Hoja de Datos del Emisor Infrarrojo LTE-3271T - Longitud de Onda 940nm - Alta Corriente y Bajo Voltaje Directo - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTE-3271T es un diodo emisor de luz (LED) infrarroja (IR) de alta potencia, diseñado para aplicaciones que requieren una salida óptica robusta. Sus ventajas principales radican en su construcción especializada para manejar altas corrientes de excitación manteniendo una caída de voltaje directo relativamente baja, lo que contribuye a una mayor eficiencia en diseños sensibles al consumo de energía. Este emisor opera en una longitud de onda pico de 940 nanómetros, situándolo en el espectro del infrarrojo cercano, ideal para aplicaciones como sensores de proximidad, interruptores ópticos y sistemas de control remoto donde la emisión de luz visible no es deseable. El dispositivo se caracteriza por un amplio ángulo de visión, asegurando un patrón de radiación amplio y uniforme adecuado para iluminación de área o detección.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

El dispositivo está clasificado para una corriente directa continua máxima (I_F) de 100 mA. Sin embargo, es capaz de manejar corrientes pico significativamente más altas en operación pulsada, con una clasificación de 2 Amperios para pulsos de 10 microsegundos de duración a una tasa de 300 pulsos por segundo. Esto resalta su idoneidad para aplicaciones pulsadas como transmisión de datos o detección en modo ráfaga. La disipación de potencia máxima es de 150 mW. Los rangos de temperatura de operación y almacenamiento se especifican desde -40°C hasta +85°C y desde -55°C hasta +100°C, respectivamente, lo que indica un rendimiento robusto en una amplia gama de condiciones ambientales. El dispositivo puede soportar un voltaje inverso (V_R) de hasta 5 Voltios.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Los parámetros clave de rendimiento se miden a una temperatura ambiente (T_A) de 25°C. El dispositivo cuenta con un sistema de clasificación (binning) para su salida radiante:

• BIN B:Irradiancia en la Apertura (E_e) 0.64 - 1.20 mW/cm²; Intensidad Radiante (I_E) 4.81 - 9.02 mW/sr (aI_F=20mA).
• BIN C: E_e0.80 - 1.68 mW/cm²;I_E6.02 - 12.63 mW/sr.
• BIN D: E_e1.12 mW/cm² (Mín.);I_E8.42 mW/sr (Mín.).

El voltaje directo (V_F) es típicamente de 1.6V a 50mA y de 2.1V a 250mA, confirmando su característica de operación a bajo voltaje. La longitud de onda de emisión pico está centrada en 940 nm con un ancho espectral medio típico (Δλ) de 50 nm. El ángulo de visión (2θ_1/2) es de 50 grados, definiendo el cono dentro del cual la intensidad radiante es al menos la mitad de su valor máximo.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto utiliza un sistema de clasificación de rendimiento basado en la salida radiante. Este sistema agrupa los dispositivos según su potencia óptica medida (Intensidad Radiante e Irradiancia en la Apertura) a una corriente de prueba estándar de 20mA. Los Bins B, C y D representan diferentes niveles de salida óptica, siendo el Bin D el que ofrece la salida mínima garantizada más alta. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que coincidan precisamente con los requisitos de sensibilidad de sus detectores emparejados o las necesidades de iluminación de su aplicación, asegurando un rendimiento consistente del sistema.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varios gráficos característicos. La Figura 1 muestra laDistribución Espectral, ilustrando la banda estrecha de emisión alrededor de 940nm. La Figura 2 representa la curva deCorriente Directa vs. Temperatura Ambientede reducción de potencia, mostrando cómo la corriente continua máxima permitida disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente para evitar el sobrecalentamiento. La Figura 3 es laCurva Corriente-Voltaje (I-V) Estándar, que muestra la relación entre la corriente directa y el voltaje directo. La Figura 4 muestra cómo laIntensidad Radiante Relativadisminuye al aumentar la temperatura ambiente. La Figura 5 muestra cómo laIntensidad Radiante Relativaaumenta con la corriente directa, demostrando la escalabilidad de la salida del dispositivo. La Figura 6 es elDiagrama de Radiación, un gráfico polar que representa visualmente el ángulo de visión de 50 grados. La Figura 7 detalla la relaciónCorriente Directa Pico vs. Duración del Pulso, proporcionando datos cruciales para diseñar circuitos de excitación pulsados seguros al mostrar la corriente máxima permitida para un ancho de pulso y ciclo de trabajo dados.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El dispositivo viene en un encapsulado LED estándar con brida. Las notas dimensionales clave incluyen: todas las dimensiones están en milímetros, con una tolerancia general de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario. La protuberancia máxima de la resina bajo la brida es de 1.5mm. El espaciado de los terminales se mide en el punto donde estos salen del cuerpo del encapsulado. El dibujo dimensional específico de la hoja de datos define la longitud, anchura, altura, diámetro de los terminales y posicionamiento exactos.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

Los límites absolutos máximos especifican que los terminales pueden soldarse a una temperatura de 260°C durante una duración de 5 segundos, medidos a una distancia de 1.6mm (0.063 pulgadas) del cuerpo del encapsulado. Este es un parámetro crítico para procesos de soldadura por ola o de reflujo. Exceder esta temperatura o tiempo puede dañar el chip semiconductor interno o la integridad del encapsulado. Se deben observar las precauciones estándar contra descargas electrostáticas (ESD) durante el manejo y montaje.

