Hoja de Datos del Emisor y Detector Infrarrojo LTE-C9511-E - Longitud de Onda 940nm - Corriente Directa 20mA - Voltaje Directo 1.5V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un componente infrarrojo discreto diseñado para aplicaciones que requieren emisión y detección infrarroja confiable. El dispositivo es un componente de montaje superficial con una longitud de onda pico de 940nm, lo que lo hace adecuado para una variedad de sistemas optoelectrónicos.

1.1 Características

• Cumple con los estándares RoHS y Producto Verde.
• Empaquetado en cinta de 8mm en carretes de 7\" de diámetro para ensamblaje automatizado.
• Compatible con equipos de colocación automática y procesos de soldadura por reflujo infrarrojo.
• Huella de paquete estándar EIA.
• Longitud de onda de emisión pico (λp) de 940nm.
• Encapsulado plástico transparente con lente de vista superior.
• Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) 3.

1.2 Aplicaciones

• Emisor infrarrojo para unidades de control remoto.
• Sensor infrarrojo montado en PCB para detección de proximidad, transmisión de datos o alarmas de seguridad.

2. Dimensiones de Contorno

El componente se adhiere a un contorno de paquete estándar de dispositivo de montaje superficial (SMD). Todas las dimensiones principales se proporcionan en los dibujos de la hoja de datos con una tolerancia estándar de ±0.15mm a menos que se especifique lo contrario. El paquete está diseñado para una colocación y soldadura confiable en placas de circuito impreso.

3. Clasificaciones Absolutas Máximas

Estas clasificaciones definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. Todos los valores se especifican a una temperatura ambiente (TA) de 25°C.

• Disipación de Potencia (Pd):100 mW
• Corriente Directa Pico (IFP):1 A (en condiciones pulsadas: 300 pps, ancho de pulso de 10μs)
• Corriente Directa en CC (IF):50 mA
• Voltaje Inverso (VR):5 V
• 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 por Reflujo Infrarrojo:Temperatura pico máxima de 260°C durante 10 segundos.

4. Características Eléctricas y Ópticas

Los parámetros de rendimiento típicos se miden a TA=25°C bajo condiciones de prueba especificadas, proporcionando el comportamiento operativo esperado.

• Intensidad Radiante (I_E):4.0 (Mín), 6.0 (Típ) mW/sr a I_F= 20mA.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_Pico):940 nm (Típ) a I_F= 20mA.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):50 nm (Típ) a I_F= 20mA.
• Voltaje Directo (V_F):1.2 (Típ), 1.5 (Máx) V a I_F= 20mA.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (Máx) a V_R= 5V.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):20 (Mín), 25 (Típ) grados. θ_1/2es el ángulo fuera del eje donde la intensidad radiante es la mitad del valor axial.

4.1 Lista de Códigos de Bins

Los dispositivos se agrupan en bins según la Intensidad Radiante medida a 20mA para garantizar consistencia en el diseño de la aplicación.

• Código de Bin K:4 a 6 mW/sr
• Código de Bin L:5 a 7.5 mW/sr
• Código de Bin M:6 a 9 mW/sr
• Código de Bin N:7 a 10.5 mW/sr

5. Curvas de Rendimiento Típicas

Las siguientes curvas ilustran el comportamiento del dispositivo bajo varias condiciones, proporcionando una visión más profunda para el diseño del circuito.

5.1 Distribución Espectral

La curva de salida espectral muestra la intensidad radiante relativa a través de las longitudes de onda, centrada alrededor del pico de 940nm con un ancho medio típico de 50nm, definiendo la pureza espectral de la luz infrarroja.

5.2 Corriente Directa vs. Voltaje Directo

Esta curva IV representa la relación entre la corriente directa aplicada y la caída de voltaje resultante en el dispositivo, crucial para determinar el voltaje de accionamiento necesario y la disipación de potencia.

5.3 Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente

Este gráfico muestra la reducción máxima permitida de la corriente directa continua a medida que aumenta la temperatura ambiente, esencial para la gestión térmica y la fiabilidad.

5.4 Intensidad Radiante Relativa vs. Corriente Directa

Ilustra cómo la potencia óptica de salida escala con el aumento de la corriente de accionamiento, ayudando a optimizar el ajuste de corriente para el brillo/intensidad deseado.

5.5 Intensidad Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente

Muestra la disminución típica en la salida óptica a medida que aumenta la temperatura de la unión, una consideración clave para aplicaciones que operan en entornos térmicos variables.

5.6 Diagrama del Patrón de Radiación

Un gráfico polar que representa la distribución angular de la radiación infrarroja emitida, caracterizada por el ángulo de visión típico de 25 grados. Esto define el cono de emisión y es vital para alinear el emisor con un detector.

6. Información Mecánica y de Empaquetado

6.1 Diseño Sugerido de la Almohadilla de Soldadura

Se proporcionan las dimensiones recomendadas del patrón de tierra en el PCB para garantizar la formación adecuada de la junta de soldadura, la estabilidad mecánica y el alivio térmico durante el proceso de reflujo.

6.2 Dimensiones del Empaquetado en Cinta y Carrete

Los dibujos detallados especifican las dimensiones de la cinta portadora, el espaciado de los bolsillos y las especificaciones del carrete compatibles con el equipo estándar de ensamblaje SMD.

• Diámetro del carrete: 7 pulgadas.
• Cantidad por carrete: 1500 piezas.
• El empaquetado cumple con las especificaciones ANSI/EIA 481-1-A-1994.

