Hoja de Datos del LED Infrarrojo IR323/H0-A de 5mm - Paquete de 5mm - Tensión Directa de 1.2V - Longitud de Onda de 940nm - Disipación de Potencia de 150mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El IR323/H0-A es un diodo emisor de infrarrojos de alta intensidad encapsulado en un paquete de plástico azul de 5.0mm. Está diseñado para aplicaciones que requieren una emisión infrarroja fiable en el espectro de 940nm. El dispositivo está emparejado espectralmente con fototransistores de silicio comunes, fotodiodos y módulos receptores de infrarrojos, lo que lo convierte en un componente versátil para diversos sistemas optoelectrónicos.

Sus ventajas clave incluyen alta fiabilidad, excelente intensidad radiante y una baja tensión directa, lo que contribuye a un funcionamiento energéticamente eficiente. El producto cumple con las principales normativas medioambientales, incluyendo RoHS, REACH de la UE y estándares libres de halógenos, garantizando su idoneidad para la fabricación electrónica moderna.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Límites Absolutos Máximos

El dispositivo está diseñado para operar dentro de límites estrictos que aseguran su longevidad y fiabilidad. La corriente directa continua (IF) está clasificada en 100 mA. Para operación pulsada, se permite una corriente directa de pico (IFP) de 1.0 A bajo condiciones específicas (ancho de pulso ≤100μs, ciclo de trabajo ≤1%). La tensión inversa máxima (VR) es de 5 V. El rango de temperatura de operación (Topr) abarca desde -40°C hasta +85°C, mientras que el almacenamiento puede realizarse entre -40°C y +100°C. La disipación de potencia máxima (Pd) a 25°C o menos de temperatura ambiente es de 150 mW. La temperatura de soldadura no debe exceder los 260°C durante una duración de 5 segundos o menos.

2.2 Características Electro-Ópticas

Todas las características se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. La intensidad radiante (Ie) es una métrica de rendimiento principal. Con una corriente directa (IF) de 20mA, la intensidad radiante típica es de 3.5 mW/sr, con un mínimo de 2.0 mW/sr. En condiciones pulsadas (IF=100mA, ancho de pulso ≤100μs, ciclo ≤1%), la intensidad típica alcanza los 15 mW/sr. A la corriente de pico de 1A bajo las mismas condiciones pulsadas, la intensidad típica es de 150 mW/sr.

La longitud de onda de emisión pico (λp) es típicamente de 940nm, con un ancho de banda espectral (Δλ) de 45nm. La tensión directa (VF) es baja, típicamente de 1.2V a 20mA, con un máximo de 1.5V. A 100mA (pulsada), VF es típicamente de 1.3V (máx. 1.6V). A 1A (pulsada), VF sube a un valor típico de 2.6V (máx. 4.0V). La corriente inversa (IR) es un máximo de 10 μA a VR=5V. El ángulo de visión (2θ1/2) es típicamente de 60 grados, definiendo el cono de emisión.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto está disponible en diferentes grados de rendimiento, o "bins", basados en la intensidad radiante medida a IF=20mA. Esto permite a los diseñadores seleccionar un componente que se ajuste con precisión a sus requisitos de sensibilidad.

• Bin H:Rango de Intensidad Radiante desde 2.0 mW/sr (Mín.) hasta 3.2 mW/sr (Máx.).
• Bin J:Rango de Intensidad Radiante desde 2.8 mW/sr (Mín.) hasta 4.5 mW/sr (Máx.).
• Bin K:Rango de Intensidad Radiante desde 4.0 mW/sr (Mín.) hasta 6.4 mW/sr (Máx.).

Se indican las incertidumbres de medición: ±0.1V para la tensión directa, ±10% para la intensidad luminosa y ±1.0nm para la longitud de onda dominante.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente

La curva de reducción de potencia (derating) muestra cómo la corriente directa máxima permitida disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente por encima de los 25°C. Este gráfico es crítico para la gestión térmica y para asegurar que el LED opere dentro de su área de operación segura (SOA) en todas las condiciones ambientales.

4.2 Distribución Espectral

El gráfico de salida espectral confirma la emisión de banda estrecha centrada alrededor de los 940nm. Esta longitud de onda es ideal para la compatibilidad con detectores basados en silicio, que tienen una sensibilidad máxima en la región del infrarrojo cercano, y es menos visible para el ojo humano en comparación con longitudes de onda IR más cortas.

3.3 Longitud de Onda de Emisión Pico vs. Temperatura Ambiente

Esta curva ilustra el ligero desplazamiento en la longitud de onda pico con los cambios en la temperatura de la unión. Comprender este desplazamiento es importante para aplicaciones donde se requiere un emparejamiento espectral preciso en un amplio rango de temperaturas.

