Hoja de Datos del LED Infrarrojo SIR383C de 5mm - Paquete de 5mm - Voltaje Directo de 1.6V - Longitud de Onda de 875nm - Potencia de 150mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El SIR383C es un Diodo Emisor de Infrarrojos (IR) de alta intensidad en paquete de 5mm. Está encapsulado en plástico transparente al agua y está diseñado para emitir luz con una longitud de onda pico de 875 nanómetros (nm). Este dispositivo está espectralmente emparejado con fototransistores de silicio comunes, fotodiodos y módulos receptores de infrarrojos, lo que lo convierte en una fuente ideal para diversas aplicaciones de detección y transmisión IR.

Las ventajas clave de este componente incluyen su alta fiabilidad, su elevada intensidad radiante de salida y su bajo requisito de voltaje directo. Está construido con materiales libres de plomo (Pb-Free) y cumple con las normativas medioambientales relevantes, incluyendo RoHS, REACH de la UE y estándares libres de halógenos (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm). El espaciado estándar de 2.54mm entre terminales facilita su integración en placas de circuito impreso (PCB) estándar.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen las condiciones más allá de las 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 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
• Temperatura de Soldadura (T_sol): 260°C (durante ≤ 5 segundos)
• Disipación de Potencia (P_d): 150 mW (a o por debajo de 25°C de temperatura ambiente libre)

2.2 Características Electro-Ópticas (T_a= 25°C)

Estos son los parámetros de rendimiento típicos bajo las condiciones de prueba especificadas.

• Intensidad Radiante (I_e): Típicamente 20 mW/sr a I_F= 20mA. En condiciones pulsadas (I_F= 100mA, Pulso ≤ 100μs, Ciclo ≤ 1%), puede alcanzar 95 mW/sr, y hasta 950 mW/sr a I_F= 1A con las mismas restricciones de pulso.
• Longitud de Onda Pico (λ_p): 875 nm (a I_F= 20mA)
• Ancho de Banda Espectral (Δλ): 80 nm (a I_F= 20mA)
• Voltaje Directo (V_F): 1.3 V (Típico), 1.6 V (Máximo) a I_F= 20mA
• Corriente Inversa (I_R): 10 μA (Máximo) a V_R= 5V
• Ángulo de Visión (2θ_1/2): 20 grados (a I_F= 20mA)

Nota: Las incertidumbres de medición son ±0.1V para V_F, ±10% para I_e, y ±1.0nm para λ_p.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características esenciales para los ingenieros de diseño.

3.1 Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente

Esta 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. Una correcta gestión térmica requiere consultar este gráfico para evitar sobrecalentamiento y garantizar la fiabilidad a largo plazo.

3.2 Distribución Espectral

El gráfico ilustra la potencia radiante relativa de salida a lo largo del espectro de longitudes de onda, centrado en el pico de 875nm. El ancho de banda de 80nm indica el rango de longitudes de onda emitidas, lo cual es importante para emparejarlo con la curva de sensibilidad del sensor receptor.

3.3 Longitud de Onda de Emisión Pico vs. Temperatura Ambiente

Esta curva demuestra el desplazamiento de la longitud de onda pico (λ_p) con los cambios en la temperatura ambiente. Comprender esta deriva térmica es crítico para aplicaciones que requieren un alineamiento preciso de la longitud de onda.

3.4 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V)

La curva I-V es fundamental para el diseño de circuitos, mostrando la relación no lineal entre la corriente a través del LED y el voltaje a través del mismo. Ayuda a seleccionar resistencias limitadoras de corriente apropiadas y los requisitos de la fuente de alimentación.

3.5 Intensidad Radiante vs. Corriente Directa

Este gráfico muestra la salida óptica (intensidad radiante) en función de la corriente de accionamiento. Típicamente es sub-lineal a corrientes más altas debido a efectos térmicos y de eficiencia, destacando la importancia de operar el LED dentro de su rango óptimo.

3.6 Intensidad Radiante Relativa vs. Desplazamiento Angular

Este diagrama polar define el patrón de emisión espacial o ángulo de visión del LED. El ángulo de visión de 20 grados indica un haz relativamente enfocado, lo cual es adecuado para aplicaciones IR dirigidas.

