Hoja de Datos del Emisor Infrarrojo LTE-4208 - Longitud de Onda 940nm - Carcasa T-1 3/4 - Voltaje Inverso 5V - Disipación de Potencia 100mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie LTE-4208 es un diodo emisor de infrarrojos de alta potencia radiante, diseñado para aplicaciones que requieren una emisión IR fiable y eficiente. Funcionando con una longitud de onda pico de 940nm, este dispositivo se aloja en una carcasa estándar T-1 3/4 con lente transparente, lo que lo hace adecuado para diversos sistemas de detección y sensado.

1.1 Características Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales del LTE-4208 incluyen su alta intensidad radiante, lente transparente para una emisión sin obstrucciones y su coincidencia espectral con fototransistores correspondientes como la serie LTR-3208, lo cual es crucial para un rendimiento óptimo del receptor. Es un producto libre de plomo y compatible con RoHS. Sus principales aplicaciones son en sistemas de detección de humo y circuitos emisores de infrarrojos de propósito general donde se requieren señales IR pulsadas precisas.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

2.1 Especificaciones Máximas Absolutas

Estas especificaciones definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente al dispositivo. No son para operación continua.

• Disipación de Potencia (Pd):100 mW. Esta es la pérdida de potencia máxima permitida dentro del dispositivo, principalmente como calor, calculada a partir del voltaje y corriente directos.
• Corriente Directa Pico (I_FP):3 A en condiciones pulsadas (300 pps, ancho de pulso de 10µs). Esta alta capacidad de corriente permite pulsos de corta duración y muy brillantes para sensado de largo alcance.
• Corriente Directa Continua (I_F):50 mA. La corriente DC máxima para una operación continua confiable.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:-40°C a +85°C y -55°C a +100°C, respectivamente, lo que indica un componente robusto para entornos industriales.
• Temperatura de Soldadura de Terminales:260°C durante 5 segundos a 1.6mm del cuerpo, definiendo el perfil térmico para soldadura manual o por ola.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a 25°C.

• Intensidad Radiante (I_E):El parámetro óptico de salida principal, medido en mW/sr (miliwatts por estereorradián). Se especifica a través de múltiples códigos BIN (de A a D4) con valores mínimos y típicos, permitiendo la selección basada en la potencia de salida requerida. Por ejemplo, el BIN A ofrece 3.31-7.22 mW/sr, mientras que el BIN D4 ofrece 15.72 mW/sr (Mín.).
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_Pico):940 nm. Esto está en el espectro del infrarrojo cercano, invisible para el ojo humano, y es una longitud de onda común para controles remotos y sensores, ya que evita la interferencia de la luz ambiental.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):50 nm. Esto define el ancho de banda de la luz emitida; un ancho de banda más estrecho indicaría una fuente más monocromática.
• Voltaje Directo (V_F):1.6 V (Típ.) a I_F=20mA. Esta es la caída de voltaje a través del diodo cuando conduce, importante para el diseño del circuito de excitación.
• Corriente Inversa (I_R):100 µA (Máx.) a V_R=5V. Un parámetro de fuga; la hoja de datos señala explícitamente que esta condición es solo para prueba y que el dispositivo no es para operación inversa.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):20 grados. Este haz angosto concentra la intensidad radiante en un haz dirigido, ideal para aplicaciones de sensado dirigido.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El LTE-4208 emplea un sistema de clasificación por intensidad radiante. Los componentes se prueban y clasifican en diferentes grupos de rendimiento (BINs) según su salida radiante medida a una corriente de prueba estándar de 20mA. Esto permite a los diseñadores seleccionar piezas con una salida óptica mínima garantizada para su aplicación, asegurando consistencia en el rendimiento del sistema, especialmente cuando se usan múltiples emisores. Los bins van desde A (salida más baja) hasta D4 (salida más alta). Los diseñadores deben especificar el código BIN requerido al realizar el pedido para garantizar el nivel de potencia óptica.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varios gráficos clave para el análisis de diseño.

4.1 Distribución Espectral (Fig.1)

Esta curva muestra la intensidad radiante relativa en función de la longitud de onda, centrada alrededor del pico de 940nm con el ancho medio definido de 50nm. Confirma que la emisión está dentro de la banda IR prevista.

4.2 Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente (Fig.2)

Esta curva de reducción de potencia muestra cómo la corriente directa continua máxima permitida disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. A 85°C, la corriente máxima es significativamente menor que a 25°C, crucial para la gestión térmica en el diseño.

