Hoja de Datos del LED IR LTPL-C035RH730 - Paquete 3.5x3.5mm - 2.0V Típico - 1.96W Máx - Longitud de Onda Pico 730nm - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTPL-C035RH730 es un diodo emisor de luz (LED) infrarrojo de alta potencia y eficiencia energética, diseñado para aplicaciones de iluminación de estado sólido. Este dispositivo representa una tecnología de fuente de luz avanzada que combina la larga vida operativa y la fiabilidad inherentes a los LED con una salida radiante significativa. Está diseñado para ofrecer flexibilidad de diseño y un rendimiento adecuado para sustituir a las tecnologías de iluminación infrarroja convencionales en diversas aplicaciones.

1.1 Características y Ventajas Clave

El LED incorpora varias características que mejoran su usabilidad y rendimiento en diseños electrónicos:

• Compatibilidad con Circuitos Integrados:El dispositivo está diseñado para ser directamente compatible con los niveles de excitación y la lógica de los circuitos integrados estándar, simplificando el diseño de la interfaz.
• Cumplimiento Ambiental:El componente cumple con la directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas) y se fabrica mediante procesos libres de plomo (Pb-free).
• Eficiencia Operativa:El LED ofrece menores costes operativos en comparación con las fuentes infrarrojas tradicionales, gracias a su mayor eficiencia de conversión eléctrica a óptica.
• Mantenimiento Reducido:La vida útil extendida y la robusta construcción de estado sólido contribuyen a reducir significativamente los costes de mantenimiento y el tiempo de inactividad durante el ciclo de vida del producto.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los parámetros técnicos clave del LED, definidos bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C).

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se recomienda la operación continua en o cerca de estos límites, ya que puede afectar a la fiabilidad.

• Corriente Directa Continua (If):700 mA (Máximo)
• Consumo de Potencia (Po):1.96 W (Máximo)
• Rango de Temperatura de Operación (Topr):-40°C a +85°C
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-55°C a +100°C
• Temperatura de Unión (Tj):110°C (Máximo)

Nota Importante:La operación prolongada del LED en condiciones de polarización inversa puede provocar daños o fallos en el componente. Un diseño de circuito adecuado debe incluir protección contra tensión inversa.

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas a una corriente de excitación típica de 350mA y una temperatura ambiente de 25°C, estos parámetros definen el rendimiento central del LED.

• Tensión Directa (Vf):
  • Mínimo: 1.6 V
  • Típico: 2.0 V
  • Máximo: 2.4 V
• Flujo Radiante (Φe):Es la potencia óptica total emitida, medida en milivatios (mW) utilizando una esfera integradora.
  • Mínimo: 230 mW
  • Típico: 250 mW
  • Máximo: 310 mW
• Longitud de Onda Pico (Wp):La longitud de onda a la que la intensidad radiante espectral es máxima.
  • Mínimo: 720 nm
  • Máximo: 740 nm
  • El número de parte '730' indica una longitud de onda pico nominal de 730nm.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):El ángulo total en el que la intensidad radiante es la mitad de la intensidad máxima (típicamente medido desde el eje óptico).
  • Típico: 130°

3. Sistema de Códigos de Clasificación (Bin)

Los LED se clasifican (binned) en función de parámetros clave de rendimiento para garantizar la consistencia dentro de un lote. El código de clasificación se marca en cada bolsa de embalaje.

3.1 Clasificación por Tensión Directa (Vf)

Los LED se categorizan en cuatro grupos de tensión (V0 a V3) con una tolerancia de ±0.1V a 350mA.

• V0:1.6V – 1.8V
• V1:1.8V – 2.0V
• V2:2.0V – 2.2V
• V3:2.2V – 2.4V

3.2 Clasificación por Flujo Radiante (Φe)

Los LED se clasifican en cuatro grupos de flujo radiante (R0 a R3) con una tolerancia de ±10% a 350mA.

