Hoja de Datos del LED Infrarrojo de 1W Serie Cerámica 3535 - Dimensiones 3.5x3.5x0.9mm - Voltaje 1.5V - Potencia 1W - Infrarrojo 850nm

1. Descripción General del Producto

La serie Cerámica 3535 es un LED de montaje superficial de alta potencia, diseñado para aplicaciones que requieren iluminación infrarroja robusta y fiable. Este dispositivo de 1W utiliza un sustrato cerámico, ofreciendo una gestión térmica superior y estabilidad a largo plazo en comparación con los empaquetados plásticos tradicionales. La longitud de onda de emisión principal es de 850nm, lo que lo hace adecuado para una amplia gama de aplicaciones de detección, visión artificial y seguridad.

Las ventajas principales de esta serie incluyen su excelente capacidad de disipación de calor gracias a la construcción cerámica, un amplio ángulo de visión de 120 grados para una cobertura extensa y una huella compacta de 3.5mm x 3.5mm que facilita diseños de PCB de alta densidad. Los mercados objetivo son la automatización industrial, sistemas de vigilancia, sensores biométricos y cualquier aplicación que demande luz infrarroja de alta intensidad y consistente.

2. Parámetros Técnicos e Interpretación Objetiva

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los siguientes parámetros definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.

• Corriente Directa (IF):500 mA (CC)
• Corriente de Pulso Directa (IFP):700 mA (Ancho de pulso ≤10ms, Ciclo de trabajo ≤1/10)
• Disipación de Potencia (PD):1000 mW
• Temperatura de Operación (Topr):-40°C a +100°C
• Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-40°C a +100°C
• Temperatura de Unión (Tj):125°C
• Temperatura de Soldadura (Tsld):Soldadura por reflujo a 230°C o 260°C durante un máximo de 10 segundos.

2.2 Características Electro-Ópticas (Típicas @ Ta=25°C)

Estos parámetros representan el rendimiento típico bajo las condiciones de prueba especificadas.

• Voltaje Directo (VF):1.5 V (Típico), 2.0 V (Máximo) a IF=350mA. El bajo voltaje directo contribuye a una mayor eficiencia del sistema.
• Voltaje Inverso (VR):5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar una falla inmediata.
• Longitud de Onda Pico (λd):850 nm. Esta es la longitud de onda a la que la intensidad radiante es más alta.
• Corriente Inversa (IR):50 μA (Máximo) a VR=5V.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):120 grados. Este amplio ángulo proporciona un patrón de iluminación amplio y uniforme.

2.3 Características Térmicas

El empaquetado cerámico es la característica térmica clave. Los materiales cerámicos tienen alta conductividad térmica, lo que transfiere eficientemente el calor desde la unión del chip LED hacia la PCB y el ambiente. Esto impacta directamente en la vida útil del dispositivo y el mantenimiento de la luminosidad. Un diseño térmico adecuado en la PCB de aplicación, incluyendo un área de cobre suficiente y un posible disipador, es crítico para mantener la temperatura de unión por debajo del valor máximo de 125°C, especialmente cuando se opera a la corriente de accionamiento completa de 350mA.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto se clasifica en códigos (bins) para garantizar la consistencia dentro de un lote de producción. Los diseñadores deben especificar los códigos para garantizar un rendimiento coincidente en sus aplicaciones.

3.1 Clasificación por Voltaje Directo

Los LEDs se clasifican según su voltaje directo (VF) a la corriente de prueba.

• Código A:VF = 1.4V a 1.6V
• Código B:VF = 1.6V a 1.8V
• Código C:VF = 1.8V a 2.0V

Nota: La tolerancia de medición es de ±0.08V.Seleccionar un código de voltaje estrecho puede simplificar el diseño del circuito de regulación de corriente.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Pico

Para este modelo específico (T1901PIA), la longitud de onda se clasifica de la siguiente manera:

• Código I2:λd = 845nm a 865nm. Este rango estrecho de 20nm es adecuado para aplicaciones sensibles a longitudes de onda infrarrojas específicas, como ciertos tipos de visión nocturna o sensores ópticos.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona datos gráficos esenciales para el diseño de circuitos y térmico.

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

Esta curva muestra la relación exponencial entre corriente y voltaje. El VF típico de 1.5V a 350mA es un punto clave. Los diseñadores usan esta curva para seleccionar resistencias limitadoras de corriente apropiadas o para diseñar drivers de corriente constante. La curva se desplazará con la temperatura; el voltaje disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión para una corriente dada.

4.2 Potencia Radiante Relativa vs. Temperatura de Unión

Este gráfico ilustra la reducción térmica de la salida del LED. Los LEDs infrarrojos generalmente exhiben una menor caída de eficiencia con la temperatura en comparación con los LEDs visibles, pero la salida aún disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. Esto debe tenerse en cuenta en la gestión térmica para garantizar un rendimiento consistente durante la vida útil del producto y en diferentes temperaturas de operación.