4.4 Corriente Directa vs. Tensión Directa

La curva característica IV es no lineal, típica de los diodos. Muestra la relación entre la tensión directa aplicada y la corriente resultante. La curva es esencial para diseñar el circuito de excitación, ya sea utilizando fuentes de corriente constante o de tensión limitada por resistencia.

4.5 Intensidad Radiante vs. Corriente Directa

Este gráfico demuestra la relación super-lineal entre la corriente de excitación y la salida óptica. La intensidad radiante aumenta significativamente con la corriente, especialmente en la región de alta corriente pulsada, destacando la capacidad del dispositivo para aplicaciones pulsadas de alto brillo.

4.6 Intensidad Radiante Relativa vs. Desplazamiento Angular

El gráfico polar visualiza el ángulo de visión, mostrando cómo la intensidad emitida disminuye a medida que aumenta el ángulo desde el eje central (0°). El ángulo de visión típico de 60 grados (donde la intensidad cae a la mitad) se confirma con esta curva, lo cual es vital para diseñar la alineación óptica y la cobertura.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dibujo de Dimensiones del Paquete

El dibujo mecánico especifica las dimensiones físicas del LED. Las medidas clave incluyen el diámetro total de 5.0mm, la separación entre terminales de 2.54mm (estándar para componentes de inserción) y la distancia desde la base a varios puntos de la lente. El dibujo incluye una vista superior y lateral con las tolerancias críticas indicadas (típicamente ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario). El terminal del ánodo (positivo) se identifica típicamente como el terminal más largo.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Formado de Terminales

Los terminales deben doblarse en un punto situado al menos a 3mm de la base de la cápsula de epoxi. El formado debe realizarse antes de soldar y a temperatura ambiente para evitar tensiones en el paquete o dañar las uniones internas 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 LEDs deben almacenarse 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), utilice un recipiente sellado con atmósfera de nitrógeno y desecante. Después de abrir la bolsa sensible a la humedad, los componentes deben usarse dentro de las 24 horas.

6.3 Proceso de Soldadura

La soldadura debe realizarse con la unión de soldadura al menos a 3mm de la cápsula de epoxi. Las condiciones recomendadas son:

• Soldadura Manual:Temperatura máxima de la punta del soldador 300°C (30W máx.), tiempo de soldadura máximo 3 segundos.
• Soldadura por Ola/Inmersión:Temperatura de precalentamiento máxima 100°C (60 seg máx.), temperatura del baño de soldadura máxima 260°C durante 5 segundos máx.

Se proporciona un gráfico de perfil de soldadura recomendado, que muestra un calentamiento gradual, un tiempo definido por encima del líquido y un enfriamiento controlado. Evite ciclos térmicos rápidos. No se debe realizar soldadura por inmersión o manual más de una vez. Proteja el LED de golpes mecánicos mientras está caliente.

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. No se recomienda la limpieza ultrasónica debido al riesgo de dañar la estructura interna.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificación de la Etiqueta

La etiqueta en el embalaje contiene información clave: Número de Producto 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 Tensión Directa (REF), Número de Lote (LOT No) y un código de mes (X).

7.2 Especificación de Embalaje

Los LEDs se empaquetan en bolsas antiestáticas. El flujo de embalaje estándar es: 200-500 piezas por bolsa, 5 bolsas por cartón interior y 10 cartones interiores por cartón maestro (exterior).

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Sistemas de Transmisión en Aire Libre:Para enlaces de datos inalámbricos de corto alcance, mandos a distancia o sensores de proximidad.
• Interruptores Optoelectrónicos y Detección de Objetos:Se utiliza junto con un fotodetector para detectar la presencia, posición o movimiento de un objeto.
• Unidades de Disquete:Históricamente utilizadas para detectar la presencia del disco o la posición de la pista.
• Detectores de Humo:Empleados en detectores de tipo oscurecimiento donde las partículas de humo dispersan o bloquean un haz de IR.
• Sistemas de Infrarrojos Generales:Cualquier aplicación que requiera una fuente fiable de luz infrarroja de 940nm.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito de Excitación:Utilice una fuente de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente en serie para establecer la corriente directa (IF) deseada. Considere la caída de tensión directa (VF) al calcular los requisitos de la fuente de alimentación.
• Gestión Térmica:Adhiérase a la curva de reducción de potencia. Para operación continua a altas corrientes o temperaturas ambiente elevadas, considere el uso de disipadores de calor o refrigeración por aire forzado para mantener la temperatura de la unión dentro de los límites.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 60 grados define la dispersión del haz. Utilice lentes o aperturas si se requiere un patrón de haz diferente. Asegure una alineación adecuada con el sensor receptor.
• Protección Eléctrica:Incorpore protección contra picos de tensión inversa y descargas electrostáticas (ESD), ya que la tensión inversa máxima es de solo 5V.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El IR323/H0-A se diferencia por su combinación de un paquete estándar de inserción de 5mm, una longitud de onda de 940nm definida con precisión y una alta intensidad radiante. En comparación con los LEDs IR genéricos, ofrece bins de rendimiento garantizados, un cumplimiento medioambiental integral (RoHS, REACH, Libre de Halógenos) y especificaciones detalladas y fiables en la hoja de datos respaldadas por curvas de rendimiento típicas. La baja tensión directa es una ventaja para aplicaciones alimentadas por batería, reduciendo el consumo de energía en el circuito de excitación.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es la diferencia entre los Bins H, J y K?