• R0:230 mW – 250 mW
• R1:250 mW – 270 mW
• R2:270 mW – 290 mW
• R3:290 mW – 310 mW

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Pico (Wp)

Los LED se clasifican en cuatro grupos de longitud de onda (P7E a P7H) con una tolerancia de ±3nm a 350mA.

• P7E:720 nm – 725 nm
• P7F:725 nm – 730 nm
• P7G:730 nm – 735 nm
• P7H:735 nm – 740 nm

Las solicitudes de grupos especiales o limitados requieren consulta directa.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Las siguientes curvas típicas, medidas a 25°C salvo que se especifique lo contrario, proporcionan información sobre el comportamiento del LED en condiciones variables.

4.1 Flujo Radiante Relativo vs. Corriente Directa

Este gráfico muestra cómo la salida óptica (flujo radiante) aumenta con la corriente directa. Es típicamente no lineal, con la eficiencia (flujo radiante por unidad de corriente) disminuyendo a corrientes muy altas debido al aumento de los efectos térmicos y las pérdidas internas. Los diseñadores utilizan esto para seleccionar un punto de operación óptimo que equilibre la salida y la eficiencia.

4.2 Distribución Espectral Relativa

Este gráfico ilustra la intensidad de la luz emitida a través de diferentes longitudes de onda, centrada alrededor de la longitud de onda pico (730nm). Muestra el ancho espectral o ancho de banda de la emisión. Un espectro más estrecho es típico para LED monocromáticos como este dispositivo infrarrojo.

4.3 Patrón de Radiación (Características)

Este diagrama polar representa la distribución espacial de la intensidad luminosa alrededor del LED, definiendo su ángulo de visión de 130°. El patrón influye en cómo se distribuye la luz en una aplicación, como para iluminación uniforme o detección dirigida.

4.4 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V)

Esta curva fundamental muestra la relación entre la tensión aplicada al LED y la corriente resultante. Demuestra la característica exponencial del diodo. La tensión directa típica (Vf) se especifica a una corriente dada (350mA). La curva es esencial para diseñar el circuito limitador de corriente.

4.5 Flujo Radiante Relativo vs. Temperatura de Unión

Este gráfico crítico muestra cómo la salida óptica disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión (Tj) del LED. Esta reducción térmica es una característica clave de todos los LED. Una gestión térmica efectiva (disipación de calor) es crucial para mantener una salida de luz estable a largo plazo y prevenir una degradación acelerada.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones de Contorno

El LED presenta un paquete compacto de montaje superficial. Las notas dimensionales clave incluyen:

• Todas las dimensiones están en milímetros (mm).
• La tolerancia general de dimensiones es de ±0.2mm.
• La altura de la lente y la longitud/ancho del sustrato cerámico tienen una tolerancia más ajustada de ±0.1mm.
• La almohadilla térmica en la parte inferior del dispositivo está aislada eléctricamente (neutra) de las almohadillas eléctricas del ánodo y el cátodo. Esto permite conectarla directamente a un plano de tierra de la PCB para disipar calor sin crear un cortocircuito eléctrico.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de soldadura por reflujo recomendado. Los parámetros críticos incluyen:

• Temperatura Pico:Especificada (consulte la curva del perfil). Todas las temperaturas se refieren a la parte superior del cuerpo del paquete.
• Tiempo por Encima del Líquidus (TAL):Definido por el perfil.
• Velocidades de Rampa:Se especifican velocidades de calentamiento y enfriamiento controladas. No se recomienda un proceso de enfriamiento rápido.

Notas Importantes:El perfil puede necesitar ajustes según las características específicas de la pasta de soldar. Siempre es deseable la temperatura de soldadura más baja posible que logre una unión fiable para minimizar el estrés térmico en el LED. No se garantiza el dispositivo si se monta utilizando métodos de soldadura por inmersión.

6.2 Diseño Recomendado de Almohadillas en PCB

Se sugiere un diseño de patrón de pistas para la placa de circuito impreso para garantizar una soldadura adecuada y estabilidad mecánica.