4.3 Curva de Distribución Espectral

La curva confirma la longitud de onda pico dominante de 850nm y muestra el ancho de banda espectral. El ancho de banda estrecho es típico de emisores infrarrojos de alta calidad. Comprender el espectro es vital para emparejarlo con fotodetectores coincidentes o sensores de cámara que tengan una respuesta espectral específica.

5. Información Mecánica y del Empaquetado

5.1 Dimensiones del Empaquetado y Dibujo de Contorno

El dispositivo tiene un cuerpo cerámico cuadrado que mide 3.5mm x 3.5mm. La altura total es de aproximadamente 0.9mm. Se proporcionan dibujos dimensionales detallados con tolerancias (por ejemplo, ±0.10mm para dimensiones .X, ±0.05mm para dimensiones .XX) para un diseño de PCB preciso.

5.2 Diseño Recomendado de Pads y Plantilla de Estarcido

Se sugiere un diseño de patrón de pistas para garantizar una soldadura confiable y una transferencia térmica óptima. El diseño de pads típicamente incluye dos pads de ánodo/cátodo y un pad térmico central. También se especifica el diseño de la plantilla (máscara de pasta de soldar), recomendando a menudo una apertura reducida para el pad térmico grande para evitar puentes de soldadura y un volumen excesivo de pasta. Seguir estas recomendaciones es crucial para lograr una unión de soldadura confiable y maximizar la disipación de calor desde el pad térmico hacia la PCB.

5.3 Identificación de Polaridad

El cátodo está típicamente marcado en la parte superior del empaquetado, a menudo con un tinte verde o una muesca/esquina cortada en la lente. La huella en la PCB debe incluir un marcador de polaridad que coincida con esta característica para evitar una colocación incorrecta.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo

El LED es compatible con procesos estándar de reflujo por infrarrojos o convección. La temperatura pico máxima es de 260°C, con un tiempo por encima del líquido (por ejemplo, 217°C) que no exceda los 10 segundos. Se debe seguir un perfil de reflujo recomendado para evitar choques térmicos. El empaquetado cerámico es generalmente más resistente a la absorción de humedad que los empaquetados plásticos, pero aún pueden aplicarse las precauciones estándar de manipulación para dispositivos sensibles a la humedad (MSD) dependiendo de los materiales específicos utilizados.

6.2 Precauciones de Manipulación y Almacenamiento

Almacene los LEDs en un ambiente seco y antiestático. Evite el estrés mecánico en la lente. Use precauciones ESD durante la manipulación. No limpie con limpiadores ultrasónicos después de soldar, ya que esto puede dañar la estructura interna.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Empaquetado en Cinta y Carrete

El producto se suministra en cinta portadora con relieve enrollada en carretes, adecuada para máquinas de montaje automático pick-and-place. Las dimensiones de la cinta (tamaño del bolsillo, paso) están estandarizadas. Las cantidades por carrete son típicamente de varios miles de piezas.

7.2 Sistema de Numeración de Modelos

El número de parte (por ejemplo, T1901PIA) codifica atributos clave:

• T:Identificador de serie.
• 19:Código de empaquetado para Cerámica 3535.
• P:Código de conteo de chips para un solo chip de alta potencia.
• I:Código de color para Infrarrojo (IR).
• A:Código interno o de clasificación.
• Sufijos adicionales pueden indicar código de voltaje, código de longitud de onda, etc.

Otros códigos definidos en el sistema incluyen color (R, G, B, Y, W, etc.), conteo de chips (S, P, 2, 3) y tipo de lente (00 para ninguna, 01 para lente).

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Vigilancia y Seguridad:Iluminación para cámaras CCTV con filtros IR-cut, proporcionando visión nocturna invisible.
• Visión Artificial:Luz estructurada, mejora de contraste o detección de defectos en sistemas de inspección automatizada.
• Sensores Biométricos:Reconocimiento de iris, reconocimiento facial o escáneres de huellas dactilares.
• Detección de Proximidad y Gestos:Utilizado en aplicaciones de electrónica de consumo y automotrices.
• Interruptores y Codificadores Ópticos:Proporcionando la fuente de luz para sensado basado en interrupción.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito de Accionamiento (Driver):Utilice un driver de corriente constante para una salida estable. El bajo VF permite la operación desde fuentes de bajo voltaje. Considere usar un regulador conmutado para una operación de alta eficiencia a plena potencia.
• Gestión Térmica:Esto es primordial. Conecte el pad térmico a una gran área de cobre en la PCB con múltiples vías térmicas a capas internas o a un disipador en la parte inferior. Se recomienda simulación térmica para aplicaciones de alta potencia o alta temperatura ambiente.
• Diseño Óptico:El haz de 120 grados puede requerir óptica secundaria (lentes, difusores) para dar forma a la luz para aplicaciones específicas. La superficie del empaquetado cerámico puede no ser ideal para el acoplamiento óptico directo; a menudo se incorpora una lente primaria.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs 3535 plásticos estándar, esta versión cerámica ofrece ventajas significativas:

