Hoja de Datos del Emisor y Detector Infrarrojo LTE-C9501-E-T - Longitud de Onda Pico 940nm - Ángulo de Visión 20 Grados - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un componente infrarrojo (IR) discreto diseñado para aplicaciones de montaje superficial. El dispositivo combina la funcionalidad de un emisor y un detector infrarrojo, dirigido a soluciones que requieren transmisión y recepción confiable de señales IR. Sus ventajas principales incluyen compatibilidad con procesos de montaje automatizado, cumplimiento de los estándares RoHS y producto ecológico, e idoneidad para fabricación en volumen mediante soldadura por reflujo infrarrojo. Los mercados objetivo principales incluyen electrónica de consumo para sistemas de control remoto, aplicaciones industriales para transmisión inalámbrica de datos y sistemas de seguridad para funciones de alarma y detección.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

Todos los valores se especifican a una temperatura ambiente (TA) de 25°C. Exceder estos límites puede causar daños permanentes.

• Disipación de Potencia (Pd):100 mW máximo.
• Corriente Directa de Pico (IFP):800 mA máximo en condiciones pulsadas (300 pps, ancho de pulso de 10 μs).
• Corriente Directa en CC (IF):60 mA máximo de corriente continua.
• Tensión Inversa (VR):5 V máximo.
• Rango de Temperatura de Operación (Topr):-40°C a +85°C.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-55°C a +100°C.
• Condición de Soldadura Infrarroja:Temperatura máxima de pico de 260°C durante 10 segundos.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

El rendimiento típico se mide a TA=25°C a menos que se indique lo contrario.

• Intensidad Radiante (I_E):Varía de 1.0 a 6.0 mW/sr a una corriente directa (I_F) de 20mA. El valor exacto lo determina el código de clasificación (bin).
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_p):940 nm (típico). Esta longitud de onda está en el espectro del infrarrojo cercano, invisible para el ojo humano, lo que la hace ideal para controles remotos y enlaces de datos.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):50 nm (típico). Este parámetro define el ancho de banda espectral de la luz IR emitida.
• Tensión Directa (V_F):1.2V típico, con un rango de 1.1V a 1.5V a I_F=20mA.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA máximo a una tensión inversa (V_R) de 5V.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):20 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad radiante es la mitad del valor en el eje central (0°). Un ángulo de visión más estrecho resulta en una radiación más dirigida.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Los dispositivos se clasifican en grupos (bins) según su intensidad radiante medida en la condición de prueba estándar de I_F=20mA. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes con una salida óptica consistente para su aplicación.

• BIN A:Intensidad Radiante de 1.0 mW/sr (Mín) a 2.0 mW/sr (Máx).
• BIN B:Intensidad Radiante de 2.0 mW/sr (Mín) a 3.0 mW/sr (Máx).
• BIN C:Intensidad Radiante de 3.0 mW/sr (Mín) a 6.0 mW/sr (Máx).

Se aplica una tolerancia de +/-15% a la intensidad dentro de cada bin. En esta hoja de datos no se indica una clasificación separada para longitud de onda o tensión directa.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varios gráficos característicos esenciales para el diseño de circuitos y la comprensión del comportamiento del dispositivo en condiciones variables.

4.1 Distribución Espectral

La Figura 1 muestra la intensidad radiante relativa frente a la longitud de onda. La curva está centrada en 940 nm con un ancho medio típico de 50 nm, lo que confirma la pureza espectral de la luz infrarroja emitida.

4.2 Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente

La Figura 2 ilustra la reducción de la corriente directa máxima permitida a medida que aumenta la temperatura ambiente. La corriente nominal disminuye linealmente desde su valor máximo a temperaturas más bajas hasta cero a la temperatura máxima de unión, garantizando una operación confiable al prevenir la sobrecarga térmica.

4.3 Corriente Directa vs. Tensión Directa

La Figura 3 representa la curva característica IV (Corriente-Tensión). Muestra la relación exponencial típica de un diodo, con la tensión directa siendo relativamente constante (alrededor de 1.2V) en un amplio rango de corrientes de operación.

4.4 Intensidad Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente y Corriente Directa

Las Figuras 4 y 5 muestran cómo la potencia óptica de salida cambia con la temperatura y la corriente de excitación. La salida típicamente disminuye al aumentar la temperatura (Figura 4) y aumenta de forma superlineal con la corriente directa (Figura 5), destacando la importancia de una corriente de excitación estable y una gestión térmica para un rendimiento consistente.

4.5 Patrón de Radiación

La Figura 6 es un diagrama polar de radiación que muestra la distribución espacial de la luz emitida. El patrón confirma el ángulo de visión de 20 grados, con la intensidad cayendo al 50% a +/-10 grados del eje central.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones de Contorno

El componente está alojado en un paquete estándar EIA. Las dimensiones exactas se proporcionan en los dibujos de la hoja de datos, con una tolerancia general de ±0.1mm a menos que se especifique lo contrario. El paquete cuenta con una lente de plástico transparente con una configuración de vista superior.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Soldadura

Se proporciona un patrón de pistas sugerido para el diseño de PCB, con dimensiones de 1.0mm x 1.8mm para los pads. Este diseño está optimizado para una soldadura confiable y estabilidad mecánica durante el proceso de reflujo.

5.3 Identificación de Polaridad

Se aplican las marcas de polaridad estándar de diodo. El cátodo suele estar indicado en el paquete. Los diseñadores deben consultar el dibujo detallado de contorno para el esquema de marcado exacto y garantizar la orientación correcta durante el montaje.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se incluye un perfil de reflujo infrarrojo sugerido para procesos sin plomo (Pb-free). Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento:150-200°C.
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos.
• Temperatura de Pico:Máximo 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquidus:Máximo 10 segundos (recomendado para un máximo de dos ciclos de reflujo).

El perfil se basa en estándares JEDEC para garantizar la fiabilidad del componente. La hoja de datos enfatiza que el perfil óptimo depende del diseño específico del PCB, la pasta de soldar y el horno, por lo que se recomienda una caracterización a nivel de placa.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, utilice un soldador a una temperatura máxima de 300°C durante no más de 3 segundos por unión. Evite aplicar estrés mecánico excesivo al componente.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

El almacenamiento adecuado es crítico para la soldabilidad:

• Paquete Sellado:Almacenar a ≤30°C y ≤90% HR. Usar dentro de un año desde la apertura de la bolsa barrera de humedad.
• Paquete Abierto:Almacenar a ≤30°C y ≤60% HR. Los componentes deben someterse a reflujo dentro de una semana. Para un almacenamiento más prolongado, utilice un contenedor sellado con desecante o una atmósfera de nitrógeno. Los componentes almacenados fuera de la bolsa original por más de una semana requieren un horneado a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de la soldadura.

6.4 Limpieza

Si se requiere limpieza después de la soldadura, utilice únicamente solventes a base de alcohol como alcohol isopropílico. Evite el uso de limpiadores agresivos o acuosos que puedan dañar el paquete de plástico o la lente.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

El componente se suministra en cinta portadora de 8mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, compatible con equipos automáticos de pick-and-place estándar. Cada carrete contiene 2000 piezas. El embalaje cumple con los estándares ANSI/EIA 481-1-A-1994.

7.2 Desglose del Número de Modelo

El número de parte LTE-C9501-E-T identifica esta variante específica. Los sufijos "E" y "T" probablemente denotan una clasificación específica (binning), embalaje (Cinta y Carrete) u otras variaciones del producto según el sistema de codificación interno del fabricante.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El emisor IR es típicamente excitado por un transistor o un CI controlador dedicado para proporcionar la corriente pulsada necesaria (ej., para códigos de control remoto). Una resistencia limitadora de corriente en serie es obligatoria para establecer la corriente directa (I_F) al valor deseado, calculada usando (Tensión de Alimentación - V_F) / I_F. El lado del detector, si se integra un fotodiodo o fototransistor, se conectaría en una configuración polarizada inversamente con una resistencia de carga para convertir la fotocorriente en una tensión medible.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Excitación de Corriente:Operar dentro de los Valores Máximos Absolutos. Para operación continua, no exceder 60mA CC. Para operación pulsada (como en controles remotos), se permiten corrientes de pico más altas de hasta 800mA, lo que aumenta significativamente la potencia óptica instantánea y el alcance de transmisión.
• Gestión Térmica:Debe respetarse la disipación de potencia nominal de 100mW. En un PCB, asegure un área de cobre adecuada alrededor de los pads para actuar como disipador de calor, especialmente cuando se opera cerca de los valores máximos.
• Trayectoria Óptica:El ángulo de visión de 20 grados es relativamente estrecho. Alinee el emisor y el detector con precisión. Evite obstrucciones y considere el uso de lentes o guías de luz si se requiere un patrón de haz diferente.
• Rechazo de Luz Ambiente:Para aplicaciones de detección, la sensibilidad pico de 940nm ayuda a rechazar el ruido de luz visible. Para entornos con fuentes IR fuertes (como luz solar o bombillas incandescentes), pueden ser necesarias técnicas adicionales de filtrado óptico o detección de señal modulada (acoplada en CA) para mejorar la relación señal-ruido.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED IR genéricos, este componente ofrece ventajas específicas: su compatibilidad con el posicionamiento automático y la soldadura por reflujo IR agiliza la fabricación en volumen. La disponibilidad en grupos de intensidad (A, B, C) permite una consistencia de diseño. La longitud de onda de 940nm es un estándar común para controles remotos de consumo, asegurando compatibilidad con una amplia gama de receptores. La inclusión de perfiles de soldadura detallados y guías de almacenamiento demuestra un enfoque en el diseño para la fabricabilidad.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es la diferencia entre Intensidad Radiante (mW/sr) e Intensidad Luminosa (mcd)?

