulo de visión al diseñar lentes o reflectores para el sistema. La longitud de onda de 940nm es invisible, por lo que puede ser necesario un LED indicador o retroalimentación del circuito para la confirmación del usuario de la operación. Asegúrese de que el receptor (fototransistor, IC) esté espectralmente adaptado a 940nm para una sensibilidad óptima.

9.3 Inmunidad al Ruido Eléctrico

En entornos eléctricamente ruidosos, considere blindar el par LED/receptor, usar señales IR moduladas (ej., portadora de 38kHz) con un receptor demodulador correspondiente e implementar filtrado de software para rechazar la luz ambiental y picos de ruido.

10. Comparación y Posicionamiento Técnico

Este LED IR de 5mm y 940nm ofrece un equilibrio entre rendimiento y costo para aplicaciones infrarrojas de propósito general. Sus diferenciadores clave son la intensidad radiante relativamente alta (hasta 17.6 mW/sr) desde un paquete estándar de 5mm y el bajo voltaje directo, que reduce el consumo de energía. En comparación con los LEDs más antiguos de 880nm o 850nm, la emisión de 940nm es menos visible (sin brillo rojo tenue), lo que la hace más adecuada para aplicaciones discretas. Para aplicaciones que requieren ángulos de haz extremadamente estrechos o mayor potencia, otros estilos de paquete (ej., vista lateral, SMD de alta potencia) serían más apropiados.

11. Preguntas Frecuentes (FAQ)

11.1 ¿Cuál es la diferencia entre el Lote M y el Lote N?

Los lotes M y N clasifican el LED en función de su intensidad radiante mínima garantizada a 20mA. Los LEDs del Lote N tienen una salida mínima más alta (11.0 mW/sr) en comparación con el Lote M (7.8 mW/sr). Elija el Lote N para aplicaciones que requieran una fuerza de señal más fuerte o un rango más largo.

11.2 ¿Puedo conducir este LED a 100mA de forma continua?

Sí, el límite absoluto máximo para la corriente directa continua es 100mA. Sin embargo, debe consultar la curva de reducción (derating). A una temperatura ambiente de 25°C, 100mA es permisible, pero a medida que aumenta la temperatura ambiente, la corriente continua máxima permitida disminuye para mantener la temperatura de unión dentro de límites seguros. Un disipador de calor adecuado es crucial para la operación continua a alta corriente.

11.3 ¿Por qué es importante la distancia mínima de soldadura (3mm)?

La distancia de 3mm evita que el calor excesivo viaje por el terminal y dañe el dado semiconductor interno o el encapsulado de epoxi durante el proceso de soldadura. El calor excesivo puede causar grietas, delaminación o degradación eléctrica permanente.

12. Ejemplo de Caso de Uso en Diseño

Escenario: Sensor de Proximidad de Objetos Simple.

Diseño:Coloque el LED IR y un fototransistor uno al lado del otro, mirando en la misma dirección. Conduzca el LED con una corriente constante de 20mA (usando una resistencia desde una fuente de 5V: R = (5V - 1.5V) / 0.02A = 175Ω, use el valor estándar de 180Ω). Cuando un objeto se acerca, la luz infrarroja se refleja en el objeto y entra en el fototransistor, haciendo que su corriente de colector aumente. Este cambio de corriente se puede convertir a un voltaje a través de una resistencia de pull-up y alimentar a un comparador o al ADC de un microcontrolador para detectar la presencia del objeto. La longitud de onda de 940nm ayuda a rechazar la luz ambiental visible. La elección entre el Lote M o N depende de la distancia de detección requerida y la reflectividad del objeto.

13. Principio de Funcionamiento

Un Diodo Emisor de Luz Infrarroja (LED IR) es un diodo semiconductor de unión p-n. Cuando se polariza en directa (voltaje positivo aplicado al ánodo en relación con el cátodo), los electrones y los huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones. El material semiconductor específico utilizado (Arseniuro de Galio y Aluminio - GaAlAs en este caso) determina la longitud de onda de la luz emitida. Para GaAlAs, esto resulta en radiación infrarroja centrada alrededor de 940 nanómetros, que está fuera del espectro visible. La lente transparente al agua no filtra ni colorea la luz, permitiendo la máxima transmisión de la salida infrarroja.

14. Tendencias Tecnológicas

Si bien los LEDs discretos de 5mm de orificio pasante siguen siendo populares para prototipos, proyectos de aficionados y algunas aplicaciones industriales, la tendencia de la industria se dirige fuertemente hacia paquetes de dispositivo de montaje en superficie (SMD). Los LEDs IR SMD ofrecen ventajas como una huella más pequeña, mayor idoneidad para el montaje automatizado pick-and-place y, a menudo, un mejor rendimiento térmico debido al montaje directo en la PCB. También hay un desarrollo continuo para aumentar la eficiencia (más salida radiante por vatio eléctrico de entrada) y la fiabilidad de los emisores IR. Sin embargo, el principio fundamental de funcionamiento y los parámetros clave como la longitud de onda, la intensidad y el ángulo de visión siguen siendo los criterios de selección críticos para cualquier aplicación IR.