7. Pautas de Ensamblaje y Manipulación

7.1 Condiciones de Almacenamiento

Debido a su clasificación de Nivel de Sensibilidad a la Humedad 3, se deben seguir protocolos de almacenamiento específicos. Los paquetes sellados de fábrica sin abrir con desecante deben almacenarse por debajo de 30°C y 90% de HR y usarse dentro de un año. Una vez abiertos, los componentes deben almacenarse por debajo de 30°C y 60% de HR y, idealmente, someterse a reflujo dentro de una semana. El almacenamiento prolongado fuera de la bolsa original requiere un gabinete seco o un contenedor sellado con desecante. Los componentes almacenados por más de una semana deben secarse a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para prevenir daños por \"efecto palomita de maíz\".

7.2 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de soldar, solo deben usarse solventes a base de alcohol como alcohol isopropílico (IPA). Deben evitarse limpiadores químicos agresivos o fuertes.

7.3 Recomendaciones de Soldadura

El dispositivo es compatible con la soldadura por reflujo infrarrojo. Se recomienda un perfil de temperatura conforme a JEDEC.

• Soldadura por Reflujo:Temperatura pico máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos (máximo dos ciclos de reflujo).
• Soldadura Manual (con Cautín):Temperatura máxima de la punta de 300°C durante un máximo de 3 segundos por almohadilla.

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

7.4 Diseño del Circuito de Accionamiento

Como un diodo emisor infrarrojo (IRED) es un dispositivo accionado por corriente, una resistencia limitadora de corriente en serie es obligatoria para una operación estable. La configuración de circuito recomendada (Circuito A) coloca una resistencia individual en serie con cada IRED, incluso cuando múltiples dispositivos están conectados en paralelo a una fuente de voltaje. Esto garantiza una distribución uniforme de corriente y una intensidad radiante consistente en todos los dispositivos, previniendo variaciones de brillo que pueden ocurrir en una conexión paralela simple sin resistencias individuales (Circuito B).

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este componente está diseñado para aplicaciones infrarrojas de propósito general. Su longitud de onda de 940nm es ideal para sistemas de control remoto debido a su alta transmisión a través de muchos plásticos y baja visibilidad. También es adecuado para enlaces de datos de corto alcance, detección de objetos y sensado de proximidad en electrónica de consumo, equipos de oficina y controles industriales básicos.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Alineación Óptica:El ángulo de visión de 25 grados requiere un cuidadoso alineamiento mecánico entre el emisor y el fotodetector correspondiente (por ejemplo, fototransistor o fotodiodo) para una fuerza de señal óptima.
• Ajuste de Corriente:Operar a o por debajo de la corriente directa en CC recomendada de 20mA para probar parámetros clave. Utilice las curvas de rendimiento para seleccionar la corriente apropiada para la intensidad radiante requerida, considerando la disipación de potencia y los efectos térmicos.
• Inmunidad a la Luz Ambiente:
• Cuando se usa como parte de un sistema de detección, considere el uso de señales IR moduladas y detectores filtrados correspondientes para rechazar la interferencia de fuentes de luz ambiente como la luz solar o bombillas incandescentes.
• Gestión Térmica:Asegúrese de que el diseño del PCB proporcione un alivio térmico adecuado, especialmente si opera cerca de las clasificaciones máximas o en altas temperaturas ambiente, para mantener la fiabilidad a largo plazo.

8.3 Principio de Operación

El dispositivo funciona como un diodo emisor de luz infrarroja (LED). Cuando se aplica un voltaje de polarización directa que excede su voltaje directo (V_F), los electrones y huecos se recombinan en la unión semiconductor, liberando energía en forma de fotones. Los materiales semiconductores específicos (por ejemplo, GaAs) se eligen para producir fotones en el espectro infrarrojo (940nm), que es invisible para el ojo humano pero puede ser detectado por fotodetectores basados en silicio.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

9.1 ¿Cuál es la diferencia entre Intensidad Radiante e Intensidad Luminosa?

La Intensidad Radiante (medida en mW/sr) es la potencia óptica emitida por ángulo sólido en el espectro infrarrojo. La Intensidad Luminosa (medida en candela) está ponderada por la sensibilidad del ojo humano y no es aplicable para esta fuente infrarroja no visible.

9.2 ¿Puedo accionar este IRED directamente desde un pin GPIO de un microcontrolador?

No. Un pin de microcontrolador típicamente no puede suministrar 20mA de manera confiable y carece de regulación de corriente. Siempre use un circuito de accionamiento (como un transistor) con una resistencia limitadora de corriente en serie, como se muestra en la hoja de datos, para proporcionar una corriente estable y controlada al IRED.

9.3 ¿Por qué la condición de almacenamiento es tan específica (MSL 3)?

El empaquetado plástico puede absorber humedad del aire. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede vaporizarse rápidamente, creando presión interna y potencialmente causando delaminación o grietas (\"efecto palomita de maíz\"). La clasificación MSL y las instrucciones de secado previenen este modo de falla.

9.4 ¿Cómo selecciono el valor correcto de la resistencia en serie?

Use la Ley de Ohm: R = (V_suministro- V_F) / I_F. Por ejemplo, con un suministro de 5V, un V_Ftípico de 1.2V, y una I_Fdeseada de 20mA: R = (5 - 1.2) / 0.02 = 190 Ohmios. Elija el valor de resistencia estándar más cercano, considerando la potencia nominal (P = I²R).