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

La curva característica I-V estándar de un diodo. Muestra la relación exponencial, con el V_Ftípico de 1.6V a 20mA marcado. Esta curva es esencial para diseñar la resistencia limitadora de corriente en serie con el LED.

4.4 Intensidad Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente (Fig.4) y vs. Corriente Directa (Fig.5)

La Fig.4 ilustra la dependencia de la salida óptica con la temperatura, mostrando típicamente una disminución en la eficiencia a medida que sube la temperatura. La Fig.5 muestra la relación sub-lineal entre la corriente de excitación y la salida de luz; duplicar la corriente no duplica la salida, un rasgo común en los LEDs.

4.5 Diagrama de Radiación (Fig.6)

5. Información Mecánica y de Empaquetado

El dispositivo utiliza un encapsulado de orificio pasante T-1 3/4 (5mm). El dibujo de contorno especifica dimensiones clave que incluyen el diámetro de los terminales, el diámetro de la lente y la altura total. Notas críticas incluyen: todas las dimensiones en mm, una tolerancia de ±0.25mm, una protuberancia máxima de la resina bajo la brida de 1.0mm, y que el espaciado de terminales se mide en el punto de emergencia de los terminales desde el encapsulado. La polaridad típicamente se indica por un terminal de ánodo más largo o un punto plano en la brida del encapsulado.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Almacenamiento

Los componentes deben almacenarse a <30°C y <70% HR. Después de abrir la bolsa sensible a la humedad, deben usarse dentro de los 3 meses en un ambiente controlado (<25°C, <60% HR) para prevenir la oxidación de los terminales, lo que afecta la soldabilidad.

6.2 Limpieza

Solo se recomiendan solventes a base de alcohol como alcohol isopropílico (IPA).

6.3 Formado de Terminales

Las curvas deben hacerse al menos a 3mm de la base de la lente. La base no puede usarse como punto de apoyo. El formado debe hacerse a temperatura ambiente y antes de soldar.

6.4 Soldadura

Se especifican dos métodos con límites estrictos para prevenir daños térmicos:

Soldadura de Terminales:
Máx. 350°C durante 3 segundos, con el punto de soldadura no más cerca de 1.6mm de la base de la lente.Soldadura por Ola:
Precalentar a máx. 100°C durante 60s, ola de soldadura a máx. 260°C durante 5s, con el punto de inmersión no más bajo de 1.6mm desde la base.Advertencia Crítica:
La lente NUNCA debe sumergirse en soldadura. El reflujo IR NO es adecuado para este encapsulado de orificio pasante. El calor o tiempo excesivo puede deformar la lente o destruir el LED.7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Detectores de Humo:

• Se utiliza en detectores de humo fotoeléctricos donde el haz IR emitido es dispersado por partículas de humo hacia un receptor.Sensado de Proximidad y Objetos:
• Emparejado con un fototransistor compatible (ej., LTR-3208) en configuraciones de sensado por interrupción o reflexión.Automatización Industrial:
• Para conteo de objetos, sensado de posición y detección de bordes.7.2 Consideraciones de Diseño y Método de Excitación

Los LEDs son dispositivos excitados por corriente. Para asegurar un brillo uniforme al excitar múltiples LEDs en paralelo, es

obligatoriousar una resistencia limitadora de corriente individual en serie con cada LED (Modelo de Circuito A). No se recomienda usar una sola resistencia para un arreglo en paralelo (Modelo de Circuito B) debido a las variaciones en el voltaje directo (V) de los LEDs individuales, lo que lleva a una distribución desigual de corriente y, por tanto, a un brillo desigual. El valor de la resistencia se calcula usando R = (V_Fde alimentación_{- V}) / I_F7.3 Protección contra ESD (Descarga Electroestática)_F.

Los LEDs infrarrojos son sensibles a la ESD. Las precauciones obligatorias incluyen: usar pulseras y estaciones de trabajo conectadas a tierra, emplear ionizadores para neutralizar la estática en las lentes de plástico, y asegurar que todo el personal que maneje los dispositivos esté capacitado en ESD. La hoja de datos proporciona una lista de verificación detallada para áreas libres de estática.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Los diferenciadores clave del LTE-4208 son su alta capacidad de corriente pulsada (3A), que permite una potencia radiante instantánea muy alta para operación pulsada de largo alcance o inmune al ruido, y su emparejamiento específico con la serie de fototransistores LTR-3208. El estrecho ángulo de visión de 20 grados proporciona una mayor intensidad en el eje en comparación con emisores de ángulo más amplio, haciéndolo más adecuado para aplicaciones de haz dirigido. La clara estructura de clasificación permite un rendimiento óptico predecible.