4. Información Mecánica y de Empaquetado

4.1 Dimensiones del Paquete

El SIR383C está alojado en un paquete estándar de LED redondo de 5mm. Las dimensiones clave incluyen un diámetro del cuerpo de 5.0mm, un espaciado típico entre terminales de 2.54mm y una longitud total. El cátodo se identifica típicamente por dos características: 1) un lado plano en el borde de la lente del LED redondo, y 2) el terminal del cátodo suele ser más corto que el del ánodo. Todas las dimensiones tienen una tolerancia de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario. Los ingenieros deben consultar el dibujo mecánico detallado en la hoja de datos para el diseño exacto de la ubicación y la huella.

5. Guías de Soldadura y Montaje

El manejo adecuado es crucial para mantener la integridad y el rendimiento del dispositivo.

5.1 Formado de Terminales

• El doblado debe realizarse al menos a 3mm de la base de la bombilla de epoxi.
• Forme los terminales antes de soldar y evite tensionar el paquete.
• Corte los terminales a temperatura ambiente, no cuando estén calientes.
• Asegúrese de que los orificios de la PCB se alineen perfectamente con los terminales del LED para evitar tensiones de montaje.

5.2 Almacenamiento

• Almacene a ≤ 30°C y ≤ 70% de Humedad Relativa (HR). La vida útil en almacén es de 3 meses bajo estas condiciones.
• Para un almacenamiento más prolongado (hasta 1 año), utilice un contenedor sellado con atmósfera de nitrógeno y desecante.
• Evite cambios rápidos de temperatura en ambientes húmedos para prevenir la condensación.

5.3 Soldadura

Mantenga una distancia mínima de 3mm desde la unión de soldadura hasta la bombilla de epoxi.

• Soldadura Manual: Temperatura de la punta del soldador ≤ 300°C (para soldador de 30W máximo), tiempo de soldadura ≤ 3 segundos.
• Soldadura por Ola/Inmersión: Precalentamiento ≤ 100°C (máx. 60 seg), baño de soldadura ≤ 260°C durante ≤ 5 segundos.
• Evite tensiones en los terminales durante e inmediatamente después de la soldadura mientras el dispositivo está caliente.
• No realice soldadura por inmersión/manual más de una vez.
• Permita que el LED se enfríe gradualmente a temperatura ambiente, protegiéndolo de golpes o vibraciones durante el enfriamiento.

5.4 Limpieza

• Si es necesario, limpie solo con alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante ≤ 1 minuto. Seque al aire.
• Evite la limpieza ultrasónica. Si es absolutamente necesaria, califique previamente los parámetros del proceso para asegurarse de que no se produzcan daños.

5.5 Gestión Térmica

La gestión térmica debe considerarse durante la fase de diseño de la aplicación. La corriente de operación debe reducirse según la curva de Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente para prevenir una temperatura de unión excesiva, lo que puede degradar el rendimiento y la vida útil.

6. Información de Empaquetado y Pedido

6.1 Especificación de Etiqueta

La etiqueta del producto incluye información como el Número de Parte del Cliente (CPN), el Número de Producto (P/N), la Cantidad de Empaque (QTY) y varios rangos de rendimiento (CAT para intensidad, HUE para longitud de onda, REF para voltaje), junto con el Número de Lote y códigos de fecha.

