Hoja de Datos del Emisor Infrarrojo LTE-4238R - Carcasa Transparente - Longitud de Onda Pico 880nm - Tensión Directa 1.8V - Documento Técnico en Español

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

El LTE-4238R es un emisor infrarrojo (IR) miniatura y de bajo coste, diseñado para aplicaciones optoelectrónicas. Su función principal es emitir luz infrarroja a una longitud de onda específica, típicamente para su uso en sistemas de detección, sensado y comunicación donde se requiere una fuente de luz invisible. El dispositivo está encapsulado en una carcasa plástica transparente de tipo "end-looking", que permite una transmisión de luz eficiente. Una ventaja clave de este componente es su compatibilidad mecánica y espectral con series específicas de fototransistores (como la serie LTR-3208), lo que simplifica el diseño de pares emisor-receptor y garantiza un rendimiento óptimo en aplicaciones de sensado. Esto lo hace adecuado para mercados que involucran detección de objetos, sensado de proximidad, interruptores sin contacto y enlaces de datos ópticos básicos.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen las condiciones más allá de las cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. El LTE-4238R puede disipar hasta 150 mW de potencia. Soporta una corriente directa de pico de 2 Amperios en condiciones pulsadas (300 pulsos por segundo, ancho de pulso de 10 microsegundos), mientras que la corriente directa continua máxima es de 100 mA. El dispositivo puede soportar una tensión inversa de hasta 5 Voltios. El rango de temperatura de operación es de -40°C a +85°C, y puede almacenarse en entornos de -55°C a +100°C. Para el montaje, los terminales pueden soldarse a 260°C durante un máximo de 5 segundos, siempre que el punto de soldadura esté al menos a 1,6 mm del cuerpo de la carcasa.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se especifican a una temperatura ambiente (T_A) de 25°C y una corriente directa de prueba (I_F) de 20mA, que sirve como punto de operación estándar. La intensidad radiante (I_E), una medida de la potencia óptica emitida por ángulo sólido, tiene un valor típico de 4,81 mW/sr. La incidencia radiante en la apertura (E_e), que representa la densidad de potencia, es típicamente de 0,64 mW/cm². El dispositivo emite luz a una longitud de onda pico (λ_Peak) de 880 nanómetros, que se encuentra en el espectro del infrarrojo cercano. El ancho de banda espectral, definido como la anchura a media altura (Δλ), es de 50 nm, lo que indica la dispersión de longitudes de onda alrededor del pico. La tensión directa (V_F) típicamente varía de 1,3V a 1,8V a 20mA. La corriente inversa (I_R) es un máximo de 100 µA cuando se aplica una polarización inversa de 5V. El ángulo de visión (2θ_1/2), donde la intensidad radiante cae a la mitad de su valor máximo, es de 20 grados, definiendo un haz relativamente estrecho.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que los dispositivos son "SELECCIONADOS SEGÚN RANGOS ESPECÍFICOS DE INTENSIDAD EN LÍNEA E INTENSIDAD RADIANTE". Esto implica un proceso de clasificación o "binning" basado en parámetros ópticos de salida medidos. Aunque en este extracto no se enumeran códigos de clasificación específicos, el "binning" típico para estos emisores implica agrupar componentes según su intensidad radiante (I_E) y, a veces, su tensión directa (V_F) para garantizar la consistencia del rendimiento en la aplicación. Los diseñadores deben consultar al fabricante para obtener las especificaciones detalladas de clasificación y así seleccionar las piezas que cumplan con los requisitos precisos de intensidad para su aplicación.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varias curvas características típicas. La Figura 1 muestra la Distribución Espectral, graficando la intensidad radiante relativa frente a la longitud de onda. Confirma el pico en 880nm y la anchura a media altura de 50nm. La Figura 2 ilustra la relación entre la Corriente Directa y la Temperatura Ambiente, mostrando cómo la corriente continua máxima permitida disminuye al aumentar la temperatura para mantenerse dentro del límite de disipación de potencia. La Figura 3 es la curva de Corriente Directa frente a Tensión Directa (curva I-V), que demuestra la característica exponencial del diodo. La Figura 4 muestra cómo la Intensidad Radiante Relativa varía con la Temperatura Ambiente, mostrando típicamente una disminución en la salida al aumentar la temperatura. La Figura 5 grafica la Intensidad Radiante Relativa frente a la Corriente Directa, mostrando la relación casi lineal entre la corriente de excitación y la salida de luz dentro del rango de operación. Finalmente, la Figura 6 es el Diagrama de Radiación, un gráfico polar que representa la distribución espacial de la luz emitida, confirmando el ángulo de visión de 20 grados.

