LED Infrarrojo SMD de 0.8mm de Altura con Lente Plano - 1.6V - 875nm - 110mW - Hoja Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas de un diodo emisor de luz infrarroja (IR) de montaje superficial y tamaño miniatura. El dispositivo está diseñado para aplicaciones que requieren una fuente compacta y fiable de luz infrarroja, compatible con fotodetectores de silicio.

1.1 Características Principales y Posicionamiento

Este LED se caracteriza por su perfil excepcionalmente bajo de 0.8mm, lo que lo hace idóneo para diseños de PCB con espacio limitado. Cuenta con una lente de cara plana moldeada en plástico transparente, que proporciona un patrón de radiación específico. El dispositivo está construido con un chip de material GaAlAs (Arseniuro de Galio y Aluminio), optimizado para la emisión infrarroja. Una ventaja clave de su diseño es su salida espectral, que coincide estrechamente con la curva de sensibilidad de los fotodiodos y fototransistores de silicio comunes, maximizando así la eficiencia de detección en sistemas sensores.

1.2 Cumplimiento y Especificaciones Ambientales

El componente cumple con las principales directivas ambientales y de seguridad. Se fabrica como un producto libre de plomo (Pb-free). También cumple con los requisitos libres de halógenos, limitando específicamente el contenido de Bromo (Br) y Cloro (Cl) a menos de 900 ppm individualmente y un total combinado inferior a 1500 ppm. El producto está diseñado para mantenerse dentro de los parámetros de la directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).

2. Análisis de Parámetros Técnicos

Esta sección detalla los límites absolutos y las características operativas estándar del LED infrarrojo. Todos los parámetros se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C, salvo que se indique lo contrario.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o por encima de estos límites.

• Corriente Directa Continua (I_F):65 mA
• Voltaje Inverso (V_R):5 V
• Temperatura de Operación (T_opr):-25°C a +85°C
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +85°C
• Temperatura de Soldadura (T_sol):260°C durante un tiempo no superior a 5 segundos.
• Disipación de Potencia (P_d):110 mW (a una temperatura ambiente de 25°C o inferior).

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros definen el rendimiento típico del dispositivo en condiciones de prueba estándar (I_F= 20mA, Ta=25°C).

• Intensidad Radiante (I_e):0.2 mW/sr (Mínimo), 0.5 mW/sr (Típico). Mide la potencia óptica emitida por unidad de ángulo sólido.
• Longitud de Onda Pico (λ_p):875 nm (Típico). Es la longitud de onda a la que la salida óptica es más fuerte.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):80 nm (Típico). Indica el rango de longitudes de onda emitidas, típicamente medido a la mitad de la intensidad pico (FWHM).
• Voltaje Directo (V_F):1.3 V (Típico), 1.6 V (Máximo). La caída de tensión a través del LED cuando conduce 20mA.
• Corriente Inversa (I_R):10 µA (Máximo). La corriente de fuga cuando se aplican 5V en polarización inversa.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):145° (Típico). El ángulo total en el que la intensidad radiante es la mitad de la intensidad pico (a 0°). La lente plana contribuye a este amplio ángulo de visión.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varios gráficos que ilustran el comportamiento del dispositivo bajo distintas condiciones. Estas curvas son esenciales para que los ingenieros de diseño predigan el rendimiento en aplicaciones reales.

3.1 Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva muestra la reducción de la corriente directa máxima permitida a medida que aumenta la temperatura ambiente. Para evitar daños térmicos, la corriente directa debe reducirse cuando se opera por encima de 25°C. La especificación de disipación de potencia de 110mW es un factor crítico en este cálculo de reducción.

3.2 Distribución Espectral

El gráfico representa la potencia óptica relativa a lo largo del espectro de longitudes de onda. Confirma la emisión pico en aproximadamente 875nm y el ancho de banda espectral de ~80nm, destacando la coincidencia con la sensibilidad de los detectores de silicio (que alcanza su pico alrededor de 800-900nm).

