Hoja de Datos del Emisor y Detector IR LTE-R38386AS-S - Longitud de Onda 850nm - Potencia 3.6W - Voltaje Directo 3.1V - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un componente infrarrojo (IR) discreto diseñado para aplicaciones que requieren una fuente de luz fiable y capacidad de detección. El dispositivo integra un emisor y un detector infrarrojo, operando a una longitud de onda pico de 850 nanómetros. Está diseñado para aplicaciones de alto rendimiento que demandan una salida robusta y un funcionamiento consistente.

La ventaja principal de este componente radica en su combinación de un emisor infrarrojo de alta potencia con un detector compatible en un solo encapsulado. Esta integración simplifica el diseño para aplicaciones de detección por reflexión o de proximidad. El emisor se caracteriza por una alta intensidad radiante y un amplio ángulo de visión, mientras que el detector proporciona la sensibilidad necesaria para la recepción de la señal. El producto cumple con las regulaciones ambientales, siendo un producto RoHS y Verde.

El mercado objetivo incluye aplicaciones en sistemas de control remoto, transmisión inalámbrica de datos de corto alcance, sistemas de seguridad y alarma, y diversas formas de detección en electrónica industrial o de consumo donde se prefiere la tecnología infrarroja.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites y debe evitarse para un rendimiento fiable a largo plazo.

• Disipación de Potencia (Pd):3.6 Vatios. Esta es la cantidad máxima de potencia que el dispositivo puede disipar como calor a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder esto hará que la temperatura de unión aumente excesivamente.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):5 Amperios. Esta es la corriente máxima permitida en condiciones pulsadas (300 pulsos por segundo, ancho de pulso de 10μs). Es significativamente mayor que la clasificación en DC, aprovechando la capacidad térmica transitoria del dispositivo.
• Corriente Directa en DC (I_F):1 Amperio. La corriente directa continua máxima que el emisor puede manejar.
• Voltaje Inverso (V_R):5 Voltios. Aplicar un voltaje inverso mayor que este puede romper la unión del semiconductor.
• Resistencia Térmica (R_θJ):9 K/W. Este parámetro indica la eficacia con la que el calor viaja desde la unión del semiconductor al ambiente. Un valor más bajo significa una mejor disipación de calor.
• Rango de Temperatura de Operación:-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente en el que se especifica que el dispositivo funciona correctamente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-55°C a +100°C.
• Condición de Soldadura por Infrarrojos:El encapsulado puede soportar una temperatura máxima de reflujo de 260°C durante un máximo de 10 segundos.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se miden bajo condiciones estándar de prueba (Ta=25°C) y representan el rendimiento típico del dispositivo.

• Intensidad Radiante (I_E):630 mW/sr (Típico) a I_F=1A. Mide la potencia óptica emitida por unidad de ángulo sólido a lo largo del eje central, indicando el brillo de la fuente.
• Flujo Radiante Total (Φ_e):1340 mW (Típico) a I_F=1A. Esta es la potencia óptica total emitida en todas las direcciones.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):850 nm (Típico). La longitud de onda a la cual la potencia de salida óptica es máxima.
• Ancho de Media Línea Espectral (Δλ):50 nm (Típico). El ancho del espectro de emisión a la mitad de la intensidad máxima, indicando la pureza espectral.
• Voltaje Directo (V_F):3.1 V (Típico), con un rango de 2.5V a 3.6V a I_F=1A. La caída de voltaje a través del dispositivo cuando conduce la corriente especificada.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (Máximo) a V_R=5V. La pequeña corriente de fuga cuando el dispositivo está polarizado inversamente.
• Tiempo de Subida/Bajada (t_r/t_f):30 ns (Típico). El tiempo requerido para que la salida óptica suba del 10% al 90% de su valor máximo (o baje del 90% al 10%). Esto determina la velocidad máxima de modulación.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):90 grados (Típico). El ángulo total en el cual la intensidad radiante es la mitad del valor en el centro (0°). Un ángulo amplio es beneficioso para aplicaciones de cobertura amplia.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características que son cruciales para entender el comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables.