• Rendimiento Térmico Superior:Menor resistencia térmica desde la unión a la placa, lo que conduce a una menor temperatura de unión de operación, mayor potencial de corriente de accionamiento máxima y una vida útil significativamente más larga a alta potencia.
• Fiabilidad Mejorada:La cerámica es inerte y no se degrada ni amarillea bajo alta temperatura o alta exposición a UV, a diferencia de algunos plásticos. También es más resistente al agrietamiento mecánico.
• Salida Óptica Estable:Una mejor gestión térmica resulta en una longitud de onda y potencia radiante más estables a lo largo del tiempo y ciclos de temperatura.
• La contrapartida es típicamente un costo unitario ligeramente mayor en comparación con los empaquetados plásticos.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Cuál es la diferencia entre la corriente directa (IF) y la corriente de pulso (IFP)?

IF (500mA)es la corriente continua máxima que el LED puede manejar de forma continua.IFP (700mA)es la corriente máxima permitida en pulsos cortos (ancho ≤10ms, ciclo de trabajo ≤10%). El pulsado permite una salida radiante instantánea más alta, útil en aplicaciones de estroboscopio o sensado pulsado, pero la potencia promedio no debe exceder el límite de 1W.

10.2 ¿Cómo selecciono el código de voltaje correcto?

Si su diseño utiliza una simple resistencia en serie para limitar la corriente, un código de VF más estrecho (por ejemplo, todos Código B) garantiza una corriente más consistente y, por lo tanto, un brillo uniforme en todos los LEDs de una matriz. Para diseños que usan drivers activos de corriente constante, el código de voltaje es menos crítico, ya que el driver ajustará el voltaje para mantener la corriente establecida.

10.3 ¿Puedo alimentar este LED sin disipador térmico?

A la potencia nominal completa de 350mA/1W, una ruta térmica adecuada es obligatoria. El empaquetado cerámico ayuda, pero debe estar conectado al sistema de gestión térmica de la PCB. Para corrientes de accionamiento más bajas (por ejemplo, 100-200mA) u operación pulsada, los requisitos son menos estrictos, pero aún se recomienda un análisis térmico.

11. Estudio de Caso de Aplicación Práctica

Escenario: Escáner de Códigos de Barras Industrial de Alta Velocidad.Un escáner necesita leer códigos en paquetes que se mueven rápidamente. El sistema utiliza una matriz de LEDs infrarrojos de 850nm pulsados para iluminar el objetivo. Se elige el LED Cerámica 3535 por su capacidad para manejar altas corrientes de pulso (hasta 700mA) para destellos brillantes y de corta duración, capturando imágenes claras sin desenfoque por movimiento. La estabilidad térmica del empaquetado cerámico garantiza una amplitud y longitud de onda de pulso consistentes durante largos períodos de operación en un entorno de fábrica cálido. El amplio haz de 120 grados permite que menos LEDs cubran el campo de escaneo. La PCB está diseñada con capas de cobre gruesas y vías térmicas debajo del pad térmico de cada LED para disipar el calor promedio generado durante la operación pulsada.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Un Diodo Emisor de Luz Infrarroja (IR LED) opera bajo el mismo principio de electroluminiscencia que un LED visible. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones y huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones. La longitud de onda (color) de la luz emitida está determinada por la energía de banda prohibida del material semiconductor utilizado. Para emisión de 850nm, se utilizan comúnmente materiales como Arseniuro de Galio y Aluminio (AlGaAs). El empaquetado cerámico sirve principalmente como una carcasa mecánicamente robusta y térmicamente conductora para el chip semiconductor, las uniones por alambre y la óptica primaria (si está presente).

13. Tendencias y Evolución Tecnológica

La tendencia en los LEDs infrarrojos de alta potencia es hacia una mayor eficiencia de conversión de energía (más salida de luz por vatio eléctrico de entrada) y una mayor densidad de potencia. Esto impulsa la adopción de tecnologías de chip avanzadas (flip-chip, película delgada) y materiales de empaquetado como cerámicas y sustratos de núcleo metálico para una gestión térmica óptima. También hay un enfoque en mejorar la fiabilidad y la vida útil en condiciones adversas (alta temperatura, alta humedad). Además, la integración de drivers y sensores con el LED en módulos inteligentes es una tendencia creciente, simplificando el diseño del sistema para los usuarios finales. La demanda de bandas de longitud de onda específicas y estrechas para aplicaciones de sensado continúa impulsando avances en el crecimiento de materiales epitaxiales y la ingeniería de dispositivos.