9. Preguntas Frecuentes Basadas en Parámetros Técnicos

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

R: No. Debes usar una resistencia limitadora de corriente en serie. Por ejemplo, con una fuente de 5V, un V
de 1.6V, y una I_Fdeseada de 20mA, la resistencia sería (5V - 1.6V) / 0.02A = 170 Ohmios (usar una resistencia estándar de 180 Ohmios)._FP: ¿Cuál es el propósito del código BIN?

R: Garantiza una intensidad radiante mínima. Para una aplicación crítica como un detector de humo donde la fuerza de la señal es vital, especificar un BIN más alto (ej., D2) asegura un haz IR más fuerte en comparación con un BIN más bajo (ej., A).
P: ¿Por qué el ángulo de visión es tan estrecho?

R: Un haz estrecho concentra la potencia óptica en un ángulo sólido más pequeño, aumentando la intensidad a lo largo del eje central. Esto mejora la relación señal-ruido en aplicaciones de sensado dirigido y permite distancias de sensado más largas.
P: ¿Puedo usarlo para operación de onda continua (CW) a su corriente pico?

R: No. La especificación de 3A es solo para operación pulsada (pulsos de 10µs). La corriente continua máxima es de 50mA. Exceder la especificación continua sobrecalentará y dañará el dispositivo.
10. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un Contador de Objetos Tipo Ranura.

Un emisor IR LTE-4208 se coloca en un lado de una ranura, y un fototransistor LTR-3208 se coloca directamente opuesto. Cuando no hay objeto en la ranura, el haz IR golpea el receptor, generando una señal alta. Cuando un objeto pasa, interrumpe el haz, haciendo que la señal del receptor caiga. La alta capacidad de corriente pulsada del LTE-4208 permite al diseñador pulsar el LED a una corriente alta (ej., 1A) durante duraciones muy cortas. Esto crea un destello muy brillante que puede superar el ruido IR ambiental, aumentando la fiabilidad del sistema. El diseñador selecciona LEDs BIN C para asegurar una fuerza de haz suficiente a través del espacio. Se usan resistencias individuales de 10 Ohmios en serie con cada LED en un arreglo multi-sensor para asegurar una corriente consistente. El ensamblaje sigue las guías de soldadura para prevenir daños térmicos durante el montaje del PCB.
11. Introducción al Principio

Un Diodo Emisor de Infrarrojos (IRED) es un diodo semiconductor de unión p-n que emite luz infrarroja incoherente cuando se polariza en directa. Los electrones se recombinan con huecos dentro del dispositivo, liberando energía en forma de fotones. La longitud de onda de estos fotones está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor utilizado (ej., variantes de Arseniuro de Galio para 940nm). El encapsulado T-1 3/4 aloja el chip semiconductor, proporciona protección mecánica e incorpora una lente de epoxi que da forma al haz de luz emitido (en este caso, a un patrón de 20 grados).

12. Tendencias de Desarrollo

El campo de los emisores infrarrojos continúa evolucionando hacia una mayor eficiencia (más potencia radiante por vatio eléctrico), mayor velocidad para aplicaciones de comunicación de datos y una mayor integración. Las tendencias incluyen el desarrollo de encapsulados de dispositivo de montaje superficial (SMD) para ensamblaje automatizado, arreglos de múltiples chips para mayor potencia de salida y dispositivos con anchos espectrales aún más estrechos para aplicaciones específicas de detección de gases. También hay un impulso hacia voltajes de operación más bajos para ser compatibles con los circuitos digitales modernos de bajo voltaje. El principio fundamental de la electroluminiscencia en una unión semiconductor permanece constante, pero la ciencia de materiales y la tecnología de encapsulado son los motores clave del avance.

The field of infrared emitters continues to evolve towards higher efficiency (more radiant power per electrical watt), higher speed for data communication applications, and increased integration. Trends include the development of surface-mount device (SMD) packages for automated assembly, multi-chip arrays for higher power output, and devices with even narrower spectral widths for specific gas sensing applications. There is also a drive towards lower operating voltages to be compatible with modern low-voltage digital circuits. The fundamental principle of electroluminescence in a semiconductor junction remains constant, but material science and packaging technology are the key drivers of advancement.