Hoja de datos del LED infrarrojo de 850nm en paquete EMC de 3.0x3.0x2.1mm, 1.7V, 1.7W

1. Resumen del producto

Este LED infrarrojo está diseñado en un paquete EMC de alta fiabilidad, adecuado para sistemas de seguridad, iluminación infrarroja para cámaras y sistemas de visión artificial. Las dimensiones del paquete son 3.00 mm x 3.00 mm x 2.10 mm. Presenta una longitud de onda pico de 850 nm, baja tensión directa y cumple con RoHS. El nivel de sensibilidad a la humedad es Nivel 3.

1.1 Descripción general

Este producto utiliza una estructura de paquete EMC (Compuesto de Moldeo Epoxi), que proporciona excelente fiabilidad y resistencia mecánica. Se aplica ampliamente en diversos sistemas de seguridad y productos electrónicos con sensores. La huella cuadrada compacta de 3.0 mm permite diseños de matrices densas.

1.2 Características

• Baja tensión directa (típica 1.7 V a 1000 mA)
• Longitud de onda pico λp = 850 nm
• Apto para soldadura por reflujo libre de plomo
• Nivel de sensibilidad a la humedad: Nivel 3 (vida útil de 168 horas tras apertura)
• Cumple con RoHS

1.3 Aplicaciones

• Sistemas de vigilancia
• Iluminación infrarroja para cámaras
• Sistemas de visión artificial

2. Análisis de parámetros técnicos

2.1 Características ópticas y eléctricas

La siguiente tabla resume los parámetros ópticos y eléctricos clave medidos a Ts = 25 °C con una corriente directa de 1000 mA (a menos que se indique lo contrario):

La tensión directa varía de 1.4 V a 2.0 V a 1000 mA, con un valor típico de 1.7 V. Esta baja tensión directa reduce la disipación de potencia y mejora la eficiencia del sistema. La longitud de onda pico está centrada en 850 nm, ideal para sensores de cámara de silicio que tienen su máxima sensibilidad alrededor de esta longitud de onda. El ancho espectral a media altura de 37 nm proporciona un buen equilibrio entre eficiencia y compatibilidad con filtros. El flujo radiante total oscila entre 450 mW y 1120 mW, permitiendo una alta salida óptica para iluminación de largo alcance. El ángulo de visión de 90° ofrece un haz amplio adecuado para iluminación de áreas. La resistencia térmica desde la unión al punto de soldadura es de 16 °C/W, lo que indica un buen rendimiento térmico.

2.2 Clasificaciones máximas absolutas

Para garantizar un funcionamiento seguro, el LED no debe exceder las siguientes clasificaciones máximas absolutas:

Tenga en cuenta que la corriente directa de 1000 mA es para operación pulsada (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1 ms). Para operación continua, la disipación de calor debe gestionarse cuidadosamente para mantener la temperatura de unión por debajo de 115 °C. La protección ESD durante la manipulación es esencial.

3. Sistema de clasificación por lotes

Los LED se clasifican y agrupan según el flujo radiante total (Φe) y la longitud de onda pico (WLP) durante la fabricación. El código de lote se imprime en la etiqueta junto con los valores específicos de Φe y WLP. Esto permite un rendimiento óptico consistente en aplicaciones que requieren matrices de LED emparejadas, como paneles de iluminación para cámaras.

4. Análisis de curvas de rendimiento

4.1 Tensión directa vs. Corriente directa

La Figura 1-6 muestra la tensión directa típica en función de la corriente directa. A 1000 mA, VF es aproximadamente 1.7 V. La curva sigue el comportamiento exponencial típico de un diodo. Los diseñadores deben considerar esta variación al diseñar controladores de corriente constante.

4.2 Corriente directa vs. Intensidad relativa

La Figura 1-7 muestra que la intensidad radiante relativa aumenta casi linealmente con la corriente directa hasta 1000 mA, lo que indica una buena eficiencia. A corrientes más bajas, la salida es proporcionalmente menor, pero la linealidad sugiere un rendimiento constante en un amplio rango de operación.

