Hoja de Datos del LED IR en Paquete 1206 - Tamaño 3.2x1.6x1.1mm - Voltaje 1.7V - Potencia 110mW - Infrarrojo 940nm - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El IR11-21C/L491/TR8 es un diodo emisor de infrarrojos de montaje superficial encapsulado en un paquete miniaturizado 1206. Está diseñado con un encapsulado plástico transparente que incorpora una lente interna de vista superior plana. La función principal de este dispositivo es emitir luz infrarroja con una longitud de onda pico de 940nm, la cual está optimizada espectralmente para ser compatible con fotodetectores y fototransistores comunes de silicio. Esto lo convierte en un componente ideal para aplicaciones de detección y sensado sin contacto.

1.1 Ventajas Principales

• Diseño Compacto:La pequeña huella SMD 1206 de doble terminal permite un montaje en PCB de alta densidad, ahorrando un valioso espacio en la placa.
• Alta Fiabilidad:Diseñado para un rendimiento consistente y estabilidad a largo plazo en diversas condiciones de operación.
• Eficiencia Óptica:La lente interna integrada proporciona un ángulo de visión controlado de 80 grados, mejorando la direccionalidad de la luz.
• Cumplimiento Ambiental:El producto está libre de plomo, cumple con RoHS, REACH de la UE y estándares libres de halógenos (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Amigable con la Cadena de Suministro:Suministrado en cinta de 8mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, compatible con equipos de montaje automático pick-and-place.

1.2 Aplicaciones Destinadas

Este LED infrarrojo está destinado principalmente para su uso como fuente de luz en sistemas de sensores infrarrojos montados en PCB. Las aplicaciones típicas incluyen sensores de proximidad, detección de objetos, interruptores sin contacto y codificadores ópticos donde se requiere una emisión infrarroja fiable.

2. Especificaciones Técnicas

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los siguientes límites definen las condiciones más allá de las cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza la operación bajo estas condiciones.

• 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 ≤ 5 segundos
• Disipación de Potencia (P_d):110 mW a una temperatura ambiente libre de 25°C o inferior

2.2 Características Electro-Ópticas (T_a= 25°C)

Estos parámetros definen el rendimiento típico del dispositivo bajo condiciones de prueba especificadas.

• Intensidad Radiante (I_e):1.0 mW/sr (Mín), 2.8 mW/sr (Típ) a I_F= 20mA
• Longitud de Onda Pico (λ_p):940 nm (Típ)
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):30 nm (Típ)
• Voltaje Directo (V_F):1.3 V (Mín), 1.7 V (Típ)
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):80 grados (Típ)
• Corriente Inversa (I_R):10 µA (Máx) a V_R= 5V

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

3.1 Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente

La Figura 1 ilustra la curva de reducción de la corriente directa máxima permitida en función de la temperatura ambiente. El dispositivo puede manejar los 65mA completos solo hasta aproximadamente 25°C. A medida que aumenta la temperatura, la corriente máxima debe reducirse linealmente para evitar sobrecalentamiento y garantizar la fiabilidad, llegando a cero alrededor de los 100°C. Este gráfico es fundamental para la gestión térmica en el diseño de la aplicación.

3.2 Distribución Espectral

La Figura 2 muestra la intensidad radiante relativa en función de la longitud de onda. La curva está centrada en la longitud de onda pico típica de 940nm con un ancho a media altura (FWHM) característico de aproximadamente 30nm. Este ancho de banda estrecho garantiza un acoplamiento eficiente con detectores de silicio, que tienen una sensibilidad máxima en la región del infrarrojo cercano.

3.3 Intensidad Relativa vs. Corriente Directa

La Figura 3 representa la relación entre la intensidad radiante relativa y la corriente directa. La intensidad de la luz de salida aumenta con la corriente de forma generalmente lineal dentro del rango de operación recomendado. Esta característica permite un control de brillo simple, analógico o basado en PWM, en sistemas de sensado.

3.4 Corriente Directa vs. Voltaje Directo

La Figura 4 es la curva característica corriente-voltaje (I-V). Muestra la relación exponencial típica de un diodo. El voltaje directo es relativamente bajo, alrededor de 1.7V a 20mA, lo que contribuye a un menor consumo de energía en el sistema.