3.1 Distribución Espectral

La curva de distribución espectral muestra la intensidad radiante relativa en función de la longitud de onda. Para este dispositivo, el pico está centrado en 850nm con un ancho medio típico de 50nm. Esta característica es importante para emparejar con la sensibilidad espectral del detector asociado o para asegurar la compatibilidad con filtros ópticos en el sistema.

3.2 Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva de reducción de potencia ilustra cómo la corriente directa continua máxima permitida disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. Para evitar exceder la temperatura máxima de unión, la corriente de accionamiento debe reducirse cuando se opera en ambientes de alta temperatura. La curva típicamente muestra una disminución lineal desde la corriente nominal a 25°C hasta cero en la temperatura máxima de unión.

3.3 Corriente Directa vs. Voltaje Directo

La curva I-V muestra la relación exponencial entre la corriente directa y el voltaje directo. El V_Ftípico de 3.1V a 1A es un parámetro clave para diseñar el circuito de accionamiento y calcular la disipación de potencia (P_d= V_F* I_F).

3.4 Intensidad Radiante Relativa vs. Corriente Directa y Temperatura

Estas curvas muestran cómo la potencia de salida óptica cambia con la corriente de accionamiento y la temperatura ambiente. La salida típicamente aumenta linealmente con la corriente hasta cierto punto, pero la eficiencia puede caer a corrientes muy altas debido al calentamiento. La salida también disminuye a medida que la temperatura aumenta debido a la reducción de la eficiencia cuántica interna.

3.5 Diagrama de Radiación

El patrón de radiación polar representa visualmente el ángulo de visión. El diagrama confirma el medio ángulo de 90 grados, mostrando la intensidad relativa en varios ángulos fuera del eje. Esto es crítico para diseñar la óptica y alinear el emisor y el detector en un sistema.

4. Información Mecánica y del Encapsulado

4.1 Dimensiones de Contorno

El dispositivo se suministra en un encapsulado de montaje superficial. El dibujo de contorno especifica todas las dimensiones físicas críticas, incluyendo longitud, anchura, altura, espaciado de los terminales y posición de la ventana óptica. Las tolerancias son típicamente ±0.1mm a menos que se indique lo contrario. Es esencial consultar este dibujo para el diseño de la huella en la PCB.

4.2 Dimensiones Sugeridas para las Pistas de Soldadura

Se proporciona un patrón de pistas (huella) recomendado para la PCB. Esto incluye el tamaño, la forma y el espaciado de las pistas para asegurar la formación confiable de las uniones de soldadura durante la soldadura por reflujo y para proporcionar una resistencia mecánica adecuada. Seguir estas recomendaciones ayuda a prevenir el efecto "tombstoning" y las malas conexiones de soldadura.

4.3 Identificación de Polaridad

El cátodo está claramente marcado en el dibujo del encapsulado. Se debe observar la polaridad correcta durante el montaje para evitar daños en el dispositivo. El embalaje en cinta y carrete proporcionado también mantiene una orientación consistente para la colocación automatizada.

5. Guías de Soldadura y Montaje

5.1 Condiciones de Almacenamiento

El dispositivo es sensible a la humedad. Los paquetes sin abrir deben almacenarse a ≤30°C y ≤90% HR, con un período de uso recomendado de un año. Una vez abierta la bolsa anti-humedad, los componentes deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% HR. Si se exponen al aire ambiente durante más de una semana, se requiere un secado a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" durante el reflujo.

5.2 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se recomienda un perfil de reflujo conforme a JEDEC. Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento:150–200°C durante un máximo de 120 segundos para calentar gradualmente la placa y activar el fundente.
• Temperatura Pico:260°C máximo. El tiempo por encima de 260°C debe minimizarse.
• Tiempo en el Pico:10 segundos máximo. El dispositivo puede soportar este perfil un máximo de dos veces.

El perfil específico debe caracterizarse para el diseño real de la PCB, la pasta de soldar y el horno utilizados.

5.3 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, la temperatura de la punta del soldador no debe exceder los 300°C, y el tiempo de contacto debe limitarse a 3 segundos por unión. Esto debe realizarse solo una vez.

5.4 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, solo deben usarse solventes a base de alcohol como el alcohol isopropílico. Deben evitarse limpiadores químicos agresivos o fuertes.