4.3 Temperatura vs. Intensidad relativa

La Figura 1-8 revela que la intensidad relativa disminuye a medida que aumenta la temperatura del punto de soldadura (Ts). A 85 °C, la intensidad se reduce aproximadamente al 80% del valor a 25 °C. Este efecto térmico debe considerarse en entornos de alta temperatura o cuando se conduce el LED cerca de su corriente máxima.

4.4 Distribución espectral

La Figura 1-9 muestra el espectro de emisión centrado en 850 nm con un ancho a media altura de 37 nm. El espectro es típico de los LED infrarrojos basados en material GaAs. Esta emisión estrecha coincide bien con los fotodetectores comunes de silicio.

4.5 Diagrama de radiación

La Figura 1-10 ilustra el patrón de radiación con un semiángulo de 45° (ancho total a media altura de 90°). El patrón es aproximadamente lambertiano, proporcionando una iluminación uniforme en un área amplia.

4.6 Temperatura vs. Corriente directa

La Figura 1-11 muestra la corriente directa máxima permitida en función de la temperatura del punto de soldadura. A Ts = 25 °C, la corriente máxima es de 1000 mA; a Ts = 85 °C, se reduce a aproximadamente 500 mA. Esta curva de reducción es crucial para la gestión térmica.

5. Información mecánica y del empaque

5.1 Dimensiones del paquete

El paquete del LED tiene dimensiones de 3.00 mm x 3.00 mm x 2.10 mm (L x A x Al). El cuerpo del paquete es negro con una lente infrarroja transparente. Las almohadillas de ánodo y cátodo se identifican en la vista inferior. La almohadilla del cátodo tiene un área más grande para disipación de calor. El patrón recomendado de almohadillas de soldadura se proporciona en la Figura 1-5 con dimensiones específicas (0.69 mm, 1.45 mm, 0.46 mm, etc.) para garantizar una fijación mecánica y térmica adecuada.

5.2 Identificación de polaridad

La polaridad está marcada en el paquete: se indican ánodo (positivo) y cátodo (negativo). La vista inferior muestra las posiciones de las almohadillas.

5.3 Dimensiones de la cinta portadora y el carrete

Los LED se empaquetan en cinta portadora con dimensiones como se muestra en la Figura 2-1. Cada carrete contiene 3000 piezas. Las dimensiones del carrete son: A = 12.7 ± 0.3 mm, B = 330.2 ± 2 mm, C = 79.5 ± 1 mm, D = 14.3 ± 0.2 mm. La cinta tiene una marca de polaridad para indicar la orientación.

5.4 Información de la etiqueta

La etiqueta incluye número de pieza, número de especificación, número de lote, código de lote (que incluye flujo radiante total y longitud de onda pico), código de tensión directa, cantidad y fecha. La etiqueta también contiene un código de barras para trazabilidad.

6. Guía de soldadura y montaje

6.1 Perfil de soldadura por reflujo SMT

El perfil de soldadura por reflujo recomendado se muestra en la Figura 3-1. Parámetros clave: precalentamiento de 150 °C a 200 °C durante 60-120 s; tiempo por encima de 217 °C: máximo 60 s; temperatura pico: 260 °C durante máximo 10 s; velocidad de enfriamiento: máximo 6 °C/s. El tiempo total desde 25 °C hasta el pico debe ser inferior a 8 minutos. La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces. Si pasan más de 24 horas entre los dos reflujos, los LED pueden dañarse debido a la absorción de humedad.

6.2 Soldadura manual

Si es necesaria la soldadura manual, la temperatura del soldador debe ser inferior a 300 °C y el tiempo de contacto menor de 3 segundos. Solo se permite una operación de soldadura manual.

6.3 Reparación

No se recomienda la reparación después de la soldadura. Si es inevitable, use un soldador de doble punta y verifique que las características del LED no se vean comprometidas.

6.4 Precauciones

El encapsulante es silicona, que es blanda. No aplique presión excesiva sobre la superficie superior. Evite montar LED en PCB combada y no doble la placa después de la soldadura. No aplique fuerza mecánica ni vibración durante el enfriamiento. Se debe evitar el enfriamiento rápido.