• Métodos de Soldadura:Se puede utilizar soldadura por reflujo o soldadura manual.
• Soldadura Manual:Máximo 300°C durante un máximo de 2 segundos, una sola vez.
• Límite de Reflujo:El LED no debe someterse a soldadura por reflujo más de tres veces.

6.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, solo deben usarse disolventes a base de alcohol como alcohol isopropílico (IPA). Los limpiadores químicos no especificados pueden dañar el material del paquete del LED y los componentes ópticos.

7. Fiabilidad y Pruebas

Un plan integral de pruebas de fiabilidad valida la robustez del LED bajo diversos estrés ambientales y operativos. Todas las pruebas listadas mostraron 0 fallos en 10 muestras.

7.1 Resumen de Pruebas de Fiabilidad

• Vida Operativa a Baja/Alta Temperatura (LTOL/HTOL):Prueba de operación a -10°C, 25°C y 85°C durante 1000 horas.
• Vida Operativa en Humedad y Alta Temperatura (WHTOL):60°C / 90% Humedad Relativa durante 500 horas.
• Choque Térmico (TMSK):100 ciclos entre -40°C y 125°C.
• Almacenamiento a Alta Temperatura:1000 horas a 100°C.
• Soldabilidad y Resistencia al Reflujo:Pruebas de resistencia al calor de soldadura (260°C durante 10s) y mojabilidad de la soldadura.

7.2 Criterios de Fallo

Después de la prueba, los dispositivos se evalúan según límites estrictos:

• Tensión Directa (Vf):Debe permanecer dentro de ±10% del valor típico inicial.
• Flujo Radiante (Φe):Debe permanecer dentro de ±15% del valor típico inicial.

8. Embalaje y Manipulación

8.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora con relieve en carretes para montaje automatizado.

• Los huecos vacíos en la cinta se sellan con una cinta de cubierta.
• Un carrete estándar de 7 pulgadas (178mm) puede contener un máximo de 500 piezas.
• Se permite un máximo de dos componentes faltantes consecutivos (huecos vacíos) por especificación.
• El embalaje cumple con los estándares EIA-481-1-B.

9. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

9.1 Método de Excitación

Regla Crítica de Diseño:Un LED es un dispositivo operado por corriente. Su salida de luz es principalmente una función de la corriente directa (If), no de la tensión. Para garantizar la uniformidad de intensidad al conectar múltiples LED en paralelo en una aplicación, cada LED o cadena paralela debe ser excitada por un mecanismo limitador de corriente dedicado (por ejemplo, una resistencia o, preferiblemente, un driver de corriente constante). Confiar únicamente en la coincidencia natural de Vf de los LED en paralelo puede provocar un desequilibrio significativo de corriente y un brillo desigual debido a la pronunciada curva I-V y a las variaciones de fabricación.

9.2 Gestión Térmica

Como indica la curva de Flujo Radiante vs. Temperatura de Unión, el rendimiento es altamente dependiente de la temperatura. Para una operación fiable y a largo plazo a altas corrientes de excitación (por ejemplo, cerca de 350mA o superior), es obligatoria una disipación de calor efectiva. Esto implica:

• Utilizar la almohadilla térmica designada para conducir el calor lejos del chip del LED.
• Diseñar la PCB con suficientes vías térmicas y áreas de cobre conectadas a la almohadilla térmica.
• Considerar el flujo de aire general del sistema y la temperatura ambiente.

9.3 Escenarios de Aplicación Típicos

Con una longitud de onda pico de 730nm en el espectro del infrarrojo cercano (NIR), este LED es adecuado para aplicaciones que incluyen, pero no se limitan a:

• Visión Artificial e Inspección:Iluminación para cámaras sensibles al IR en automatización industrial.
• Seguridad y Vigilancia:Iluminación encubierta para sistemas de CCTV de visión nocturna.
• Sensores Biométricos:Utilizado en dispositivos como monitores de frecuencia cardíaca o sensores de proximidad.
• Interruptores y Codificadores Ópticos:Como fuente de luz en sensores de interrupción o reflectivos.
• Iluminación IR General:Para necesidades científicas, agrícolas o de iluminación especializada.

