Hoja de Datos del Emisor Infrarrojo LTE-3226 - Paquete de 5.0mm - Longitud de Onda 850nm - Voltaje Directo 1.6V - Disipación de Potencia 120mW - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

El LTE-3226 es un emisor infrarrojo (IR) de alto rendimiento diseñado para aplicaciones que requieren tiempos de respuesta rápidos y una salida óptica significativa. Sus ventajas principales incluyen operación de alta velocidad, alta potencia radiante de salida, idoneidad para esquemas de excitación por pulsos y un encapsulado transparente que facilita el alineamiento óptico preciso. Este dispositivo está típicamente dirigido a mercados que involucran sistemas de control remoto, interruptores ópticos, sensores industriales y enlaces de comunicación de datos de corto alcance, donde la señalización infrarroja confiable es esencial.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Especificaciones Máximas Absolutas

Estas especificaciones definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se recomienda operar en o cerca de estos límites durante períodos prolongados.

• Disipación de Potencia (P_D):120 mW. Esta es la potencia total máxima que el dispositivo puede disipar como calor bajo cualquier condición de operación a una temperatura ambiente (T_A) de 25°C.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):1 A. Esta corriente alta solo es permisible bajo condiciones específicas de pulso: un ancho de pulso de 10 µs y una tasa de repetición de pulsos que no exceda los 300 pulsos por segundo (pps). Esta especificación es crucial para aplicaciones como señalización de alta luminosidad y corta duración.
• Corriente Directa Continua (I_F):60 mA. Esta es la corriente máxima en corriente continua que se puede aplicar de forma continua al dispositivo.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Exceder este voltaje en la dirección inversa puede causar ruptura de la unión.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-40°C a +85°C. Este amplio rango garantiza fiabilidad en condiciones ambientales adversas.
• Temperatura de Soldadura de Terminales:260°C durante 6 segundos, medidos a 1.6mm del cuerpo del encapsulado. Esto define la tolerancia del perfil térmico para los procesos de ensamblaje.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se miden a T_A=25°C y definen el rendimiento típico del dispositivo bajo condiciones de prueba especificadas.

• Intensidad Radiante (I_e):Un parámetro clave de salida óptica. Los valores típicos son 26 mW/sr a I_F=20mA y 65 mW/sr a I_F=50mA. El aumento significativo con la corriente resalta la capacidad del dispositivo para una salida de alta potencia.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_P):850 nm (típico). Esto sitúa al dispositivo en el espectro del infrarrojo cercano, ideal para fotodetectores de silicio y es menos visible para el ojo humano que longitudes de onda más cortas.
• Ancho de Línea Espectral a Mitad de Altura (Δλ):40 nm (típico). Esto indica el ancho de banda espectral de la luz emitida.
• Voltaje Directo (V_F):1.6 V (típico), con un máximo de 2.0 V a I_F=50mA. Este bajo voltaje es beneficioso para el diseño de circuitos de baja potencia.
• Corriente Inversa (I_R):100 µA (máximo) a V_R=5V.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):25 grados (típico). Este es el ángulo total en el que la intensidad radiante cae a la mitad de su valor máximo, definiendo la dispersión angular del haz.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias representaciones gráficas del comportamiento del dispositivo, las cuales son críticas para la optimización del diseño.

3.1 Distribución Espectral (Fig. 1)

Esta curva muestra la intensidad radiante relativa en función de la longitud de onda, centrada alrededor del pico de 850nm con el ancho característico a mitad de altura de 40nm. Confirma que el dispositivo emite en la banda infrarroja prevista.

3.2 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Fig. 3)

Esta curva IV ilustra la relación no lineal entre corriente y voltaje. El V_Ftípico de 1.6V a 50mA es visible. Los diseñadores usan esto para calcular los valores de la resistencia en serie y la disipación de potencia en el LED.

3.3 Intensidad Radiante Relativa vs. Corriente Directa (Fig. 5)

Este gráfico demuestra el aumento super-lineal de la salida óptica con la corriente de excitación, justificando el uso de operación de alta corriente por pulsos (hasta la especificación de pico de 1A) para lograr un brillo instantáneo muy alto.