7. Información de empaque y pedido

7.1 Cantidad de empaque

Empaque estándar: 3000 piezas por carrete. Los LED se colocan en cinta portadora y se enrollan en un carrete según EIA-481.

7.2 Embalaje resistente a la humedad

Cada carrete se coloca en una bolsa barrera contra la humedad (MBB) con un desecante y una tarjeta indicadora de humedad. Luego se sella la bolsa para mantener un ambiente de baja humedad. La etiqueta incluye información del nivel de sensibilidad a la humedad.

7.3 Caja de cartón

Varios carretes se empaquetan en una caja de cartón con amortiguación adecuada para el transporte.

7.4 Condiciones de almacenamiento

Antes de abrir la bolsa de papel de aluminio, almacene a ≤30 °C y ≤75 % HR hasta por un año desde la fecha de empaque. Después de abrir, los LED deben usarse dentro de las 168 horas (7 días) cuando se almacenen a ≤30 °C y ≤60 % HR. Si se excede el tiempo de almacenamiento o el desecante se ha desvanecido, se requiere un horneado a 60 ± 5 °C durante ≥24 horas antes de su uso.

8. Precauciones de manipulación

8.1 Restricciones de azufre y halógenos

El entorno operativo y los materiales de acoplamiento no deben contener elementos de azufre o compuestos que superen las 100 ppm. El contenido de bromo y cloro debe ser cada uno inferior a 900 ppm, con un total inferior a 1500 ppm. Esto ayuda a prevenir la corrosión y la decoloración del LED.

8.2 COV y compatibilidad de materiales

Los compuestos orgánicos volátiles (COV) de los materiales del accesorio pueden penetrar el encapsulante de silicona y causar decoloración cuando se exponen al calor y la luz. Se recomienda probar todos los materiales para verificar su compatibilidad en el entorno de aplicación específico. No use adhesivos que desprendan vapores orgánicos.

8.3 Manipulación de la superficie de silicona

La superficie de la lente de silicona es blanda y atrae fácilmente el polvo. Manipule el componente desde el lado usando pinzas o herramientas adecuadas. Evite tocar la superficie de la lente directamente. Si es necesario limpiar, use alcohol isopropílico. No se recomienda la limpieza ultrasónica, ya que puede dañar el LED.

8.4 Consideraciones de diseño del circuito

Diseñe el circuito de accionamiento para limitar la corriente por debajo de la clasificación máxima absoluta. Use una resistencia limitadora de corriente o un controlador de corriente constante. Los cambios leves de voltaje pueden causar grandes cambios de corriente debido a la curva I-V pronunciada. No aplique voltaje inverso al LED, ya que puede causar migración y daños.

8.5 Diseño térmico

La gestión térmica es crítica. La temperatura de unión no debe exceder los 115 °C en ningún momento. Proporcione una disipación de calor adecuada a través del área de cobre de la PCB y vías térmicas. La resistencia térmica desde la unión al punto de soldadura es de 16 °C/W, por lo que para una disipación de potencia de 1.7 W, el aumento de temperatura desde el punto de soldadura hasta la unión es de aproximadamente 27 °C. Asegúrese de que la temperatura ambiente más el aumento se mantenga por debajo de 115 °C.

8.6 Protección ESD

El LED tiene un voltaje de resistencia ESD de 2000 V (HBM). Sin embargo, la protección ESD durante la manipulación y el montaje es necesaria. Use estaciones de trabajo conectadas a tierra, pulseras antiestáticas y empaques conductores.

9. Recomendaciones de aplicación

El LED infrarrojo de 850 nm es ideal para cámaras de seguridad, iluminación de visión nocturna y sistemas de visión artificial. Para un rendimiento óptimo, diseñe un controlador de corriente constante con capacidad de atenuación por modulación de ancho de pulso (PWM). Use técnicas de disipación de calor como vías térmicas y planos de cobre en la PCB. El ángulo de visión de 90° es adecuado para iluminación de áreas amplias; para un haz más estrecho, se pueden usar ópticas externas. Asegúrese de que la salida espectral del LED coincida con el pico de sensibilidad del sensor de la cámara (típicamente alrededor de 850 nm para sensores de silicio).

