Hoja de Datos del Emisor Infrarrojo LTE-C9901 - Longitud de Onda 940nm - Paquete 5mm - Voltaje Directo 1.4V - Disipación de Potencia 100mW - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

El LTE-C9901 es un componente emisor infrarrojo discreto diseñado para aplicaciones de montaje superficial. Forma parte de una amplia gama de soluciones infrarrojas destinadas a aplicaciones que requieren una emisión infrarroja fiable y de alto rendimiento. El dispositivo opera a una longitud de onda pico de 940nm, ideal para minimizar la interferencia de luz visible y comúnmente utilizado en electrónica de consumo y sensado industrial.

Las ventajas principales de este componente incluyen su compatibilidad con equipos de colocación automática y procesos de soldadura por reflujo infrarrojo, lo que lo hace adecuado para fabricación en gran volumen. Su diseño de vista superior con lente transparente proporciona un patrón de radiación amplio. El producto cumple con los estándares RoHS y de producto ecológico, garantizando responsabilidad medioambiental.

El mercado objetivo para este emisor infrarrojo incluye fabricantes de unidades de control remoto para electrónica de consumo (televisores, sistemas de audio, aires acondicionados), sistemas de transmisión de datos inalámbricos por infrarrojos, alarmas de seguridad y diversas aplicaciones de sensores infrarrojos montados en PCB donde se requiere comunicación o detección con luz no visible.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El parámetro óptico clave es la Intensidad Radiante (I_E), especificada con un valor típico de 8.0 mW/sr a una corriente directa (I_F) de 20mA, con un mínimo de 5.0 y un máximo de 10.0 mW/sr. Se aplica una tolerancia de ±15% a la medición de prueba de I_E. La longitud de onda de emisión pico (λ_Pico) es de 940nm, ubicándola en el espectro del infrarrojo cercano. El ancho medio de línea espectral (Δλ) es de 50nm, definiendo el ancho de banda de la luz emitida. El ángulo de visión (2θ_1/2) es de 65 grados, donde θ_1/2es el ángulo fuera del eje en el que la intensidad radiante cae a la mitad de su valor axial. Este ángulo amplio es adecuado para aplicaciones que requieren una amplia cobertura.

2.2 Características Eléctricas

El voltaje directo (V_F) es típicamente de 1.4V a I_F= 20mA. La corriente inversa (I_R) se especifica con un máximo de 10 μA cuando se aplica un voltaje inverso (V_R) de 5V. Estos parámetros son cruciales para el diseño del circuito, particularmente para calcular los valores de las resistencias en serie y garantizar una polarización adecuada.

2.3 Clasificaciones Absolutas Máximas y Gestión Térmica

El dispositivo tiene una disipación de potencia máxima de 100 mW. La corriente directa en DC no debe exceder los 60 mA. Para operación pulsada, se permite una corriente directa pico de 600 mA bajo condiciones específicas (300 pulsos por segundo, ancho de pulso de 10 μs). El voltaje inverso máximo es de 5V. 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. Exceder estas clasificaciones puede causar daño permanente. El dispositivo puede soportar soldadura por reflujo infrarrojo con una temperatura pico de 260°C durante un máximo de 10 segundos, lo cual es estándar para procesos de ensamblaje sin plomo (Pb-free).

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características típicas esenciales para los ingenieros de diseño. La curva de Corriente Directa vs. Voltaje Directo (I-V) muestra la relación exponencial, crítica para determinar el punto de operación y los efectos térmicos. La curva de Intensidad Radiante Relativa vs. Corriente Directa demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, ayudando a optimizar la corriente de excitación para la salida deseada. La curva de Intensidad Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente muestra la dependencia de la salida con la temperatura, vital para aplicaciones que operan en condiciones ambientales variables. El Diagrama de Radiación representa gráficamente la distribución espacial de la luz infrarroja emitida, confirmando el ángulo de visión de 65 grados. Finalmente, la curva de Distribución Espectral ilustra la concentración de potencia emitida alrededor de la longitud de onda pico de 940nm.

4. Información Mecánica y del Paquete

4.1 Dimensiones de Contorno

El componente está alojado en un paquete estándar EIA. Todas las dimensiones críticas, incluyendo el tamaño del cuerpo, el espaciado de las patillas y la altura total, se proporcionan en el dibujo de contorno. Las tolerancias son típicamente de ±0.1mm a menos que se especifique lo contrario. El paquete está diseñado para emisión de vista superior.

4.2 Diseño de Pads de Soldadura y Polaridad

Se proporcionan las dimensiones recomendadas para los pads de soldadura para garantizar una unión de soldadura fiable y una alineación adecuada durante el reflujo. El ánodo y el cátodo se identifican claramente en el diagrama de huella. Adherirse a estas dimensiones de pad es crucial para prevenir el efecto "tombstoning" y asegurar una buena conexión térmica y eléctrica.

5. Guías de Soldadura y Ensamblaje

5.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se incluye una sugerencia detallada para un perfil de reflujo IR adecuado para procesos sin plomo. Los parámetros clave incluyen una zona de precalentamiento (150-200°C), un tiempo de precalentamiento (máx. 120 segundos), una temperatura pico (máx. 260°C) y un tiempo por encima del líquido (máx. 10 segundos). El perfil se basa en estándares JEDEC para garantizar la fiabilidad del componente. Se enfatiza que el perfil real debe caracterizarse para el diseño específico de PCB, la pasta de soldar y el horno utilizados.

5.2 Soldadura Manual y Limpieza

Si es necesaria la soldadura manual, la temperatura del soldador no debe exceder los 300°C, y el tiempo de contacto debe limitarse a 3 segundos por pad. Para la limpieza, solo se recomiendan disolventes a base de alcohol como el alcohol isopropílico.