10. Comparación y Posicionamiento Técnico

Este LED se diferencia por su combinación de parámetros:

• Alto Flujo Radiante:Una salida de hasta 310mW a 350mA lo sitúa en la categoría de media a alta potencia para LED IR, adecuado para aplicaciones que requieren una iluminación IR sustancial.
• Amplio Ángulo de Visión:El ángulo de visión de 130° proporciona una iluminación amplia y difusa, ideal para cubrir grandes áreas o para aplicaciones donde la alineación exacta de la fuente y el detector no es crítica.
• Paquete Robusto y Fiabilidad:El paquete basado en cerámica y las pruebas de fiabilidad integrales indican su idoneidad para entornos industriales y exigentes.
• Longitud de Onda Específica:La longitud de onda de 730nm es una elección común para fotodetectores basados en silicio, que tienen buena sensibilidad en este rango, lo que la convierte en una opción práctica a nivel de sistema.

11. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

11.1 ¿Cuál es la diferencia entre Flujo Radiante y Flujo Luminoso?

El Flujo Radiante (Φe, medido en Vatios) es la potencia óptica total emitida en todas las longitudes de onda. El Flujo Luminoso (medido en Lúmenes) pondera esta potencia por la sensibilidad del ojo humano. Dado que este es un LED infrarrojo invisible para los humanos, su rendimiento se especifica correctamente en Flujo Radiante (mW).

11.2 ¿Puedo excitar este LED a la corriente máxima de 700mA de forma continua?

El Límite Absoluto Máximo de 700mA es un umbral de estrés. La operación continua a esta corriente probablemente haría que la temperatura de unión excediera su límite máximo de 110°C a menos que se proporcione un enfriamiento excepcional, lo que conduciría a una degradación rápida. La condición de operación típica es 350mA. Cualquier diseño cerca del límite máximo requiere un análisis térmico meticuloso y una disipación de calor adecuada.

11.3 ¿Cómo interpreto los Códigos de Clasificación (Bin) al realizar un pedido?

Para un rendimiento consistente en un lote, especifique los grupos requeridos para Vf, Φe y Wp. Por ejemplo, solicitar V1 (1.8-2.0V), R2 (270-290mW) y P7G (730-735nm) garantiza que todos los LED en su pedido tengan características eléctricas y ópticas agrupadas estrechamente. Si no se especifica ningún grupo, recibirá LED de la distribución de producción estándar entre todos los grupos.

12. Principios Operativos y Tendencias Tecnológicas

12.1 Principio Operativo Básico

Un LED infrarrojo es un diodo semiconductor de unión p-n. Cuando se aplica una tensión directa, los electrones y los huecos se inyectan en la región de la unión donde se recombinan. En este sistema de material específico del LED, una parte significativa de esta energía de recombinación se libera como fotones (luz) en el espectro infrarrojo, con una longitud de onda pico determinada por el bandgap de energía de los materiales semiconductores utilizados (típicamente basados en Arseniuro de Galio y Aluminio - AlGaAs).

12.2 Tendencias de la Industria

La tendencia de la iluminación de estado sólido continúa avanzando, con los LED IR viendo mejoras en:

• Eficiencia de Pared (WPE):La relación entre la salida de flujo radiante y la potencia eléctrica de entrada, impulsando un menor consumo de energía para la misma potencia óptica.
• Densidad de Potencia:Desarrollo de paquetes que pueden manejar corrientes de excitación más altas y disipar más calor, permitiendo fuentes más pequeñas y brillantes.
• Control Espectral:Tolerancias de longitud de onda más ajustadas y el desarrollo de LED en longitudes de onda específicas para aplicaciones como detección de gases o comunicaciones ópticas.
• Integración:Combinación de múltiples chips LED, drivers y óptica en sistemas de iluminación modulares o inteligentes.