3.5 Patrón de Radiación

La Figura 5 presenta la intensidad radiante relativa en función del desplazamiento angular desde el eje central (ángulo de visión). El patrón es aproximadamente Lambertiano, con la intensidad cayendo a la mitad de su valor pico aproximadamente a ±40 grados del centro, confirmando el ángulo de visión total de 80 grados. Este patrón es importante para determinar el área de cobertura de la luz IR emitida.

4. Información Mecánica y de Empaquetado

4.1 Dimensiones del Paquete

El dispositivo se ajusta al contorno estándar del paquete 1206 (3216 métrico). Las dimensiones clave son las siguientes:

• Longitud (L):3.20 mm ± 0.10 mm
• Ancho (W):1.60 mm ± 0.10 mm
• Altura (H):1.10 mm ± 0.10 mm

En la hoja de datos se proporcionan dibujos mecánicos detallados con recomendaciones de patrón de soldadura para referencia en el diseño del PCB. El diseño de pad sugerido garantiza una soldadura adecuada y estabilidad mecánica.

4.2 Identificación de Polaridad

El cátodo está típicamente marcado en el cuerpo del dispositivo. Consulte el dibujo del paquete para conocer el esquema de marcado exacto y asegurar la orientación correcta durante el montaje.

5. Guías de Soldadura y Montaje

5.1 Almacenamiento y Manipulación

Los LED son sensibles a la humedad. Deben almacenarse en su bolsa original a prueba de humedad a 10°C a 30°C y <90% HR antes de su uso. La vida útil en almacén es de un año. Una vez abierta la bolsa, la "vida útil en planta" es de 168 horas (7 días) cuando se almacena a 10°C a 30°C y ≤ 60% HR. Los dispositivos que excedan este tiempo requieren secado (por ejemplo, 96 horas a 60°C ± 5°C, <5% HR) antes de la soldadura por reflujo.

5.2 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se recomienda un perfil de soldadura por reflujo sin plomo. La temperatura pico no debe exceder los 260°C, y el tiempo por encima de 240°C debe controlarse. No se debe realizar el reflujo más de dos veces en el mismo dispositivo. Evite someter al componente a estrés durante el calentamiento y no deforme el PCB después de soldar.

5.3 Soldadura Manual y Rework

Si es necesaria la soldadura manual, utilice un soldador con una temperatura de punta inferior a 350°C y una potencia nominal inferior a 25W. El tiempo de contacto por terminal debe limitarse a 3 segundos. Para rework, se sugiere un soldador de doble punta para calentar ambos terminales simultáneamente y evitar estrés térmico. El impacto del rework en las características del dispositivo debe verificarse de antemano.

6. Información de Empaquetado y Pedido

6.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora gofrada de 8mm de ancho enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro. Cada carrete contiene 2000 piezas. Las dimensiones de la cinta portadora (paso de bolsillo, ancho, etc.) están especificadas para garantizar compatibilidad con equipos estándar de montaje SMD.

6.2 Información de la Etiqueta

La etiqueta del carrete incluye información crítica como el número de pieza (P/N), número de lote (LOT No.), cantidad (QTY), longitud de onda pico (HUE), categoría (CAT) y nivel de sensibilidad a la humedad (MSL).

7. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

7.1 Limitación de Corriente

Crítico:Siempre se debe usar una resistencia limitadora de corriente externa en serie con el LED. El voltaje directo tiene un coeficiente de temperatura negativo, lo que significa que disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Sin una resistencia, un pequeño aumento en el voltaje puede causar un gran aumento, potencialmente destructivo, en la corriente (fuga térmica). El valor de la resistencia debe calcularse en función del voltaje de alimentación (V_CC), la corriente directa deseada (I_F) y el voltaje directo típico (V_F) usando la Ley de Ohm: R = (V_CC- V_F) / I_F.

7.2 Diseño Óptico

Considere el ángulo de visión de 80 grados al diseñar lentes, aperturas o guías de luz para el sistema sensor. El patrón de radiación afectará el rango de detección y el campo de visión. Para detección de largo alcance, pueden ser necesarias ópticas colimadoras externas para enfocar la luz emitida.

