Hoja de Datos del Emisor y Detector Infrarrojo LTLE-32F0L-032A - Carcasa T-1 3/4 - Longitud de Onda 850nm - Tensión Directa 1.95V - Disipación de Potencia 180mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un componente discreto emisor y detector de luz infrarroja (IR). El dispositivo está diseñado para aplicaciones que requieren emisión y detección de luz infrarroja, operando a una longitud de onda pico de 850 nanómetros (nm). Está encapsulado en una popular carcasa redonda T-1 3/4 con encapsulado transparente, lo que lo hace adecuado para una variedad de sistemas optoelectrónicos.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

El componente ofrece varias ventajas clave, incluyendo operación de alta velocidad, bajo consumo de energía y alta eficiencia. Cumple con los estándares ambientales libres de plomo (Pb-free) y RoHS. Sus aplicaciones principales incluyen su uso como emisor IR de 850nm, integración en sistemas de visión nocturna para cámaras y diversas aplicaciones de sensores donde la luz infrarroja se utiliza para detección de proximidad, transmisión de datos o detección de objetos.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Las siguientes secciones proporcionan una interpretación objetiva y detallada de los parámetros clave del dispositivo.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Se especifican a una temperatura ambiente (TA) de 25°C.

• Disipación de Potencia (Pd):180 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el dispositivo puede disipar en forma de calor sin exceder sus límites térmicos.
• Corriente Directa Pico (IFP):1 A. Esta es la corriente máxima permitida en condiciones de pulsos (300 pulsos por segundo, ancho de pulso de 10μs). Exceder este valor puede causar una falla catastrófica.
• Corriente Directa Continua (IF):100 mA. La máxima corriente continua que se puede aplicar de forma continua.
• Tensión Inversa (VR):5 V. Aplicar una tensión inversa mayor a esta puede romper la unión semiconductora.
• Rango de Temperatura de Operación:-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente dentro del cual se garantiza que el dispositivo opere según sus especificaciones.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-55°C a +100°C.
• Temperatura de Soldadura de Terminales:320°C durante 3 segundos, medida a 4.0mm del cuerpo del componente.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos bajo condiciones de prueba específicas a TA=25°C.

• Intensidad Radiante (I_E):28 mW/sr (típico). Mide la potencia óptica emitida por unidad de ángulo sólido (estereorradián) cuando se excita con una corriente directa (I_F) de 50mA. Es una métrica clave para el brillo del emisor.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_Pico):850 nm. La longitud de onda a la cual el emisor emite la mayor potencia óptica. Esto está en el espectro del infrarrojo cercano, invisible para el ojo humano pero detectable por fotodiodos de silicio y muchos sensores de cámara.
• Ancho de Línea Espectral a Mitad de Altura (Δλ):50 nm. Esto indica el ancho de banda espectral; el rango de longitudes de onda sobre el cual se emite una potencia óptica significativa. Un valor de 50nm es típico para emisores IR estándar de GaAs/AlGaAs.
• Tensión Directa (V_F):1.6V (Mín), 1.95V (Típ), Máx no especificado a I_F=50mA. Esta es la caída de tensión a través del dispositivo cuando conduce corriente. Es crucial para diseñar el circuito de excitación limitador de corriente.
• Corriente Inversa (I_R):100 μA (Máx) a V_R=5V. La pequeña corriente de fuga que fluye cuando el dispositivo está polarizado inversamente.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):60 grados. Este es el ángulo total en el cual la intensidad radiante cae a la mitad de su valor máximo (en el eje). Define la dispersión del haz de luz emitida.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características que ilustran el comportamiento del dispositivo bajo 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 850nm con el ancho a mitad de altura especificado de 50nm, confirmando las características espectrales. Esta información es vital para garantizar la compatibilidad con la sensibilidad espectral del detector previsto (por ejemplo, un fotodiodo de silicio o el filtro IR de una cámara).

3.2 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V)

La Figura 3 representa la relación entre la corriente directa y la tensión directa. Esta curva es de naturaleza exponencial, típica de un diodo. Muestra que la tensión directa aumenta con la corriente. Los diseñadores utilizan esta curva para seleccionar una resistencia limitadora de corriente apropiada para lograr el punto de operación deseado (por ejemplo, 50mA para la intensidad radiante especificada) sin exceder los límites máximos.

3.3 Dependencia de la Temperatura

Las Figuras 2 y 4 ilustran los efectos de la temperatura ambiente en el rendimiento del dispositivo.

• Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente (Fig. 2):Probablemente muestra cómo la tensión directa a una corriente fija disminuye a medida que aumenta la temperatura (coeficiente de temperatura negativo), un rasgo común en los LED.
• Intensidad Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente (Fig. 4):Demuestra que la potencia de salida óptica del emisor disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. Esta reducción de potencia es crítica para aplicaciones que operan en entornos de alta temperatura; puede ser necesario aumentar la corriente de excitación (dentro de los límites) para mantener una salida de luz constante, o puede requerirse gestión térmica.

3.4 Intensidad Radiante Relativa vs. Corriente Directa

La Figura 5 muestra cómo la potencia de salida óptica aumenta con la corriente de excitación. Esta relación es generalmente lineal en un rango, pero eventualmente se satura a corrientes muy altas debido a límites térmicos y de eficiencia. Operar cerca del punto típico de 50mA asegura una buena eficiencia y longevidad.

3.5 Diagrama de Radiación

La Figura 6 es un gráfico polar que muestra la distribución angular de la intensidad de la luz emitida, representando visualmente el ángulo de visión de 60 grados. La intensidad es más alta a lo largo del eje central (0°) y disminuye hacia los bordes.

4. Información Mecánica y de Encapsulado

4.1 Dimensiones de Contorno

El dispositivo utiliza un encapsulado redondo estándar T-1 3/4 (5mm). Las notas dimensionales clave incluyen: todas las dimensiones en mm (pulgadas), una tolerancia de ±0.25mm a menos que se indique, una protuberancia máxima de la resina bajo la brida de 0.5mm, y el espaciado de terminales medido en el punto de salida del encapsulado. El dibujo mecánico exacto proporciona información crítica para el diseño de la huella en la PCB, asegurando un ajuste y alineación adecuados.

4.2 Dimensiones del Empaque en Cinta y Carrete

Para el ensamblaje automatizado, los componentes se suministran en cinta portadora con relieve. La Sección 6 proporciona una tabla detallada de las dimensiones de la cinta, incluyendo el diámetro del orificio de avance (D: 3.8-4.2mm), el paso de los componentes (P: 12.5-12.9mm), las dimensiones del bolsillo (P1, P2, H) y el ancho de la cinta (W3: 17.5-19.0mm). Una cinta adhesiva (ancho W1: 12.5-13.5mm) sella los componentes en los bolsillos. Estas especificaciones son esenciales para programar máquinas pick-and-place y diseñar sistemas de alimentación.

5. Guías de Soldadura y Ensamblaje

El manejo adecuado es crucial para la fiabilidad.

5.1 Almacenamiento

Los componentes deben almacenarse a ≤30°C y ≤70% de humedad relativa. Si se retiran de la bolsa original con barrera de humedad, deben usarse dentro de los tres meses. Para un almacenamiento más prolongado fuera de la bolsa, utilice un contenedor sellado con desecante o un desecador de nitrógeno para evitar la absorción de humedad, lo que puede causar "popcorning" durante la soldadura.

5.2 Limpieza

Si es necesaria la limpieza, utilice disolventes a base de alcohol como alcohol isopropílico. Los productos químicos agresivos pueden dañar la lente de epoxi.

5.3 Formado de Terminales

Doble los terminales en un punto al menos a 3mm de la base de la lente. No utilice el cuerpo del encapsulado como punto de apoyo. El formado debe realizarse a temperatura ambiente y antes de la soldadura. Use una fuerza mínima durante la inserción en la PCB para evitar tensiones.

5.4 Parámetros de Soldadura

Mantenga una distancia mínima de 3mm desde la base de la lente hasta el punto de soldadura. Nunca sumerja la lente en la soldadura.

• Soldador de Estaño:Máx 350°C durante máx 3 segundos (una sola vez).
• Soldadura por Ola:Precalentamiento ≤100°C durante ≤60 seg, ola de soldadura ≤320°C durante ≤3 seg. La posición de inmersión no debe ser inferior a 2mm desde la base de la lente.
• Nota Importante:Una temperatura o tiempo excesivos pueden deformar la lente o destruir el dispositivo. El reflujo por infrarrojos (IR) NO es adecuado para este componente de orificio pasante.