R: Los bins representan diferentes niveles garantizados de intensidad radiante mínima y máxima a 20mA. El Bin K ofrece la salida más alta, seguido del J y luego el H. Seleccione según la sensibilidad requerida por su circuito receptor.

P: ¿Puedo alimentar este LED directamente con una fuente de 5V?

R: No. La tensión directa es de solo unos 1.2-1.5V a 20mA. Conectarlo directamente a 5V causaría una corriente excesiva, destruyendo el LED. Debe usar una resistencia en serie para limitar la corriente. Por ejemplo, con una fuente de 5V y un objetivo IF=20mA, R = (5V - 1.2V) / 0.02A = 190 Ohmios (use una resistencia estándar de 200 Ohmios).

P: ¿Por qué la corriente de pico (1A) es mucho mayor que la corriente continua (100mA)?

R: Esto se debe a limitaciones térmicas. A corrientes continuas altas, el calor se acumula en la unión del semiconductor. En modo pulsado (pulsos muy cortos con bajo ciclo de trabajo), la unión no tiene tiempo de sobrecalentarse, permitiendo corrientes instantáneas mucho más altas durante breves períodos.

P: ¿Es significativo el color azul del paquete?

R: El plástico azul es una resina epoxi que es transparente a la luz infrarroja de 940nm que emite. El color es para identificación visual y tiene un efecto de filtrado mínimo en la longitud de onda de salida.

11. Ejemplo Práctico de Uso

Diseño de un Sensor Simple de Detección de Objetos:Empareje el IR323/H0-A con un fototransistor. Coloque el LED y el fototransistor enfrentados a través de una trayectoria. Cuando un objeto interrumpe el haz infrarrojo, la señal del fototransistor cae. La longitud de onda de 940nm es invisible, evitando interferencias de la luz ambiental visible. La alta intensidad radiante asegura una señal fuerte para una detección fiable a una distancia de varios centímetros a un metro, dependiendo de la alineación y la óptica. La baja tensión directa permite alimentar el sensor desde una placa de microcontrolador de 3.3V con un simple interruptor de transistor y una resistencia limitadora de corriente para el LED.

12. Principio de Funcionamiento

Un Diodo Emisor de Luz Infrarroja (IR LED) es un diodo semiconductor de unión p-n. Cuando se aplica una tensión directa, 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, se libera energía en forma de fotones (luz). El material semiconductor específico utilizado (Arseniuro de Galio y Aluminio - GaAlAs) determina el ancho de banda prohibida, que a su vez define la longitud de onda de los fotones emitidos—en este caso, aproximadamente 940nm, que está en el espectro del infrarrojo cercano. El paquete de plástico encapsula y protege el chip semiconductor mientras actúa como una lente primaria para dar forma al haz de luz emitido.

13. Tendencias Tecnológicas

La tecnología de LEDs infrarrojos continúa evolucionando. Las tendencias generales incluyen el aumento de la intensidad radiante y la eficiencia energética (más salida de luz por vatio de entrada eléctrica), permitiendo mayor alcance o menor consumo de energía. También hay una tendencia hacia la miniaturización, siendo los paquetes de dispositivo de montaje superficial (SMD) más prevalentes que los tipos de inserción para el montaje automatizado. Además, la integración es una tendencia clave, combinándose los LEDs con controladores, moduladores o incluso sensores en módulos únicos para aplicaciones específicas como el reconocimiento de gestos o la medición de distancia por tiempo de vuelo (ToF). La ciencia de materiales subyacente se centra en mejorar la fiabilidad, el rendimiento térmico y la estabilidad de la longitud de onda.