3.3 Intensidad Relativa vs. Corriente Directa

Este gráfico ilustra la relación entre la corriente de excitación y la salida de luz. Normalmente muestra una tendencia sub-lineal, donde aumentar la corriente produce rendimientos decrecientes en intensidad radiante, especialmente cuando los efectos térmicos se vuelven significativos. Esto informa las decisiones sobre la corriente de excitación para obtener la salida deseada versus la eficiencia y la vida útil del dispositivo.

3.4 Corriente Directa vs. Voltaje Directo

La curva IV (Corriente-Voltaje) es fundamental para el diseño de circuitos. Muestra la relación exponencial, permitiendo a los diseñadores calcular la resistencia en serie necesaria para un voltaje de alimentación dado y lograr la corriente de excitación objetivo (ej., 20mA). El valor típico de V_Fde 1.3V es clave para estos cálculos.

3.5 Intensidad Radiante Relativa vs. Desplazamiento Angular

Este gráfico polar representa visualmente el patrón de radiación o ángulo de visión. Aquí se confirma el ángulo de visión de 145°, mostrando cómo disminuye la intensidad a medida que aumenta el ángulo desde el eje central (0°). Esto es crucial para alinear el LED con un detector en aplicaciones de sensores.

4. Información Mecánica y de Empaquetado

4.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo está alojado en un encapsulado de montaje superficial muy compacto. Las dimensiones clave incluyen un tamaño de cuerpo de aproximadamente 1.6mm x 1.2mm con una altura total de 0.8mm. Las almohadillas del ánodo y el cátodo se encuentran en la parte inferior del encapsulado. Los planos mecánicos detallados en la hoja de datos proporcionan todas las dimensiones críticas con una tolerancia estándar de ±0.1mm, salvo especificación en contrario. Se proporciona un patrón de soldadura sugerido (footprint) para el diseño de PCB como referencia, pero se recomienda a los diseñadores modificarlo según su proceso de ensamblaje específico y requisitos de fiabilidad.

4.2 Identificación de Polaridad

El encapsulado incluye un indicador de polaridad, típicamente una muesca o una marca en un extremo, para distinguir el ánodo del cátodo. La orientación correcta es vital para el funcionamiento del circuito.

4.3 Empaquetado para Ensamblaje

Los componentes se suministran en cinta y carrete para compatibilidad con equipos de ensamblaje automático pick-and-place. El ancho de la cinta es de 8mm, enrollada en un carrete estándar de 7 pulgadas de diámetro. Cada carrete contiene 3000 piezas. Se proporcionan las dimensiones de la cinta portadora para garantizar la compatibilidad con los sistemas de alimentación.

5. Guías de Soldadura y Ensamblaje

El manejo adecuado es crítico para mantener la fiabilidad y el rendimiento del dispositivo.

5.1 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LEDs se empaquetan en una bolsa impermeable con desecante. La bolsa no debe abrirse hasta que los componentes estén listos para su uso. Antes de abrir, almacenar a 10-30°C con ≤90% HR. Después de abrir, la "vida útil en planta" es de 168 horas (7 días) cuando se almacena a 10-30°C y ≤60% HR. Las piezas no utilizadas deben volver a embolsarse con desecante. Si se excede la vida útil en planta o en almacén, se requiere un horneado a 60°C ±5°C durante 96 horas antes de su uso para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" durante la soldadura por reflujo.

5.2 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de temperatura de soldadura por reflujo sin plomo recomendado. Los parámetros clave incluyen una etapa de precalentamiento, una tasa de calentamiento definida, una temperatura pico que no exceda los 260°C y un tiempo por encima del líquido (TAL) apropiado para la pasta de soldar. La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces en el mismo dispositivo. Debe evitarse el estrés en el cuerpo del LED durante el calentamiento y el alabeo de la PCB después de la soldadura.

5.3 Soldadura Manual y Rework

Si es necesaria la soldadura manual, se requiere extremo cuidado. La temperatura de la punta del soldador debe estar por debajo de 350°C, aplicada a cada terminal durante no más de 3 segundos. Se recomienda un soldador de baja potencia (≤25W). Debe permitirse un intervalo de enfriamiento de al menos 2 segundos entre la soldadura de los dos terminales. Se desaconseja firmemente el rework después de que el LED esté soldado. Si es inevitable, debe usarse un soldador especializado de doble punta para calentar ambos terminales simultáneamente y levantar el componente sin aplicar estrés mecánico. El impacto del rework en las características del dispositivo debe verificarse de antemano.

6. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

6.1 Escenarios de Aplicación Principales

• Sensores Infrarrojos Montados en PCB:Detección de proximidad, detección de objetos, seguimiento de líneas.
• Unidades de Control Remoto por Infrarrojos:Adecuado para diseños que requieren mayor potencia de salida para un alcance extendido.
• Escáneres:Lectores de código de barras, escáneres de documentos.
• Sistemas Infrarrojos Generales:Cualquier aplicación que requiera una fuente IR compacta y eficiente emparejada con un detector de silicio.

6.2 Consideraciones de Diseño Críticas

• Limitación de Corriente:Una resistencia externa en serie es OBLIGATORIA. La característica IV exponencial del LED significa que un pequeño aumento en el voltaje puede causar un gran aumento destructivo en la corriente. El valor de la resistencia se calcula usando R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F.
• Gestión Térmica:Debe respetarse el límite de disipación de potencia de 110mW. Considere el área de cobre de la PCB (almohadillas térmicas) para la disipación de calor, especialmente cuando se excita a corrientes más altas o en temperaturas ambientales elevadas.
• Alineación Óptica:El amplio ángulo de visión de 145° simplifica la alineación pero reduce la intensidad en un punto específico. Para haces enfocados, pueden requerirse ópticas externas.
• Protección Eléctrica:La baja tensión inversa nominal (5V) significa que se debe tener cuidado para evitar condiciones de polarización inversa, que podrían ser causadas por cargas inductivas o un diseño de PCB incorrecto.

6.3 Factores de Comparación y Selección

Al seleccionar un LED IR, los factores diferenciadores clave incluyen:
Tamaño/Altura del Encapsulado:El perfil de 0.8mm de este dispositivo es una gran ventaja para diseños ultradelgados.
Ángulo de Visión:La lente plana de gran angular es ideal para una cobertura amplia, mientras que las lentes abovedadas ofrecen haces más enfocados.
Longitud de Onda:El pico de 875nm es un estándar compatible con el silicio. Otras longitudes de onda (ej., 940nm) ofrecen menor visibilidad pero pueden tener una respuesta del detector ligeramente menor.
Intensidad Radiante:La salida típica de 0.5mW/sr es adecuada para muchas aplicaciones de medio alcance. Existen dispositivos de mayor salida, pero pueden comprometer el tamaño o el ángulo de visión.

7. Información de Etiquetado y Pedido

La etiqueta del carrete contiene información esencial para la trazabilidad y el control de producción. Los campos típicamente incluyen: Número de Parte del Cliente (CPN), Número de Parte del Fabricante (P/N), Número de Lote (LOT No), Cantidad (QTY), Longitud de Onda Pico (H.E.), Rango de Rendimiento (CAT), Código de Referencia (REF), Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL-X) y País de Fabricación (Made In). El número de parte específico para este dispositivo es SIR19-21C/TR8, donde "TR8" indica el empaquetado en cinta de 8mm en carrete.

8. Principios Técnicos y Tendencias

8.1 Principio de Funcionamiento

Un LED infrarrojo es un diodo semiconductor de unión p-n. Cuando se polariza en directa, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa (el chip de GaAlAs), liberando energía en forma de fotones. La energía específica de la banda prohibida del material GaAlAs determina la longitud de onda del fotón, resultando en luz infrarroja alrededor de 875nm. La lente de epoxi transparente protege el chip y da forma al patrón de luz emitido.

8.2 Tendencias de la Industria

La tendencia en la optoelectrónica SMD continúa hacia la miniaturización, mayor eficiencia y mayor integración. Existe una demanda creciente de huellas de encapsulado aún más pequeñas y alturas más bajas para permitir dispositivos electrónicos de consumo más delgados. Los avances en el diseño de chips y los materiales de encapsulado apuntan a ofrecer una mayor intensidad radiante desde dispositivos más pequeños, manteniendo o mejorando la fiabilidad. La integración con drivers y sensores en módulos multichip (MCM) o soluciones de sistema en paquete (SiP) también es un área en crecimiento, simplificando el diseño y ahorrando espacio en la placa.