7.3 Emparejamiento con el Detector

La salida de 940nm de este LED está óptimamente emparejada con la respuesta espectral de los fotodiodos y fototransistores de silicio. Asegúrese de que el detector seleccionado sea sensible en esta región de longitud de onda para maximizar la relación señal-ruido del sistema.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED IR antiguos de orificio pasante, esta versión SMD 1206 ofrece ventajas significativas en miniaturización y adecuación para la fabricación automatizada. Sus diferenciadores clave dentro de la categoría de LED IR SMD son su combinación de una intensidad radiante relativamente alta (2.8 mW/sr típico) con una huella 1206 estándar y ampliamente adoptada, y su cumplimiento de estrictas regulaciones ambientales. La lente plana integrada proporciona una salida óptica consistente en comparación con dispositivos sin lente interna.

9. Preguntas Frecuentes (FAQ)

9.1 ¿Por qué es obligatorio usar una resistencia limitadora de corriente?

Los LED son dispositivos controlados por corriente, no por voltaje. Su característica I-V es exponencial. Operarlos directamente desde una fuente de voltaje, incluso una cercana a su V_F nominal, puede provocar un flujo de corriente incontrolado, calentamiento rápido y fallo inmediato. La resistencia en serie proporciona un método lineal y estable para establecer la corriente de operación.

9.2 ¿Qué sucede si no se siguen las pautas de sensibilidad a la humedad?

La humedad absorbida por el paquete plástico puede vaporizarse rápidamente durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura. Esto puede causar deslaminación interna, agrietamiento del paquete ("efecto palomita") o daño en los alambres de unión, lo que lleva a un fallo inmediato o a una reducción de la fiabilidad a largo plazo.

9.3 ¿Se puede usar este LED para transmisión de datos?

Aunque emite luz modulada, su diseño principal es para aplicaciones de sensado. Su velocidad de conmutación no se especifica típicamente en esta hoja de datos. Para transmisión de datos de alta velocidad (por ejemplo, controles remotos IR), se deben seleccionar LED caracterizados específicamente para tiempos de respuesta rápidos.

10. Ejemplo Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un sensor de proximidad simple usando este LED IR y un fototransistor de silicio.

1. Circuito de Conducción:Conecte el ánodo del LED a una fuente de 5V a través de una resistencia limitadora de corriente. Para una I_F objetivo de 20mA y una V_F de 1.7V, calcule R = (5V - 1.7V) / 0.02A = 165Ω. Use el valor estándar más cercano (por ejemplo, 160Ω o 180Ω). Un transistor o un pin GPIO de un microcontrolador puede encender/apagar el LED.
2. Circuito de Detección:Coloque el fototransistor cerca. Cuando un objeto refleja la luz IR de vuelta al detector, su corriente de colector aumenta. Esta corriente puede convertirse en un voltaje usando una resistencia de carga y enviarse a un comparador o al ADC de un microcontrolador para detectar la presencia del objeto.
3. Distribución en Placa:Coloque el LED y el detector juntos en el PCB, pero asegúrese de usar barreras físicas o separadores ópticos para evitar diafonía directa (que la luz del LED entre directamente al detector sin reflexión).

11. Principio de Funcionamiento

Un LED infrarrojo es un diodo semiconductor de unión p-n. Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones de la región n se recombinan con los huecos de la región p en la región activa. Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica del material (GaAlAs en este caso) determina la energía de la banda prohibida, que define la longitud de onda de los fotones emitidos, aquí en el espectro infrarrojo a 940nm. La lente interna da forma a la luz emitida en un patrón de radiación específico.

12. Tendencias Tecnológicas

La tendencia en componentes infrarrojos para sensado continúa hacia una mayor integración, paquetes más pequeños y una eficiencia mejorada. Existe una demanda creciente de LED IR con anchos de banda espectral más estrechos y mayor potencia de salida para aplicaciones de largo alcance como LiDAR y sensado de tiempo de vuelo (ToF). Además, la integración del emisor IR y el detector en un solo módulo simplifica el diseño del sistema. El cumplimiento ambiental y normativo sigue siendo un factor crítico para todos los componentes electrónicos.