6. Información de Embalaje y Pedido

6.1 Especificaciones de la Cinta y el Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora con relieve enrollada en carretes de 7 pulgadas. Cada carrete contiene 600 piezas. El embalaje cumple con los estándares ANSI/EIA 481-1-A-1994. La cinta tiene un sello de cubierta para proteger los componentes, y las especificaciones permiten un máximo de dos componentes faltantes consecutivos en un carrete.

6.2 Número de Parte

El número de parte base es LTE-R38386AS-S. Este número debe usarse para pedidos e identificación.

7. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El dispositivo está destinado a equipos electrónicos ordinarios. Para accionar el emisor, es un dispositivo operado por corriente.Circuito Modelo (A)es muy recomendado: se debe colocar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada LED cuando varios dispositivos estén conectados en paralelo. Esto asegura la uniformidad de intensidad compensando las variaciones naturales en el voltaje directo (V_F) entre LEDs individuales.Circuito Modelo (B), donde los LEDs se conectan directamente en paralelo sin resistencias individuales, no se recomienda ya que puede llevar a una discrepancia significativa de brillo y a una posible absorción excesiva de corriente por el LED con el V_F.

más bajo.

• 7.2 Consideraciones de DiseñoGestión Térmica:
• Con una disipación de potencia de hasta 3.6W, un diseño térmico adecuado en la PCB es crucial. Utilice un área de cobre suficiente (pads térmicos) conectada a los terminales del dispositivo para conducir el calor lejos de la unión.Selección de la Corriente de Accionamiento:
• Elija la corriente de operación basándose en la intensidad radiante requerida y en la reducción de potencia térmica para la temperatura ambiente máxima de la aplicación. No exceda la corriente continua máxima absoluta de 1A.Alineación Óptica:
• Para aplicaciones de detección por reflexión que usen tanto el emisor como el detector, se necesita un diseño mecánico cuidadoso para alinear el campo de visión del detector con el área iluminada del emisor.Ruido Eléctrico:

Para el lado del detector, considere el potencial de ruido por luz ambiente. La hoja de datos menciona que se pueden proporcionar fotodiodos/transistores con filtros para este propósito, aunque no se especifica si este detector en particular incluye uno.

7.3 Limitaciones de Aplicación

El dispositivo no está diseñado para aplicaciones donde un fallo podría poner en peligro la vida o la salud, como en aviación, control de transporte, sistemas médicos o de seguridad crítica. Para tales aplicaciones, se requiere consultar con el fabricante antes de su integración en el diseño.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

• Si bien esta hoja de datos no proporciona una comparación directa con otros números de parte, se pueden inferir las características diferenciadoras clave de este componente:Solución Integrada:
• Combina emisor y detector, reduciendo el número de componentes y simplificando la alineación óptica en comparación con la adquisición de componentes separados.Alta Potencia:
• La intensidad radiante de 630 mW/sr y la clasificación de disipación de potencia de 3.6W indican un dispositivo de alta salida adecuado para aplicaciones que requieren mayor alcance o señal más fuerte.Alta Velocidad:
• El tiempo de subida/bajada de 30 ns permite una modulación de alta frecuencia para transmisión de datos rápida o operación pulsada.Amplio Ángulo de Visión:

El medio ángulo de 90 grados proporciona una cobertura amplia, útil en detección de proximidad o aplicaciones donde la alineación es menos crítica.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo accionar este LED a 1A continuamente?

R: Sí, pero solo si la temperatura ambiente es de 25°C o inferior, y ha implementado un disipador de calor suficiente para mantener la temperatura de unión dentro de los límites. A temperaturas ambiente más altas, la corriente debe reducirse según la curva proporcionada.

P: ¿Cuál es la diferencia entre Intensidad Radiante y Flujo Radiante Total?

R: La Intensidad Radiante (mW/sr) mide la potencia por ángulo sólido en una dirección específica (típicamente en el eje). El Flujo Radiante Total (mW) mide la suma de la potencia óptica emitida en todas las direcciones. El primero es relevante para aplicaciones enfocadas, el segundo para la salida total de luz.

P: ¿Por qué es necesaria una resistencia en serie para cada LED en paralelo?_FR: Los LEDs tienen un coeficiente de temperatura negativo para V_Fy variaciones de fabricación. Sin resistencias individuales, el LED con el V

ligeramente más bajo consumirá una cantidad desproporcionada de corriente, lo que lleva a un brillo desigual y a una posible fuga térmica en ese dispositivo.

