Hoja de Datos del Emisor Infrarrojo LTE-S9511TS-R - Longitud de Onda 940nm - Ángulo de Visión 18° - Voltaje Directo 1.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTE-S9511TS-R es un emisor infrarrojo discreto diseñado para aplicaciones que requieren fuentes de luz infrarroja fiables y eficientes. Utiliza tecnología de Arseniuro de Galio (GaAs) para emitir luz a una longitud de onda pico de 940nm, ideal para minimizar la interferencia de luz visible. El dispositivo presenta un encapsulado de visión lateral con lente transparente, proporcionando un ángulo de visión de media intensidad focalizado de 18 grados. Esto lo hace adecuado para aplicaciones donde se requiere señalización infrarroja dirigida. El producto cumple con los estándares RoHS y de producto ecológico, está empaquetado para procesos de montaje automatizado y es compatible con la soldadura por reflujo infrarrojo.

1.1 Características Principales y Mercado Objetivo

Las características principales de este emisor IR incluyen su alta intensidad radiante, su encapsulado compacto estándar EIA y su idoneidad para el montaje automatizado en PCB. Sus ventajas clave son su longitud de onda específica de 940nm, comúnmente utilizada en mandos a distancia de electrónica de consumo debido a su baja visibilidad y buena respuesta con fotodetectores de silicio, y su configuración de visión lateral que permite la emisión horizontal en una PCB. Los mercados objetivo son principalmente la electrónica de consumo, la automatización industrial y los sistemas de seguridad. Las aplicaciones clave son como emisor infrarrojo en unidades de control remoto y como componente sensor montado en PCB en varios sistemas de detección y transmisión de datos.

2. Análisis de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. La disipación de potencia máxima es de 140 mW a una temperatura ambiente (TA) de 25°C. Puede manejar una corriente directa pico de 1 Amperio en condiciones pulsadas (300 pulsos por segundo, ancho de pulso de 10μs), mientras que la corriente directa continua máxima en DC es de 70 mA. El dispositivo puede soportar un voltaje inverso de hasta 5 Voltios. El rango de temperatura de operación es de -40°C a +85°C, y el rango de temperatura de almacenamiento es de -55°C a +100°C. La temperatura máxima de soldadura por reflujo infrarrojo es de 260°C durante 10 segundos.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a TA=25°C. La intensidad radiante (I_E) es de 24 mW/sr (típico) a una corriente directa (I_F) de 20mA, con una tolerancia de prueba de ±15%. La longitud de onda de emisión pico (λ_Peak) es de 940nm. El ancho de banda espectral (Δλ), que representa la dispersión de longitudes de onda emitidas, es de 50nm. El voltaje directo (V_F) es típicamente de 1.3V, con un máximo de 1.6V a I_F=20mA. La corriente inversa (I_R) es un máximo de 10 μA a un voltaje inverso (V_R) de 5V. El ángulo de visión (2θ_1/2), donde la intensidad cae a la mitad de su valor en el eje, es de 18 grados.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características que son cruciales para los ingenieros de diseño. La curva de Distribución Espectral (Fig.1) muestra la intensidad radiante relativa a través de las longitudes de onda, centrada en 940nm. La curva de Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente (Fig.2) ilustra cómo la corriente directa máxima permitida disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente, lo cual es crítico para la gestión térmica. La curva de Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Fig.3) muestra la característica IV del diodo. La curva de Intensidad Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente (Fig.4) demuestra cómo la salida óptica disminuye con el aumento de la temperatura. La curva de Intensidad Radiante Relativa vs. Corriente Directa (Fig.5) muestra la relación no lineal entre la corriente de excitación y la salida de luz. Finalmente, el Diagrama de Radiación (Fig.6) es un gráfico polar que representa visualmente el ángulo de visión de 18 grados.

4. Información Mecánica y de Empaquetado

4.1 Dimensiones del Contorno y del Encapsulado

El dispositivo se ajusta a un encapsulado estándar EIA. El dibujo del contorno proporciona dimensiones críticas para el diseño de la huella en la PCB y la integración mecánica. Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros con una tolerancia general de ±0.15mm a menos que se especifique lo contrario. La orientación de visión lateral está claramente indicada.

4.2 Diseño de las Almohadillas de Soldadura

Se proporciona un diseño recomendado de almohadillas de soldadura para garantizar la formación confiable de las uniones durante la soldadura por reflujo u onda. Las dimensiones están optimizadas para el encapsulado y ayudan a prevenir el efecto "tombstoning" o una mala humectación. Se recomienda un espesor de plantilla metálica de 0.12mm (5 mils) para la aplicación de la pasta de soldar.

4.3 Empaquetado en Cinta y Carrete

El componente se suministra en cinta portadora de 8mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, compatible con equipos estándar de colocación automática pick-and-place. Cada carrete contiene 1500 piezas. Las especificaciones de empaquetado, incluidas las dimensiones del bolsillo, el ancho de la cinta y el tamaño del núcleo del carrete, siguen los estándares ANSI/EIA 481-1-A-1994. La cinta se sella con una cinta de cubierta para proteger los componentes de la humedad y la contaminación.

5. Guías de Montaje y Manipulación

5.1 Proceso de Soldadura

El dispositivo es compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo, particularmente para aleaciones de soldadura sin plomo (Pb-free). Se proporciona una sugerencia detallada del perfil de reflujo, enfatizando una temperatura pico que no exceda los 260°C durante un máximo de 10 segundos. El perfil incluye etapas de precalentamiento para minimizar el choque térmico. Para soldadura manual, se recomienda una temperatura del soldador por debajo de 300°C durante un máximo de 3 segundos por terminal. Las guías subrayan que el perfil final debe caracterizarse para el diseño específico de la PCB, los componentes y la pasta de soldar utilizada.

5.2 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

El componente tiene un Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) de 3. Cuando la bolsa original a prueba de humedad con desecante no está abierta, debe almacenarse a ≤30°C y ≤90% HR y usarse dentro de un año. Una vez abierta la bolsa, los componentes deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% HR. Si se exponen a condiciones ambientales por más de una semana (168 horas), se requiere un horneado a 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para evitar el agrietamiento tipo "palomita de maíz" durante el reflujo.

5.3 Limpieza y Método de Excitación

Si es necesaria la limpieza después de soldar, solo deben usarse solventes a base de alcohol como el alcohol isopropílico. El documento enfatiza que los LED son dispositivos operados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme al excitar múltiples LED en paralelo, se debe colocar una resistencia limitadora de corriente individual en serie con cada LED. Esto compensa las variaciones menores en el voltaje directo (V_F) entre dispositivos individuales.

6. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

6.1 Escenarios de Aplicación Típicos

La aplicación principal es como emisor infrarrojo en mandos a distancia de consumo para televisores, sistemas de audio y decodificadores. Su longitud de onda de 940nm es casi invisible para el ojo humano, reduciendo la contaminación lumínica percibida. También es adecuado para enlaces de transmisión de datos infrarrojos de corto alcance, sensores de sistemas de seguridad (por ejemplo, detectores de interrupción de haz) y automatización industrial donde se necesita señalización sin contacto. El encapsulado de visión lateral es ventajoso cuando el haz IR necesita emitirse paralelo a la superficie de la PCB, como en aplicaciones de detección en bordes o dentro de dispositivos delgados.