10. Pruebas de fiabilidad

10.1 Elementos y condiciones de prueba

El producto ha sido sometido a pruebas de fiabilidad según los estándares JEDEC, que incluyen: Reflujo (260 °C, 10 s, 3 veces), Ciclo de temperatura (-40 °C a 100 °C, 100 ciclos), Choque térmico (-40 °C a 100 °C, 300 ciclos), Almacenamiento a alta temperatura (100 °C, 1000 h), Almacenamiento a baja temperatura (-40 °C, 1000 h), Prueba de vida (25 °C, 1000 mA, 1000 h) y Prueba de vida a alta temperatura y alta humedad (85 °C/85 % HR, 1000 mA, 1000 h). Todas las pruebas pasaron con criterios de aceptación de 0 fallos por 10 muestras.

10.2 Criterios de fallo

El fallo se define como: Tensión directa que excede el límite superior de especificación (LSE) x 1.1; Corriente inversa que excede el LSE x 2.0; Flujo radiante total por debajo del límite inferior de especificación (LIE) x 0.7.

11. Principio de funcionamiento

Este LED infrarrojo se basa en una unión p-n semiconductora hecha de arseniuro de galio (GaAs) o compuestos III-V relacionados. Cuando se polariza en directa, los electrones se recombinan con los huecos en la región activa, liberando energía en forma de fotones. La energía de la banda prohibida determina la longitud de onda del fotón; para 850 nm, el material es típicamente GaAs con algo de contenido de aluminio. El paquete EMC encapsula el chip y proporciona disipación de calor y protección.

12. Tendencias de desarrollo

La demanda de LED infrarrojos continúa creciendo con la expansión de los sistemas de vigilancia, vehículos autónomos (LiDAR) y automatización industrial. Las tendencias futuras incluyen mayores densidades de potencia, paquetes más pequeños y eficiencia mejorada. La integración de LED IR con controladores avanzados y sistemas de control inteligente permitirá una iluminación adaptativa. Además, la tendencia hacia longitudes de onda más largas (940 nm) para iluminación encubierta está aumentando, pero 850 nm sigue siendo dominante para cámaras estándar debido a una mejor sensibilidad del sensor.

13. Preguntas frecuentes

P: ¿Cuál es la corriente directa continua máxima? R: El máximo absoluto es 1000 mA, pero solo para operación pulsada (ciclo de trabajo 1/10). Para operación continua CC, la corriente debe reducirse según la temperatura. A 25 °C ambiente con buena disipación de calor, la corriente continua típica es de alrededor de 500 mA para mantener segura la temperatura de unión.

P: ¿Cómo debo manejar los componentes de Nivel MSL 3? R: Almacene en bolsa sellada contra la humedad. Después de abrir, use dentro de 168 horas o hornee a 60 °C durante 24 horas antes del reflujo.

P: ¿Puedo usar este LED en cámaras exteriores? R: Sí, pero asegúrese de que el rango de temperatura de funcionamiento esté dentro de -40 °C a +85 °C y que la carcasa proporcione una gestión térmica adecuada.

P: ¿Cuál es el controlador LED recomendado? R: Un controlador de corriente constante con una clasificación de corriente basada en su diseño térmico. Por ejemplo, si conduce a 700 mA, un controlador de 1.5 W puede ser suficiente.

14. Casos prácticos de aplicación

Caso 1: Visión nocturna de cámara tipo bala: se utiliza una matriz de 3x3 de estos LED en una cámara tipo bala, proporcionando una iluminación efectiva de hasta 30 metros. El ángulo de haz de 90° cubre el campo de visión de la cámara. El diseño térmico utiliza una PCB con núcleo de aluminio para disipar el calor.

Caso 2: Inspección de visión artificial: en una fábrica, una cámara de línea utiliza una matriz de LED IR de alta potencia (12 LED) para iluminar piezas en movimiento. La operación pulsada a 500 mA, ciclo de trabajo del 50%, garantiza una iluminación constante sin sobrecalentamiento.