P: ¿Cómo interpreto la condición de soldadura de 260°C durante 10 segundos?

R: Esto significa que el encapsulado del dispositivo puede sobrevivir a las altas temperaturas de la soldadura por reflujo sin plomo. Su perfil de horno debe diseñarse de modo que la temperatura del cuerpo del componente no exceda los 260°C, y el tiempo transcurrido dentro de unos pocos grados de ese pico sea inferior a 10 segundos.

10. Ejemplo de Aplicación Práctica

Caso de Diseño: Sensor de Proximidad para un Grifo Automático

En esta aplicación, el emisor y el detector se montan uno al lado del otro detrás de una ventana resistente al agua. El emisor envía constantemente un haz infrarrojo de 850nm. Cuando se coloca una mano bajo el grifo, la luz infrarroja se refleja en la mano y vuelve al detector. El microcontrolador que monitorea la salida del detector ve un aumento significativo en la señal, activando la apertura de la válvula de agua.

1. Pasos de Diseño:Circuito de Accionamiento:

2. Use el Circuito Modelo (A). Una fuente de corriente constante o una fuente de voltaje con una resistencia en serie establece la corriente del emisor a, por ejemplo, 500mA para proporcionar una señal fuerte mientras se mantiene bien dentro de los límites.Interfaz del Detector:

3. El fotodetector (probablemente un fototransistor en este encapsulado) se conectará en una configuración de emisor común con una resistencia de pull-up. El voltaje en el colector caerá cuando se detecte luz IR.Diseño de la PCB:

4. Siga el diseño de pistas sugerido. Incluya una zona de cobre generosa conectada a los pines de tierra del dispositivo para la disipación de calor. Mantenga las trazas de detección analógica alejadas de las líneas digitales ruidosas.Óptica/Mecánica:

5. Diseñe la carcasa para que el cono de 90 grados del emisor y el campo de visión del detector se superpongan en la zona de detección deseada (por ejemplo, a 5-15cm de la cabeza del grifo).Software:

Implemente filtrado en el microcontrolador para distinguir la señal reflejada del ruido IR ambiental (por ejemplo, de la luz solar o calentadores).

11. Principio de Funcionamiento

El dispositivo contiene dos elementos principales:Emisor Infrarrojo (IRED):

Este es típicamente un diodo semiconductor de Arseniuro de Galio (GaAs) o Arseniuro de Galio y Aluminio (AlGaAs). Cuando está polarizado directamente, los electrones y huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones. La composición del material (AlGaAs) está diseñada para producir fotones con una longitud de onda alrededor de 850nm, que está en el espectro del infrarrojo cercano, invisible para el ojo humano.Detector Infrarrojo:

Este es un fotodiodo o fototransistor hecho de silicio u otros materiales semiconductores sensibles a la luz infrarroja. Cuando los fotones con suficiente energía golpean el área activa del detector, generan pares electrón-hueco. En un fotodiodo, esto crea una fotocorriente proporcional a la intensidad de la luz cuando está polarizado inversamente. En un fototransistor, la fotocorriente actúa como una corriente de base, causando que fluya una corriente de colector mucho mayor, proporcionando ganancia interna.

12. Tendencias Tecnológicas

Los componentes infrarrojos continúan evolucionando en varias direcciones relevantes para esta categoría de producto:Mayor Eficiencia:

La investigación continua en ciencia de materiales tiene como objetivo mejorar la eficiencia de conversión eléctrica-óptica (potencia óptica de salida / potencia eléctrica de entrada) de los IREDs, reduciendo la generación de calor y el consumo de energía para la misma salida óptica.Mayor Velocidad:

La demanda de transmisión de datos más rápida en electrónica de consumo (por ejemplo, protocolos de asociación de datos IR) impulsa el desarrollo de dispositivos con tiempos de subida/bajada aún más cortos, permitiendo comunicaciones de mayor ancho de banda.Miniaturización:

La tendencia hacia dispositivos electrónicos más pequeños impulsa componentes con huellas de encapsulado cada vez más pequeñas mientras se mantiene o mejora el rendimiento.Integración: