Hoja de Datos Técnica del Emisor y Detector Infrarrojo LTE-R38386AS-ZF - Longitud de Onda 850nm - Corriente Directa 1A - Tensión Máxima 3.6V - Disipación de Potencia 3.6W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas de un componente infrarrojo discreto diseñado para aplicaciones que requieren alta potencia, alta velocidad y ángulos de visión amplios. El dispositivo es un emisor infrarrojo que opera a una longitud de onda pico de 850nm, fabricado con tecnología AlGaAs para un rendimiento de alta velocidad. Forma parte de una línea de productos más amplia que incluye varios emisores y detectores infrarrojos, como IREDs de GaAs de 940nm, Fotodiodos PIN y Fototransistores. El componente está diseñado para cumplir con la normativa RoHS y está clasificado como Producto Ecológico.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de este componente incluyen una fuente de luz LED de alta potencia, alto rendimiento con una larga vida operativa y la capacidad de manejar corrientes de excitación elevadas. Estas características lo hacen adecuado para aplicaciones infrarrojas exigentes. Los mercados y aplicaciones objetivo se encuentran principalmente en la electrónica de consumo e industrial, específicamente donde se requiere señalización infrarroja confiable.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos clave del dispositivo, según se especifica en condiciones de prueba estándar (TA=25°C).

2.1 Límites Absolutos Máximos

El dispositivo está diseñado para operar dentro de límites estrictos para garantizar la fiabilidad y prevenir daños. La disipación de potencia máxima es de 3.6 Vatios. Puede manejar una corriente directa pico de 5 Amperios en condiciones pulsadas (300 pulsos por segundo, ancho de pulso de 10μs) y una corriente directa continua de 1 Amperio. La tensión inversa máxima permitida es de 5 Voltios. La resistencia térmica desde la unión se especifica en 9 K/W, lo cual es crítico para el diseño de gestión térmica. 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. El componente puede soportar soldadura por infrarrojos a 260°C durante un máximo de 10 segundos.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Bajo una condición de prueba de corriente directa de 1A (IF), el dispositivo exhibe una intensidad radiante (IE) con un valor típico de 320 mW/sr y un mínimo de 200 mW/sr. El flujo radiante total (Фe) es típicamente de 1270 mW. La longitud de onda de emisión pico (λPeak) es de 850 nm, con un ancho de media línea espectral (Δλ) de 50 nm, definiendo su ancho de banda óptica. La tensión directa (VF) varía entre 2.5V (mín.) y 3.6V (máx.), con un valor típico de 3.1V a 1A. La corriente inversa (IR) es un máximo de 10 μA a una tensión inversa (VR) de 5V. Los tiempos de subida y bajada de la señal (Tr/Tf) son típicamente de 30 nanosegundos (medidos del 10% al 90%). El ángulo de visión (2θ1/2) es de 150 grados, donde θ1/2 es el ángulo fuera del eje donde la intensidad radiante es la mitad del valor en el eje central.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varias curvas características típicas que son esenciales para el diseño de circuitos y la predicción del rendimiento en condiciones variables.

3.1 Distribución Espectral

La Figura 1 muestra la intensidad radiante relativa en función de la longitud de onda. La curva está centrada en 850 nm, confirmando la longitud de onda de emisión pico, con el ancho de media línea de 50 nm que indica la dispersión espectral de la luz infrarroja emitida.

3.2 Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente

La Figura 2 ilustra la relación entre la corriente directa permitida y la temperatura ambiente. Esta curva de reducción de potencia es crucial para determinar la corriente de operación segura máxima a temperaturas elevadas y evitar superar el límite de temperatura de la unión.

3.3 Corriente Directa vs. Tensión Directa

La Figura 3 presenta la curva característica IV (Corriente-Tensión). Muestra la relación no lineal, típica de los diodos, y se utiliza para calcular la disipación de potencia (Vf * If) y diseñar el circuito limitador de corriente apropiado.

3.4 Intensidad Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente y Corriente Directa

Las Figuras 4 y 5 representan cómo la potencia óptica de salida (relativa a su valor en IF=1A) cambia con la temperatura ambiente y la corriente directa, respectivamente. Estos gráficos ayudan a los diseñadores a comprender las variaciones de eficiencia y la estabilidad de la salida bajo diferentes condiciones de operación.

3.5 Patrón de Radiación

La Figura 6 es un diagrama polar de radiación que muestra la distribución espacial de la luz infrarroja emitida. El lóbulo amplio y suave confirma el ángulo de visión de 150 grados, lo cual es importante para aplicaciones que requieren una cobertura amplia o tolerancia en la alineación.

4. Información Mecánica y de Empaquetado

4.1 Dimensiones de Contorno

El documento proporciona un dibujo mecánico detallado del componente. Todas las dimensiones se especifican en milímetros, con una tolerancia estándar de ±0.1 mm a menos que se indique lo contrario. El dibujo incluye las características clave necesarias para el diseño de la huella en la PCB y la integración mecánica.

4.2 Dimensiones Sugeridas para las Pistas de Soldadura

Se proporciona un patrón de pistas recomendado para la PCB (disposición de las pistas de soldadura) para garantizar la correcta formación de la unión de soldadura, la estabilidad mecánica y el rendimiento térmico durante el proceso de montaje. Se recomienda seguir estas dimensiones para una fabricación confiable.

4.3 Identificación de Polaridad

El cátodo está claramente marcado en el diagrama de dimensiones del encapsulado. La orientación correcta de la polaridad durante el montaje es esencial para que el dispositivo funcione.

5. Guías de Soldadura y Montaje

El manejo y montaje adecuados son críticos para mantener la fiabilidad y el rendimiento del dispositivo.

5.1 Condiciones de Almacenamiento

Para paquetes sellados, el almacenamiento debe ser a 30°C o menos y 90% de Humedad Relativa (HR) o menos, con un período de uso recomendado de un año. Para paquetes abiertos, el ambiente no debe superar los 30°C o el 60% de HR. Los componentes retirados de su embalaje original deben soldarse por reflujo dentro de una semana. Para un almacenamiento más prolongado fuera del embalaje original, se recomienda almacenar en un contenedor sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno. Los componentes almacenados fuera del embalaje por más de una semana deben secarse a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de la soldadura.

5.2 Limpieza

Si es necesaria la limpieza, solo deben usarse disolventes a base de alcohol, como alcohol isopropílico.

5.3 Parámetros de Soldadura

Se proporcionan condiciones de soldadura detalladas para los procesos de soldadura por reflujo y soldadura manual. Para soldadura por reflujo: precalentamiento a 150–200°C durante un máximo de 120 segundos, con una temperatura pico que no exceda los 260°C durante un máximo de 10 segundos (se permiten un máximo de dos ciclos de reflujo). Para el uso de soldador de hierro: una temperatura máxima de 300°C durante un máximo de 3 segundos por terminal. El documento hace referencia a perfiles estándar JEDEC como base para la configuración del proceso y enfatiza la necesidad de caracterización específica de la placa debido a variaciones en el diseño, pastas y equipos.

6. Información de Empaquetado y Pedido

6.1 Dimensiones del Empaquetado en Cinta y Carrete

El componente se suministra en carretes de 7 pulgadas, con 600 piezas por carrete. El empaquetado cumple con las especificaciones ANSI/EIA 481-1-A-1994. Se proporcionan dimensiones detalladas para la cinta portadora y el carrete. Las notas especifican que los huecos vacíos de componentes se sellan con cinta de cubierta y que se permite un máximo de dos piezas faltantes consecutivas.

7. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Uso Previsto y Precauciones

El dispositivo está destinado a equipos electrónicos ordinarios en aplicaciones de oficina, comunicaciones y domésticas. Se requiere consulta previa antes de su uso en aplicaciones donde se necesita una fiabilidad excepcional, especialmente donde un fallo podría poner en peligro la vida o la salud (por ejemplo, aviación, sistemas médicos, dispositivos de seguridad).

7.2 Diseño del Circuito de Excitación

Dado que un LED es un dispositivo operado por corriente, se debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada LED cuando se conectan múltiples dispositivos en paralelo. Esta práctica, ilustrada como "Modelo de Circuito (A)" en la hoja de datos, es esencial para garantizar la uniformidad de intensidad en todos los LEDs. El circuito alternativo sin resistencias individuales ("Modelo de Circuito (B)") puede resultar en variaciones de brillo debido a la distribución natural de la tensión directa (Vf) entre los LEDs, causando un desequilibrio de corriente.

7.3 Gestión Térmica

Dada la clasificación de disipación de potencia de 3.6W y una resistencia térmica (Rθj) de 9 K/W, es necesaria una gestión térmica efectiva en la PCB. Los diseñadores deben asegurar un área de cobre o disipación de calor adecuada para mantener la temperatura de la unión dentro de límites seguros, especialmente cuando se opera a corrientes altas o en temperaturas ambiente elevadas, como lo indica la curva de reducción de potencia.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Este IRED de AlGaAs de 850nm está posicionado para aplicaciones de alta velocidad. En comparación con los IREDs estándar de GaAs de 940nm utilizados a menudo en controles remotos, la longitud de onda de 850nm puede ofrecer un mejor rendimiento con detectores basados en silicio (que tienen mayor sensibilidad alrededor de 800-900nm) y se usa comúnmente en sistemas de transmisión de datos y vigilancia. La alta potencia de salida (320 mW/sr típico) y la velocidad de conmutación rápida (30 ns típico) son diferenciadores clave para aplicaciones que requieren señales fuertes o altas tasas de datos.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la diferencia entre la intensidad radiante (mW/sr) y el flujo radiante total (mW)?

R: La intensidad radiante mide la potencia óptica emitida por unidad de ángulo sólido (estereorradián) a lo largo del eje central, indicando cuán concentrado está el haz. El flujo radiante total es la potencia óptica integrada emitida en todas las direcciones. El amplio ángulo de visión de 150° de este dispositivo significa que su flujo total es significativamente mayor de lo que sugeriría su intensidad axial para un emisor de ángulo estrecho.

P: ¿Puedo excitar este LED con una fuente de tensión constante?

R: No es recomendable. Los LED requieren control de corriente. La tensión directa (Vf) tiene un rango (2.5V a 3.6V). Una fuente de tensión constante configurada dentro de este rango podría llevar a una variación excesiva de corriente entre unidades, potencialmente sobreexcitando algunas y causando brillo inconsistente o daños. Utilice siempre una resistencia en serie o un controlador de corriente constante.

P: ¿Cómo interpreto el ángulo de visión de 150 grados (2θ1/2)?

R: El ángulo de visión es el ángulo total donde la intensidad es al menos la mitad de la intensidad pico (en el eje). Por lo tanto, θ1/2 es de 75 grados desde el eje. La luz se emite con una intensidad útil a través de este cono muy amplio de 150 grados.

10. Ejemplos de Casos de Diseño y Uso

Caso 1: Sensor de Proximidad / Detección de Objetos:El emisor puede emparejarse con un detector separado de fototransistor o fotodiodo. El amplio ángulo de visión simplifica la alineación. Un objeto que pasa entre el emisor y el detector interrumpe el haz, activando una señal de detección. La alta potencia permite distancias de detección más largas o funcionamiento en entornos con cierto ruido IR ambiental.

Caso 2: Enlace de Datos Infrarrojos Simple:El rápido tiempo de subida/bajada de 30 ns permite modularlo a altas frecuencias (hasta el rango de MHz), adecuado para transmisión de datos inalámbrica de corto alcance. Al excitarlo con una corriente modulada desde un microcontrolador o un CI codificador, y usando un circuito receptor sintonizado con un fotodiodo, se puede establecer un enlace de comunicación serie básico.

Caso 3: Matriz de Múltiples Emisores para Iluminación:Para aplicaciones que requieren iluminación de área en el espectro infrarrojo (por ejemplo, para cámaras de CCTV con visión nocturna), se pueden disponer múltiples unidades en una PCB. El circuito de excitación debe incluir resistencias limitadoras de corriente individuales para cada emisor (según el Circuito A) para garantizar una salida uniforme en toda la matriz a pesar de las variaciones de Vf.

11. Principio de Operación

Este dispositivo es un Diodo Emisor de Infrarrojos (IRED). Opera según el principio de electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. Cuando se aplica una corriente directa, los electrones y huecos se recombinan en la región activa (hecha de AlGaAs), liberando energía en forma de fotones. La composición específica del material (AlGaAs) y la estructura están diseñadas para que el ancho de banda prohibida corresponda a una longitud de onda de fotón de 850 nanómetros, que se encuentra en la región del infrarrojo cercano del espectro electromagnético, invisible para el ojo humano pero detectable por sensores basados en silicio.

12. Tendencias y Contexto de la Industria

Los componentes infrarrojos continúan evolucionando hacia una mayor eficiencia, mayor velocidad y mayor integración. Las tendencias incluyen el desarrollo de VCSELs (Láseres de Emisión Superficial de Cavidad Vertical) para una comunicación de datos más precisa y de alta velocidad (por ejemplo, en LiDAR y enlaces de datos ópticos) y la integración de emisores con controladores y detectores con amplificadores en módulos únicos. Sin embargo, los componentes discretos como este IRED siguen siendo vitales por su rentabilidad, flexibilidad de diseño y fiabilidad en una amplia gama de aplicaciones establecidas y emergentes, desde la electrónica de consumo hasta la automatización industrial y los sensores IoT. El enfoque en el cumplimiento de RoHS y Productos Ecológicos refleja el cambio generalizado de la industria hacia una fabricación consciente del medio ambiente.