R: La Intensidad Radiante mide la potencia óptica total emitida por ángulo sólido, relevante para dispositivos IR. La Intensidad Luminosa mide el brillo percibido por el ojo humano, ponderado por la curva de respuesta fotópica, y se usa para LED visibles. Para este dispositivo IR, la Intensidad Radiante es la métrica correcta.

P: ¿Puedo usarlo para transmisión de datos continua?

R: Sí, pero debe operar dentro del límite de corriente directa en CC de 60mA. Para transmisión de mayor velocidad o mayor distancia, la operación pulsada (dentro del límite de pico de 800mA) es más efectiva, ya que permite una potencia óptica instantánea más alta.

P: ¿Cómo selecciono el BIN correcto?

R: Elija según la potencia óptica requerida para su presupuesto de enlace. El BIN C (3-6 mW/sr) proporciona la salida más alta y el mayor alcance. El BIN A o B puede ser suficiente para aplicaciones de corto alcance y puede ser más rentable.

P: ¿Se necesita una lente externa?

R: El dispositivo tiene una lente integrada de vista superior que proporciona un haz de 20 grados. Típicamente no se necesita una lente externa a menos que requiera colimación del haz (ángulo más estrecho) o enfoque.

11. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un transmisor simple de control remoto IR para un electrodoméstico.

Pasos de Diseño:

1. Selección de Componentes:Elija este emisor IR (ej., BIN C para buen alcance).

2. Circuito de Excitación:Use un pin GPIO de un microcontrolador para generar la señal portadora modulada (ej., 38kHz). Esta señal excita un transistor (ej., NPN) en configuración de interruptor. El colector del transistor se conecta al ánodo del emisor IR, y el cátodo a tierra. Una resistencia en serie con el emisor establece la corriente: R = (Vcc - V_CE(sat)- V_F) / I_F. Suponiendo Vcc=3.3V, V_CE(sat)=0.2V, V_F=1.2V, y la I_F deseada=100mA (pulsada), R = (3.3 - 0.2 - 1.2) / 0.1 = 19Ω (usar una resistencia estándar de 20Ω). Asegúrese de que el transistor pueda manejar la corriente de pico.

3. Diseño del PCB:Coloque el emisor en el borde del PCB. Use las dimensiones recomendadas de los pads de soldadura. Proporcione una pequeña área de cobre para disipación de calor.

4. Pruebas:Verifique la salida usando un módulo receptor IR o una cámara digital (que puede ver la luz de 940nm como un brillo púrpura tenue).

12. Principio de Funcionamiento

El dispositivo opera bajo el principio de electroluminiscencia para la sección del emisor. Cuando se aplica una corriente directa al chip semiconductor (probablemente basado en GaAs para emisión de 940nm), los electrones y huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones (luz) a una longitud de onda correspondiente a la energía de banda prohibida del material (940nm). La sección del detector, si está presente, opera bajo el principio del efecto fotoeléctrico. Los fotones infrarrojos incidentes con suficiente energía crean pares electrón-hueco en el semiconductor, generando una fotocorriente cuando se aplica una tensión de polarización inversa. Esta corriente es proporcional a la intensidad de la luz IR entrante.

13. Tendencias de la Industria

El mercado de componentes IR discretos se mantiene estable, impulsado por aplicaciones establecidas como controles remotos, detección de proximidad e interruptores ópticos. Las tendencias incluyen la integración de emisores y detectores IR en módulos más complejos con controladores y lógica incorporados (ej., módulos de sensor de proximidad con salida I2C). También hay un impulso continuo hacia una mayor eficiencia (más salida radiante por mA de corriente de excitación) y tamaños de paquete más pequeños para adaptarse a dispositivos de consumo cada vez más compactos. El énfasis en el cumplimiento de RoHS y la fabricación ecológica, como se ve en esta hoja de datos, es un estándar universal de la industria.