6. Consideraciones de Aplicación y Diseño

6.1 Diseño del Circuito de Excitación

Este es un dispositivo operado por corriente. Para garantizar un brillo uniforme al excitar múltiples emisores en paralelo, se debe colocar una resistencia limitadora de corriente en serie concada LED individual(Circuito A). No se recomienda simplemente conectar los LED en paralelo con una sola resistencia compartida (Circuito B) debido a las variaciones en la tensión directa (V_F) de cada dispositivo, lo que causará una distribución desigual de la corriente y, por lo tanto, un brillo desigual.

6.2 Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

El componente es sensible a las ESD y a los picos de tensión. Las medidas preventivas son obligatorias:

• Utilice pulseras y guanti antiestáticos conectados a tierra.
• Asegúrese de que todo el equipo, las estaciones de trabajo y los estantes de almacenamiento estén correctamente conectados a tierra.
• Utilice ionizadores para neutralizar la carga estática que pueda acumularse en la lente de plástico.

6.3 Alcance de la Aplicación y Fiabilidad

El dispositivo está destinado a equipos electrónicos ordinarios (oficina, comunicaciones, domésticos). Para aplicaciones donde una falla podría poner en peligro la vida o la salud (aviación, médicos, sistemas de seguridad), se requiere consulta y calificación especiales antes de su uso, ya que los datos de fiabilidad estándar pueden no ser suficientes para usos tan críticos.

7. Comparación Técnica y Tendencias

7.1 Diferenciación

La longitud de onda de 850nm ofrece un equilibrio entre una buena sensibilidad del detector de silicio y una menor absorción en muchos materiales en comparación con longitudes de onda IR más largas. El encapsulado T-1 3/4 es un estándar de la industria, lo que garantiza una amplia compatibilidad con zócalos y diseños de PCB. La lente transparente (en lugar de teñida) maximiza la salida de luz para la función de emisor.

7.2 Principio de Funcionamiento

Como Emisor IR (IRED): Cuando se polariza directamente por encima de su tensión umbral, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa del semiconductor (probablemente GaAs/AlGaAs), liberando energía en forma de fotones a la longitud de onda característica de 850nm. La lente de epoxi transparente da forma y dirige esta salida de luz.

Como Detector (Fotodiodo): Cuando los fotones con suficiente energía golpean la unión semiconductora, generan pares electrón-hueco, creando una fotocorriente cuando el dispositivo está polarizado inversamente. Esta corriente es proporcional a la intensidad de la luz incidente.

7.3 Tendencias de Diseño

La industria continúa impulsando una mayor eficiencia (más salida de luz por vatio eléctrico), una velocidad mejorada para la transmisión de datos y una fiabilidad mejorada. Los encapsulados de montaje superficial (SMD) son cada vez más comunes para el ensamblaje automatizado, aunque los encapsulados de orificio pasante como este siguen siendo vitales para prototipos, aplicaciones de alta potencia o escenarios que requieren un montaje mecánico robusto.

8. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo excitar este LED directamente desde un pin de microcontrolador de 5V o 3.3V?

R: No. Debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie. Por ejemplo, para lograr 50mA desde una fuente de 5V con una V_Ftípica de 1.95V: R = (5V - 1.95V) / 0.05A = 61 Ohmios. Una resistencia de 62 Ohmios sería adecuada. Siempre verifique la V_Freal y la potencia nominal de la resistencia.

P: ¿Cuál es la diferencia entre "Intensidad Radiante" (mW/sr) y "Ángulo de Visión"?

R: La Intensidad Radiante mide la concentración de potencia óptica en una dirección dada (por estereorradián). El Ángulo de Visión describe la dispersión angular de ese haz. Un dispositivo con alta intensidad radiante pero un ángulo de visión estrecho produce un punto muy enfocado e intenso. Este dispositivo tiene un ángulo de visión moderado de 60°, proporcionando un buen equilibrio entre concentración del haz y cobertura.

P: ¿Por qué es importante la humedad de almacenamiento?

R: El encapsulado de epoxi puede absorber humedad. Durante el proceso de soldadura a alta temperatura, esta humedad atrapada puede vaporizarse rápidamente, creando presión interna que puede agrietar el encapsulado o deslaminar las uniones internas, una falla conocida como "popcorning".

P: ¿Puedo usar esto para transmisión de datos de alta velocidad como controles remotos IR?

R: Si bien se enumera como "alta velocidad", su idoneidad depende de la velocidad de datos requerida. La especificación de pulso de 10μs para la corriente pico sugiere que puede manejar pulsos moderadamente rápidos. Para comunicaciones de muy alta velocidad (por ejemplo, IrDA), componentes caracterizados específicamente para tiempos de subida/bajada más rápidos serían más apropiados.