5.3 Precauciones de Almacenamiento y Manipulación

Para el embalaje original sin abrir, a prueba de humedad con desecante, el dispositivo debe almacenarse a ≤30°C y ≤90% de Humedad Relativa (HR) y usarse dentro de un año. Una vez abierto el embalaje original, las condiciones de almacenamiento deben ser ≤30°C y ≤60% HR. Los componentes expuestos a condiciones ambientales durante más de una semana deben secarse en horno a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el efecto "palomitas" durante el reflujo.

6. Información de Empaquetado y Pedido

El dispositivo se suministra en cinta portadora de 8mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, compatible con máquinas automáticas pick-and-place. Cada carrete contiene 3000 piezas. El empaquetado sigue las especificaciones ANSI/EIA 481-1-A-1994. Los bolsillos vacíos de componentes se sellan con una cinta de cubierta superior. El número máximo permitido de piezas faltantes consecutivas en la cinta es de dos.

7. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Un emisor infrarrojo es un dispositivo operado por corriente. Para garantizar una intensidad uniforme al excitar múltiples LEDs en paralelo, se recomienda encarecidamente usar una resistencia limitadora de corriente individual en serie con cada LED (Circuito A), en lugar de compartir una sola resistencia para múltiples LEDs (Circuito B). Esto compensa las ligeras variaciones en el voltaje directo (V_F) de los emisores individuales. El valor de la resistencia en serie (R_S) se puede calcular usando la fórmula: R_S= (V_CC- V_F) / I_F, donde V_CCes el voltaje de alimentación, V_Fes el voltaje directo del LED a la corriente deseada I_F.

7.2 Alcance y Limitaciones de la Aplicación

Este componente está destinado a equipos electrónicos ordinarios como equipos de oficina, dispositivos de comunicación y electrodomésticos. No está diseñado ni calificado para aplicaciones donde la alta fiabilidad es crítica para la vida o la seguridad (por ejemplo, aviación, soporte vital médico, sistemas de seguridad en el transporte) sin consulta previa y calificación específica.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs visibles estándar, la longitud de onda de 940nm es invisible para el ojo humano, lo que la hace ideal para operación discreta. El ángulo de visión de 65 grados ofrece un buen equilibrio entre concentración del haz y área de cobertura. El paquete SMD y la compatibilidad con la soldadura por reflujo proporcionan una ventaja significativa sobre los LEDs infrarrojos de orificio pasante en líneas de ensamblaje modernas y automatizadas, reduciendo el costo de fabricación y el espacio en la placa.

9. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es el propósito de la longitud de onda de 940nm?

R: 940nm está en el espectro del infrarrojo cercano. Es en gran parte invisible para el ojo humano, reduciendo la contaminación lumínica en la aplicación. También está bien emparejada con la sensibilidad de los fotodiodos y fototransistores de silicio comúnmente utilizados como receptores.

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

R: No. Un pin de microcontrolador típicamente no puede suministrar o absorber suficiente corriente (60mA máx. en DC para este LED) y carece de margen de voltaje. Debes usar un circuito excitador, como un interruptor de transistor, con una resistencia limitadora de corriente en serie como se describe en las notas de aplicación.

P: ¿Por qué es necesario el secado en horno si el paquete ha estado abierto más de una semana?

R: Los paquetes SMD de plástico pueden absorber humedad del aire. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede vaporizarse rápidamente, causando delaminación interna, grietas o el efecto "palomitas", lo que destruye el componente. El secado en horno elimina esta humedad absorbida.

10. Ejemplos Prácticos de Diseño y Uso

Ejemplo 1: Transmisor de Control Remoto Simple.El LTE-C9901 puede usarse como elemento transmisor en un control remoto IR. Un microcontrolador genera una señal modulada (por ejemplo, portadora de 38kHz) que conmuta un transistor que excita el LED. La resistencia en serie se calcula en base al voltaje de la batería (por ejemplo, 3V) y la corriente de pulso deseada (por ejemplo, 50mA), usando el V_Ftípico de 1.4V.

Ejemplo 2: Sensor de Proximidad.Emparejado con un fototransistor, el emisor puede crear un sensor de objeto reflectante. El emisor proyecta luz IR, y un objeto en proximidad refleja parte de esa luz de vuelta al fototransistor. El cambio en la salida del fototransistor indica la presencia del objeto. El ángulo de visión de 65 grados del emisor ayuda a cubrir un área de detección razonable.

11. Principio de Funcionamiento

Un emisor infrarrojo es un diodo semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones y huecos se recombinan en la región activa (hecha de materiales como GaAs o AlGaAs), liberando energía en forma de fotones. La composición específica del material (en este caso, resultando en un pico de 940nm) determina la longitud de onda (color) de la luz emitida. La intensidad radiante es directamente proporcional a la corriente directa en el rango normal de operación.

12. Tendencias de la Industria

La tendencia en componentes infrarrojos es hacia una mayor eficiencia (más salida radiante por unidad de entrada eléctrica), tamaños de paquete más pequeños para diseños de PCB más densos y una mayor integración. Esto incluye dispositivos con excitadores incorporados, salida modulada o pares emisor-sensor combinados en un solo paquete. También existe un impulso continuo para mejorar la fiabilidad y el rendimiento en rangos de temperatura más amplios para satisfacer las demandas de aplicaciones automotrices e industriales. El cambio hacia la fabricación sin plomo y conforme a RoHS, como se ve en este componente, es un estándar universal en la industria electrónica.