5. Información Mecánica y de Carcasa

5.1 Dimensiones de la Carcasa

El dispositivo utiliza una carcasa plástica miniatura de tipo "end-looking". Las notas dimensionales clave incluyen: todas las dimensiones están en milímetros (con pulgadas entre paréntesis), la tolerancia estándar es de ±0,25 mm a menos que se especifique lo contrario, la protuberancia máxima de la resina bajo la brida es de 1,0 mm, y el espaciado de los terminales se mide en el punto donde estos salen de la carcasa. El dibujo dimensional exacto está referenciado pero no se detalla completamente en el texto proporcionado.

5.2 Identificación de Polaridad

Para un LED infrarrojo, el terminal más largo es típicamente el ánodo (positivo), y el terminal más corto es el cátodo (negativo). La carcasa también puede tener un lado plano u otra marca cerca del cátodo. Se debe observar la polaridad correcta durante el montaje del circuito para evitar daños.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

El límite absoluto máximo especifica la temperatura de soldadura de los terminales: 260°C durante un máximo de 5 segundos, con la condición de que esto se aplique al menos a 1,6 mm (0,063") del cuerpo de la carcasa. Esto es crítico para prevenir daños térmicos al chip semiconductor y al encapsulado plástico. Para soldadura por reflujo, se recomienda un perfil estándar con una temperatura máxima que no exceda los 260°C y un control cuidadoso del tiempo por encima del punto líquido. El dispositivo debe almacenarse en un entorno seco y antiestático antes de su uso. La información del nivel de sensibilidad a la humedad (MSL), si es aplicable, debe obtenerse del fabricante.

7. Información de Embalaje y Pedido

El número de pieza es LTE-4238R. La hoja de datos hace referencia a un número de especificación (DS-50-98-0043) y una revisión (C). Los detalles específicos de embalaje (por ejemplo, dimensiones de la cinta y carrete, cantidad por carrete) no se proporcionan en este extracto. Los códigos "BNS-OD-C131/A4" y "BNS-OD-FC001/A4" probablemente se refieren a números de control de documentos internos. Para realizar un pedido, se utiliza el número de pieza base LTE-4238R, y cualquier código de clasificación o selección especial se añadiría según el sistema del fabricante.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

El LTE-4238R es ideal para aplicaciones que requieren una fuente IR compatible. Su uso principal es en conjunto con un fototransistor espectralmente compatible (como la serie LTR-3208) para formar un interruptor óptico o un sensor de objetos por reflexión. Las aplicaciones comunes incluyen detección de papel en impresoras y fotocopiadoras, sensado de ranuras o bordes, conteo de objetos, detección de proximidad en electrodomésticos e interruptores simples sin contacto. La carcasa transparente lo hace adecuado para aplicaciones donde el emisor podría ser visible, aunque la luz de 880nm es en gran parte invisible para el ojo humano.

8.2 Consideraciones de Diseño

1. Limitación de Corriente:Un LED IR es un dispositivo controlado por corriente. Siempre utilice una resistencia limitadora de corriente en serie, calculada en base a la tensión de alimentación (V_CC), la tensión directa del LED (V_F~1,8V máx.) y la corriente directa deseada (I_F). No exceda la corriente continua nominal de 100mA. Para operación pulsada, asegúrese de que el ancho de pulso y el ciclo de trabajo se mantengan dentro de los límites especificados para evitar sobrecalentamiento.
2. Gestión Térmica:No se debe exceder la potencia de disipación nominal de 150 mW. A temperaturas ambiente más altas, reduzca la corriente directa máxima permitida como se muestra en las curvas características.
3. Alineación Óptica:Para el mejor rendimiento en un sistema de sensor emparejado, asegure una alineación mecánica precisa entre el emisor y el detector. El estrecho ángulo de visión de 20 grados ayuda a la direccionalidad pero requiere una colocación cuidadosa.
4. Inmunidad a la Luz Ambiente:Aunque el fotodetector compatible ayuda, diseñar pantallas ópticas o utilizar señales IR moduladas puede mejorar la inmunidad a la interferencia de la luz ambiente en aplicaciones de sensado.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La característica diferenciadora clave del LTE-4238R es su compatibilidad mecánica y espectral explícita con una serie específica de fototransistores. Esto garantiza una eficiencia de acoplamiento óptima y simplifica el proceso de diseño para sensores ópticos, ya que la pareja está caracterizada para funcionar junta. En comparación con emisores IR genéricos, esta compatibilidad puede conducir a una mayor sensibilidad, un mayor alcance o un rendimiento más consistente en la aplicación final. La carcasa transparente ofrece una eficiencia de transmisión ligeramente mayor en comparación con las carcasas tintadas, maximizando la salida de luz. Su tamaño miniatura lo hace adecuado para diseños con espacio limitado.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P: ¿Cuál es el propósito de que la longitud de onda pico sea de 880nm?
R: 880nm está en el rango del infrarrojo cercano. Es invisible para el ojo humano, lo que lo hace discreto para aplicaciones de sensado. También se alinea bien con la sensibilidad pico de los fotodetectores de silicio (como los fototransistores), asegurando una detección eficiente.