7. Recomendaciones de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

El LTE-3271T es muy adecuado para una variedad de aplicaciones infrarrojas, incluyendo:Unidades de Control Remoto por Infrarrojospara electrónica de consumo,Sensores de Proximidad y Presenciaen electrodomésticos o sistemas de seguridad,Interruptores y Codificadores Ópticosen equipos industriales,Detección de Objetosen automatización, yIluminación para Visión Nocturnacuando se empareja con una cámara sensible al IR.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Excitación de Corriente:Se recomienda una fuente de corriente constante para una salida óptica estable, ya que la intensidad del LED depende principalmente de la corriente. El circuito excitador debe respetar tanto los límites de corriente continua como pulsada.
• Gestión Térmica:Aunque el dispositivo tiene un amplio rango de operación, mantener una temperatura de unión más baja asegurará una mayor vida útil y una salida estable. Considere el uso de disipadores de calor para aplicaciones de alto ciclo de trabajo o alta corriente.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 50 grados debe tenerse en cuenta en el diseño de la lente o la carcasa. Para aplicaciones de largo alcance, puede ser necesaria una lente secundaria para colimar el haz.
• Emparejamiento con el Detector:Asegúrese de que el fotodetector o sensor seleccionado sea sensible en la región de 940nm para un rendimiento óptimo del sistema.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED IR estándar de baja corriente, los diferenciadores clave del LTE-3271T son sualta capacidad de corriente(hasta 2A pulsada) y subajo voltaje directo. Esta combinación le permite entregar mayor potencia óptica desde un voltaje de alimentación dado, mejorando la eficiencia. La clasificación explícita por intensidad radiante proporciona niveles de rendimiento garantizados, ofreciendo una ventaja sobre las piezas no clasificadas donde la salida puede variar significativamente. El amplio ángulo de visión es beneficioso para aplicaciones que requieren una cobertura amplia en lugar de un haz estrecho.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo excitar este LED directamente desde un pin de un microcontrolador de 5V?

R: No. Un pin de microcontrolador típicamente no puede suministrar 100mA de forma continua. Debes usar un transistor o un circuito excitador dedicado. Además, debes incluir una resistencia limitadora de corriente, ya que el bajo voltaje directo del LED causaría una corriente excesiva si se conectara directamente a 5V.

P: ¿Cuál es la diferencia entre Intensidad Radiante (mW/sr) e Irradiancia en la Apertura (mW/cm²)?

R: La Intensidad Radiante mide la potencia óptica por ángulo sólido (estereorradián), describiendo cuán concentrada está la luz. La Irradiancia en la Apertura mide la potencia por unidad de área a una distancia/posición específica, a menudo relevante para sensores. Ambas están relacionadas a través de la geometría y el patrón de radiación.

P: ¿Cómo elijo entre el Bin B, C o D?

R: Seleccione según la sensibilidad de su circuito receptor y la distancia de operación requerida. El Bin D ofrece la salida mínima garantizada más alta para el rango máximo o la fuerza de la señal. Para aplicaciones menos exigentes, el Bin B o C pueden ser suficientes y más rentables.

10. Caso Práctico de Diseño

Caso: Diseño de un Sensor de Proximidad de Largo Alcance.

Para un sensor que necesita un alcance de 2 metros, el diseñador seleccionaría el LTE-3271T en Bin D para la máxima salida. Diseñaría un circuito excitador pulsado que opere a la corriente pico máxima clasificada de 2A para pulsos muy cortos (ej., 10μs) con un ciclo de trabajo bajo (ej., 1%), como se muestra en la Figura 7. Esto entrega una alta potencia óptica instantánea para una mejor relación señal/ruido en el detector sin exceder el límite de disipación de potencia promedio. Se colocaría una lente sobre el emisor para estrechar el haz desde los 50 grados nativos a quizás 10-15 grados, concentrando la energía en el área objetivo a 2 metros. El fotodetector emparejado tendría un filtro de banda estrecha centrado en 940nm para rechazar la luz ambiental.

11. Introducción al Principio de Funcionamiento

Un Diodo Emisor de Luz Infrarroja (LED IR) es un diodo semiconductor de unión p-n. Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones de la región n y los huecos de la región p se inyectan en la región activa. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica de 940nm está determinada por la energía de la banda prohibida de los materiales semiconductores utilizados en la construcción del diodo (típicamente arseniuro de galio y aluminio, AlGaAs). El amplio ángulo de visión es resultado del diseño del encapsulado y la colocación del chip semiconductor en relación con la lente de epoxi.

12. Tendencias Tecnológicas

La tendencia en la tecnología de emisores IR continúa hacia una mayor eficiencia (más potencia óptica de salida por vatio de entrada eléctrica), lo que reduce la generación de calor y el consumo de energía. También hay desarrollo hacia capacidades de modulación de mayor velocidad para aplicaciones de comunicación de datos como IrDA o redes ópticas inalámbricas. La integración es otra tendencia, con emisores combinados con excitadores, sensores o lógica en módulos únicos o circuitos integrados para simplificar el diseño del sistema. El principio de funcionamiento fundamental sigue basado en la física de semiconductores, pero los avances en materiales (como nuevos compuestos III-V) y técnicas de encapsulado impulsan las mejoras de rendimiento.