6.2 Cantidad de Empaque

El empaque estándar es de 500 piezas por bolsa, con 5 bolsas por caja interior. Un cartón estándar contiene 10 cajas interiores, totalizando 5000 piezas.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Unidades de Control Remoto por Infrarrojos: Su alta intensidad radiante, especialmente en operación pulsada, lo hace adecuado para mandos a distancia de largo alcance o alta potencia.
• Detectores de Humo: Se utiliza en detectores de humo fotoeléctricos donde un haz IR es dispersado por partículas de humo hacia un receptor.
• Sistemas Aplicados de Infrarrojos: Transmisión IR de propósito general para enlaces de datos, sensores de proximidad, contadores de objetos y automatización industrial.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Accionamiento de Corriente: Utilice una fuente de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente en serie con el LED. Consulte las curvas I-V y de reducción de potencia.
• Pulsos para Mayor Salida: Para aplicaciones que requieren una intensidad instantánea muy alta (por ejemplo, transmisión de largo alcance), utilice las especificaciones de accionamiento pulsado (I_FPhasta 1A con límites estrictos de ciclo de trabajo).
• Emparejamiento Espectral: Asegúrese de que el receptor (fototransistor, fotodiodo o módulo IR) tenga una sensibilidad pico alrededor de 875nm para una fuerza de señal óptima.
• Diseño Óptico: El ángulo de visión de 20 grados puede requerir lentes o reflectores para lograr el patrón de haz deseado.
• Diseño de PCB: Siga las dimensiones mecánicas con precisión y adhiérase a la regla de distancia mínima de 3mm entre la soldadura y el cuerpo.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED IR genéricos de 5mm, el SIR383C ofrece una combinación equilibrada de características:

• Alta Intensidad: Su intensidad radiante típica de 20 mW/sr a 20mA es competitiva para paquetes estándar de 5mm.
• Longitud de Onda Precisa: El pico de 875nm es un estándar común, lo que garantiza una amplia compatibilidad con los receptores.
• Especificaciones Robustas: Las clasificaciones de operación pulsada claramente definidas (hasta 1A) proporcionan flexibilidad de diseño para aplicaciones de ráfagas altas.
• Cumplimiento Integral: El cumplimiento de RoHS, REACH y libre de halógenos prepara los diseños para el futuro en los mercados globales.
• Notas de Aplicación Detalladas: La hoja de datos proporciona una guía extensa sobre manejo, soldadura y almacenamiento, lo cual es crucial para el rendimiento de fabricación y la fiabilidad del producto.

9. Preguntas Frecuentes (FAQs)

9.1 ¿Cuál es la diferencia entre las clasificaciones de corriente directa continua y pulsada?

La Corriente Directa Continua (100mA) es la corriente máxima de CC que el LED puede manejar indefinidamente sin daños, considerando los límites térmicos. La Corriente Directa Pico (1A) es una corriente mucho más alta permitida solo para pulsos muy cortos (≤100μs) con un ciclo de trabajo bajo (≤1%). Esto permite ráfagas breves de luz de alta intensidad sin sobrecalentar el chip del LED.

9.2 ¿Cómo identifico el cátodo (terminal negativo)?

El cátodo se indica típicamente por dos características: 1) Un lado plano en el borde de la lente redonda del LED, y 2) El terminal del cátodo suele ser más corto que el terminal del ánodo. Siempre verifique la polaridad antes de soldar para evitar polarización inversa.

9.3 ¿Puedo alimentar este LED directamente desde un pin de microcontrolador de 3.3V o 5V?

No, no debe conectarlo directamente. El voltaje directo del LED es de aproximadamente 1.3-1.6V. Conectarlo directamente a una fuente de voltaje más alta sin una resistencia limitadora de corriente hará que fluya una corriente excesiva, lo que podría destruir el LED instantáneamente. Siempre use una resistencia en serie calculada como R = (V_fuente- V_F) / I_F.

9.4 ¿Por qué la condición de almacenamiento está limitada a 3 meses?

El paquete de plástico puede absorber humedad del aire. Durante procesos posteriores de alta temperatura como la soldadura, esta humedad atrapada puede expandirse rápidamente, causando delaminación interna o agrietamiento (efecto "palomita de maíz"). El límite de 3 meses asume condiciones estándar de fábrica. Para un almacenamiento más prolongado, se prescribe el método de bolsa seca (nitrógeno con desecante) para prevenir la absorción de humedad.

10. Caso Práctico de Diseño

Escenario: Diseño de un Transmisor de Control Remoto IR de Largo Alcance.

Objetivo: Lograr un alcance de más de 30 metros en un entorno típico de sala de estar.