P: ¿Puedo excitar este LED directamente desde un pin de un microcontrolador?
R: Depende de la capacidad de suministro de corriente del pin. Un pin típico de MCU puede suministrar 20-25mA, lo cual está dentro del rango de operación. Sin embargo, DEBE incluir una resistencia limitadora de corriente en serie. Nunca conecte un LED directamente a una fuente de voltaje o a un pin sin control de corriente.

P: ¿Cómo interpreto el "Ángulo de Visión" de 20 grados?
R: Este es el ángulo total en el cual la intensidad de la luz emitida es al menos la mitad de su valor máximo (en el eje). Un ángulo de 20 grados es relativamente estrecho, produciendo un haz más enfocado en comparación con los emisores de gran ángulo. Esto es beneficioso para aplicaciones de largo alcance o de alineación precisa.

P: ¿Qué significa "espectralmente compatible"?
R: Significa que el espectro de emisión del LTE-4238R (centrado en 880nm) está diseñado para superponerse de manera óptima con la curva de respuesta espectral del fototransistor especificado. Esto maximiza la cantidad de luz emitida que el detector puede realmente "ver" y convertir en una señal eléctrica.

11. Ejemplos Prácticos de Diseño y Uso

Ejemplo 1: Sensor de Detección de Objetos:Coloque el LTE-4238R y su fototransistor compatible enfrentados a través de una brecha. Cuando un objeto pasa por la brecha, interrumpe el haz IR, causando que la salida del fototransistor cambie. Este circuito simple puede usarse para contar objetos en una cinta transportadora o detectar la presencia de papel en una bandeja de impresora. La corriente a través del LED puede establecerse en 20mA usando una resistencia: R = (V_CC- V_F) / I_F. Para una alimentación de 5V y V_Fde 1,6V, R = (5 - 1,6) / 0,02 = 170 Ohmios (use una resistencia estándar de 180 Ohmios).

Ejemplo 2: Sensor Reflectivo:Monte el emisor y el detector uno al lado del otro, apuntando a un punto común. La luz IR del emisor se refleja en una superficie (como un objeto blanco o una cinta reflectante) y es detectada por el fototransistor. Esta configuración puede detectar la proximidad de un objeto o leer patrones codificados. El estrecho ángulo de visión ayuda a minimizar la diafonía entre el emisor y el detector en esta configuración cercana.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Un emisor infrarrojo como el LTE-4238R es un diodo semiconductor. Cuando se polariza en directa (tensión positiva aplicada al ánodo respecto al cátodo), los electrones y los huecos se recombinan en la región activa del material semiconductor (típicamente basado en arseniuro de galio, GaAs). Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (partículas de luz). La composición y estructura específica del material semiconductor determinan la longitud de onda de los fotones emitidos, que en este caso está centrada en 880nm en el espectro infrarrojo. La carcasa epoxi transparente encapsula y protege el chip semiconductor mientras permite que la luz generada escape eficientemente.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

Los emisores infrarrojos siguen siendo componentes fundamentales en la optoelectrónica. Las tendencias en este campo incluyen el desarrollo de emisores con mayor intensidad radiante y eficiencia en carcasas más pequeñas, permitiendo sensores más potentes o de mayor alcance. También hay un movimiento hacia carcasas de dispositivo de montaje superficial (SMD) para el montaje automatizado, aunque las carcasas de orificio pasante como esta todavía se usan ampliamente para prototipos y ciertas aplicaciones. La integración es otra tendencia, con módulos combinados emisor-detector que se vuelven más comunes, simplificando aún más el diseño del sistema. El principio subyacente de la electroluminiscencia en semiconductores está bien establecido, pero los avances en ciencia de materiales continúan mejorando el rendimiento, la fiabilidad y la rentabilidad.