6.2 Consideraciones de Diseño

Los diseñadores deben considerar lo siguiente:Gestión Térmica:Se debe respetar la reducción de la corriente directa máxima con el aumento de la temperatura ambiente (Fig.2) para garantizar la longevidad.Excitación de Corriente:Es obligatorio una fuente de corriente constante o una fuente de voltaje con una resistencia en serie. Excitar con una simple fuente de voltaje conducirá a una fuga térmica y falla.Alineación Óptica:El estrecho ángulo de visión de 18° requiere una alineación precisa con el fotodetector receptor o la ruta de transmisión prevista.Diseño de la PCB:Siga las dimensiones recomendadas de las almohadillas de soldadura para garantizar una estabilidad mecánica adecuada y la fiabilidad de la unión soldada.

6.3 Comparación y Selección

En comparación con los LED IR redondos estándar de 5mm o 3mm, este encapsulado SMT de visión lateral ahorra espacio vertical. En comparación con emisores de ángulo más amplio, su haz estrecho proporciona mayor intensidad en el eje, lo que es beneficioso para un mayor alcance o un menor consumo de energía. La longitud de onda de 940nm, frente a la más común de 850nm, ofrece menos resplandor rojo visible, lo cual es deseable en aplicaciones de consumo. Los diseñadores deben seleccionar este componente cuando el diseño requiera una fuente IR de montaje superficial, de emisión lateral con un haz focalizado para control remoto o detección de proximidad.

7. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda pico (λ_Peak) y la longitud de onda dominante (λ_d)?

R: La longitud de onda pico es la longitud de onda a la cual la potencia óptica emitida es máxima (940nm para este dispositivo). La longitud de onda dominante se deriva de la percepción del color y es menos relevante para dispositivos IR monocromáticos; es más crítica para los LED visibles.

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

R: No. Un pin de microcontrolador típicamente no puede suministrar 20mA de manera segura o consistente. Debes usar un interruptor de transistor (por ejemplo, NPN o MOSFET) controlado por el microcontrolador para manejar la corriente del LED, e incluir siempre una resistencia limitadora de corriente en serie.

P: ¿Por qué es tan estricta la condición de almacenamiento después de abrir la bolsa?

R: El encapsulado de plástico absorbe humedad. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede vaporizarse rápidamente, causando deslaminación interna o "efecto palomita de maíz", lo que agrieta el componente y lo destruye. El proceso de horneado elimina esta humedad absorbida.

P: ¿Cómo calculo el valor de la resistencia en serie?

R: Usa la Ley de Ohm: R = (V_supply- V_F) / I_F. Por ejemplo, con una fuente de alimentación de 5V, un V_Ftípico de 1.3V, y una I_Fdeseada de 20mA: R = (5 - 1.3) / 0.02 = 185 Ohmios. Usa el siguiente valor estándar (por ejemplo, 180 o 200 Ohmios) y asegúrate de que la potencia nominal de la resistencia sea suficiente (P = I²* R).

8. Principios Técnicos y Tendencias

8.1 Principio de Funcionamiento

Un Diodo Emisor de Infrarrojos (IRED) opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones de la región n y los huecos de la región p se inyectan en la región de la unión. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía en forma de fotones. La longitud de onda de estos fotones está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor. El Arseniuro de Galio (GaAs) tiene una banda prohibida que corresponde a la radiación infrarroja, específicamente alrededor de 940nm en este dispositivo. El encapsulado de visión lateral incorpora una lente de epoxi moldeada que da forma a la luz emitida en el ángulo de visión especificado.

8.2 Tendencias de la Industria

La tendencia en los componentes IR discretos es hacia una mayor eficiencia (más salida radiante por unidad de entrada eléctrica), tamaños de encapsulado más pequeños para permitir la miniaturización de los dispositivos finales, y una mayor compatibilidad con protocolos de transmisión de datos de alta velocidad para aplicaciones como IrDA. También hay un enfoque en mejorar la fiabilidad y consistencia para los mercados automotriz e industrial. La integración del emisor con un circuito de excitación o un fotodetector en un solo módulo es otra tendencia común, simplificando el diseño para los usuarios finales. El cambio hacia materiales y procesos sin plomo y compatibles con RoHS, como se ve en este componente, es un estándar universal de la industria.