Pasos de Diseño:

1. Selección del Método de Accionamiento: Para maximizar el alcance, necesitamos alta potencia óptica instantánea. Por lo tanto, utilizaremos accionamiento pulsado al máximo I_FPnominal de 1A.
2. Parámetros del Pulso: Establezca el ancho de pulso en 100μs y el ciclo de trabajo en 1% (por ejemplo, 100μs ENCENDIDO, 9900μs APAGADO). Esto asegura que nos mantengamos dentro de los Límites Absolutos Máximos.
3. Diseño del Circuito: Se puede utilizar un simple interruptor de transistor (por ejemplo, NPN o MOSFET de canal N) controlado por un pin GPIO de un microcontrolador. Una pequeña resistencia de base/puerta limita la corriente de control. Todavía puede ser necesaria una resistencia en serie entre la fuente de alimentación y el LED para establecer la corriente de pulso exacta de 1A, considerando el voltaje de saturación del transistor.
4. Fuente de Alimentación: El voltaje de alimentación debe ser lo suficientemente alto para superar V_F(≈1.5V a alta corriente) más la caída de voltaje a través del transistor y cualquier resistencia en serie. Una fuente de 5V es típicamente suficiente.
5. Modulación: Los pulsos IR deben modularse a una frecuencia portadora (por ejemplo, 38kHz) compatible con el receptor previsto. Esto se hace encendiendo y apagando los pulsos de 1A a la velocidad de 38kHz dentro del sobre de 100μs.
6. Consideración Térmica: Aunque el ciclo de trabajo es muy bajo, verifique que la potencia promedio (P_prom= V_F* I_{F_prom}) esté dentro de la clasificación de 150mW. Con pulsos de 1A al 1% de ciclo de trabajo, I_{F_prom}= 10mA. P_prom≈ 1.5V * 0.01A = 15mW, lo cual está muy dentro de los límites.

Este enfoque aprovecha la capacidad pulsada del LED para lograr un alcance significativamente mayor que el que permitiría un accionamiento continuo de 20mA.

11. Introducción al Principio de Funcionamiento

Un Diodo Emisor de Luz Infrarroja (LED IR) es un diodo semiconductor de unión p-n que emite luz infrarroja no visible cuando se polariza eléctricamente en la dirección directa. Los electrones se recombinan con huecos dentro del dispositivo, liberando energía en forma de fotones. La longitud de onda específica de la luz emitida (por ejemplo, 875nm) está determinada por el intervalo de banda de energía del material semiconductor utilizado, que en este caso es Arseniuro de Galio y Aluminio (GaAlAs). La lente de epoxi transparente al agua no filtra la luz IR, permitiendo una alta eficiencia de transmisión. La intensidad radiante es una medida de la potencia óptica emitida por unidad de ángulo sólido, lo que indica cuán enfocado y potente es el haz emitido.

12. Tendencias de Desarrollo

El campo de los LED infrarrojos continúa evolucionando. Las tendencias generales observables en la industria incluyen:

• Mayor Eficiencia: Desarrollo de nuevos materiales semiconductores y estructuras de chip (por ejemplo, flip-chip, película delgada) para lograr una mayor intensidad radiante y eficiencia de conversión de energía (potencia óptica de salida / potencia eléctrica de entrada) en el mismo tamaño de paquete o más pequeño.
• Miniaturización: Demanda de huellas de paquete más pequeñas (por ejemplo, SMD 0402, 0603) para permitir dispositivos electrónicos más compactos, especialmente en electrónica de consumo y wearables.
• Fiabilidad Mejorada: Mejoras en materiales y procesos de empaquetado para soportar temperaturas de soldadura más altas (compatibles con requisitos libres de plomo), condiciones ambientales más severas y vidas operativas más largas.
• Soluciones Integradas: Crecimiento de módulos combinados emisor-sensor y circuitos integrados específicos de aplicación (ASIC) que incluyen controladores, moduladores y lógica, simplificando el diseño del sistema para los usuarios finales.
• Diversificación de Longitudes de Onda: Disponibilidad de LED IR en varias longitudes de onda pico (por ejemplo, 850nm, 940nm, 1050nm) para adaptarse a diferentes aplicaciones, como evitar interferencias con la luz ambiental (940nm es menos visible) o coincidir con sensibilidades específicas de sensores.