3.4 Intensidad Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente (Fig. 4)

Esta curva muestra el coeficiente de temperatura negativo de la salida óptica. A medida que aumenta la temperatura ambiente, la intensidad radiante disminuye. Esto debe tenerse en cuenta en diseños que operen en todo el rango de temperatura para garantizar una fuerza de señal consistente.

3.5 Diagrama de Radiación (Fig. 6)

Este gráfico polar representa visualmente el ángulo de visión de 25 grados, mostrando la distribución espacial de la luz infrarroja emitida. Es esencial para diseñar lentes, reflectores y alinear el emisor con un detector.

4. Información Mecánica y de Encapsulado

4.1 Dimensiones del Encapsulado

El LTE-3226 viene en un encapsulado radial con terminales estándar de 5.0mm con una lente transparente. Las notas dimensionales clave incluyen: todas las dimensiones están en milímetros, con una tolerancia general de ±0.25mm; la protuberancia máxima de la resina bajo la brida es de 1.5mm; y el espaciado de los terminales se mide en el punto donde estos salen del cuerpo del encapsulado.

4.2 Identificación de Polaridad

El dispositivo tiene un lado plano en el cuerpo del encapsulado, que típicamente indica el terminal del cátodo (negativo). El terminal más largo suele ser el ánodo (positivo). Siempre verifique la polaridad antes de la conexión para evitar daños por polarización inversa.

5. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

El cumplimiento de las especificaciones de soldadura es vital para la fiabilidad. La especificación máxima absoluta indica que los terminales pueden someterse a 260°C durante 6 segundos cuando se miden a 1.6mm del cuerpo del encapsulado. Esto implica que durante la soldadura por ola o manual, el tiempo de exposición al calor debe minimizarse. Para soldadura por reflujo, se recomienda un perfil con una temperatura máxima por debajo de 260°C para mantenerse dentro de este límite. La exposición prolongada a altas temperaturas puede degradar el epoxi interno y los materiales semiconductores.

6. Sugerencias de Aplicación

6.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Controles Remotos por Infrarrojos:La alta velocidad y potencia lo hacen adecuado para transmitir pulsos de datos codificados.
• Interruptores y Sensores Ópticos:Se utiliza en detección de objetos, conteo y detección de posición cuando se empareja con un fotodetector.
• Enlaces de Datos Industriales:Para comunicación serie de corto alcance e inmune al ruido en entornos eléctricamente ruidosos.
• Sistemas de Seguridad:Como fuente de iluminación invisible para cámaras sensibles al IR.

6.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre use una resistencia en serie o un controlador de corriente constante para limitar la corriente directa al nivel deseado (por ejemplo, 20mA, 50mA o 1A en pulsos), nunca conecte directamente a una fuente de voltaje.
• Gestión Térmica:Aunque el encapsulado puede disipar 120mW, operar con corrientes continuas altas o en temperaturas ambientales elevadas puede requerir considerar el entorno térmico para mantener el rendimiento y la longevidad.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 25 grados y el encapsulado transparente permiten un acoplamiento fácil con lentes o guías de luz para dar forma al haz para aplicaciones específicas.
• Protección del Circuito:Considere agregar un diodo de protección en polarización inversa en paralelo si el circuito expone el LED a posibles inversiones de voltaje superiores a 5V.

7. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED IR estándar de baja potencia, los diferenciadores clave del LTE-3226 son sucapacidad de alta velocidady susalida de alta potencia, especialmente bajo condiciones de pulsos. La especificación de corriente de pico de 1A es significativamente mayor que la de los LED IR indicadores típicos. El encapsulado transparente, a diferencia de uno difuso o coloreado, proporciona un haz más dirigido y eficiente, lo que es ventajoso para aplicaciones enfocadas. Su longitud de onda de 850nm es un estándar común, lo que garantiza una amplia compatibilidad con fotodetectores y receptores de silicio.

8. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

R: No. Un pin típico de microcontrolador no puede suministrar 50-60mA de forma continua, y el LED requiere limitación de corriente. Debe usar un interruptor de transistor (por ejemplo, BJT o MOSFET) controlado por el pin del MCU, con una resistencia en serie para establecer la corriente del LED en función del voltaje de alimentación y el V_F.

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

R: La Intensidad Radiante mide la potencia óptica por ángulo sólido (estereorradián), describiendo cuán concentrado está el haz. La Incidencia Radiante en Apertura mide la densidad de potencia que llega a un área de superficie específica (cm²) a una distancia dada. Esta última es más útil directamente para calcular el nivel de señal en un detector de área conocida.

P: ¿Cómo afecta el ángulo de visión de 25 grados a mi diseño?

R: Define la dispersión del haz. Para aplicaciones de largo alcance o haz estrecho, puede necesitar una lente colimadora. Para una cobertura más amplia, el ángulo nativo puede ser suficiente, o podría usarse un difusor.

9. Caso Práctico de Diseño

Escenario: Diseñando una Baliza Infrarroja de Largo Alcance.

Objetivo: Maximizar el rango de detección para una baliza pulsada.

Enfoque de Diseño:

1. Circuito de Excitación:Use un interruptor MOSFET controlado por un CI temporizador para pulsar el LED a su especificación máxima: pulsos de 1A con un ancho de 10µs y un ciclo de trabajo bajo (por ejemplo, <0.3% a 300pps). Esto entrega una potencia óptica de pico que supera con creces la operación en CC.

2. Configuración de Corriente:Calcule la resistencia en serie: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_FP. Para una alimentación de 5V y V_F~1.8V a alta corriente, R = (5 - 1.8) / 1 = 3.2Ω. Use una resistencia de 3.3Ω y alta potencia.

3. Óptica:Empareje el LED con una pequeña lente colimadora para reducir el ángulo efectivo del haz de 25 grados a quizás 5-10 grados, concentrando la potencia emitida en un haz más estrecho para aumentar la intensidad a distancia.

4. Verificación Térmica:Calcule la potencia promedio: P_prom= V_F* I_FP* ciclo de trabajo. Con un ciclo de trabajo del 0.3%, P_prom≈ 1.8V * 1A * 0.003 = 5.4mW, muy por debajo del límite de disipación de 120mW, asegurando que no se sobrecaliente.

10. Introducción al Principio de Operación

El LTE-3226 es un diodo emisor de luz (LED). Su operación se basa en la electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el potencial incorporado de la unión (aproximadamente 1.6V para este material), 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). Los materiales semiconductores específicos utilizados (típicamente arseniuro de galio y aluminio - AlGaAs) determinan la longitud de onda de los fotones emitidos, que en este caso está en el rango infrarrojo de 850nm. El encapsulado de epoxi transparente actúa como una lente, dando forma al haz de salida.

11. Tendencias Tecnológicas

En el campo de los emisores infrarrojos, las tendencias generales incluyen:

Mayor Eficiencia:Desarrollo de materiales y estructuras para producir más potencia óptica (lúmenes o flujo radiante) por unidad de potencia eléctrica de entrada (vatios), reduciendo la generación de calor y el consumo de energía.

Mayor Velocidad:Optimización para tasas de modulación más rápidas para soportar mayores velocidades de transmisión de datos en aplicaciones de comunicación óptica.

Miniaturización:Avanzar hacia encapsulados de dispositivo de montaje superficial (SMD) para ensamblaje automatizado y factores de forma más pequeños, aunque los encapsulados radiales con terminales como el de 5mm siguen siendo populares para prototipos y ciertas aplicaciones de alta potencia/legado.

Diversificación de Longitud de Onda:Si bien 850nm y 940nm son estándares, se están desarrollando otras longitudes de onda para aplicaciones de detección específicas (por ejemplo, detección de gases, monitoreo biomédico). El LTE-3226, como dispositivo de 850nm, sigue siendo un componente principal debido a su compatibilidad con detectores de silicio.