Hoja de Datos del Emisor Infrarrojo LTE-3220L-032A - Longitud de Onda 850nm - Ángulo de Visión 30° - Potencia 150mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTE-3220L-032A es un componente discreto emisor de infrarrojos diseñado para una variedad de aplicaciones optoelectrónicas. Forma parte de una amplia línea de productos que incluye componentes para sistemas de control remoto, transmisión inalámbrica de datos por infrarrojos, alarmas de seguridad y usos similares. El dispositivo está construido con tecnología semiconductor para emitir luz en el espectro infrarrojo.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de este componente incluyen su cumplimiento de las normativas medioambientales, su alta velocidad operativa y su estrecho ángulo de radiación que permite una señalización infrarroja dirigida. Es adecuado para operación en pulsos, lo que lo hace ideal para protocolos de comunicación digital. El mercado objetivo abarca fabricantes de electrónica de consumo, automatización industrial, integradores de sistemas de seguridad y desarrolladores de enlaces de datos inalámbricos donde se requiere una transmisión de luz no visible confiable.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. La disipación máxima de potencia es de 150 mW. Puede manejar una corriente directa de pico de 1 A en condiciones de pulso (300 pulsos por segundo, ancho de pulso de 10μs), mientras que la corriente directa continua máxima es de 100 mA. El dispositivo puede soportar una tensión inversa de hasta 5 V. El rango de temperatura de operación es de -40°C a +85°C, y puede almacenarse en entornos que van desde -55°C hasta +100°C. Los terminales pueden soldarse a 260°C durante un máximo de 5 segundos, siempre que el punto de soldadura esté al menos a 4.0 mm del cuerpo del componente.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se especifican a una temperatura ambiente (TA) de 25°C. Las métricas clave de rendimiento son:

• Intensidad Radiante (Ie):Mide la potencia óptica emitida por unidad de ángulo sólido. Es típicamente de 24 mW/sr a una corriente directa (IF) de 20mA y de 60 mW/sr a IF=50mA.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λPeak):La longitud de onda a la que el dispositivo emite la mayor potencia óptica, típicamente 850 nanómetros (nm).
• Ancho de Línea Espectral a Mitad de Altura (Δλ):El ancho de banda de la luz emitida, típicamente 50 nm, lo que indica la dispersión de longitudes de onda alrededor del pico.
• Tensión Directa (Vf):La caída de tensión a través del dispositivo cuando conduce, típicamente 2.0 voltios a IF=50mA.
• Corriente Inversa (IR):La pequeña corriente de fuga cuando se aplica una tensión inversa, máximo 100 μA a VR=5V.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):La dispersión angular donde la intensidad radiante es al menos la mitad de su valor máximo. Este dispositivo tiene un ángulo de visión relativamente estrecho de 30 grados.

3. Análisis de las Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varios gráficos que ilustran el comportamiento del dispositivo en diversas condiciones.

3.1 Distribución Espectral

La Figura 1 muestra la intensidad radiante relativa en función de la longitud de onda. La curva está centrada alrededor de 850 nm con una forma característica definida por el bandgap del material semiconductor y otras propiedades físicas. El ancho a mitad de altura es visible como el ancho de la curva a la mitad de su altura máxima.

3.2 Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente

La Figura 2 muestra cómo la corriente directa máxima permitida disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. Esta curva de reducción de potencia es crucial para la gestión térmica en el diseño de la aplicación para evitar superar la temperatura máxima de unión.

3.3 Corriente Directa vs. Tensión Directa

La Figura 3 es la curva característica corriente-tensión (I-V). Muestra la relación exponencial típica de un diodo semiconductor. La curva ayuda en el diseño del circuito de excitación, especialmente para determinar la tensión requerida para una corriente de operación deseada.

3.4 Intensidad Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente y Corriente Directa

Las Figuras 4 y 5 muestran cómo la potencia de salida óptica cambia con la temperatura y la corriente de excitación. La Figura 4 indica que la potencia de salida generalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura. La Figura 5 muestra que la potencia de salida aumenta con la corriente de excitación, pero no necesariamente de forma perfectamente lineal, especialmente a corrientes más altas donde la eficiencia puede disminuir.

3.5 Patrón de Radiación

La Figura 6 es un diagrama polar que ilustra la distribución espacial de la luz infrarroja emitida. El estrecho ángulo de visión de 30 grados se muestra claramente, con la intensidad cayendo bruscamente fuera de este cono. Este patrón es importante para alinear el emisor con un detector en un sistema.

4. Información Mecánica y de Encapsulado

4.1 Dimensiones de Contorno

El componente tiene un factor de forma de encapsulado estándar. Las notas dimensionales clave incluyen: todas las dimensiones están en milímetros, con una tolerancia general de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario. La resina debajo de la brida puede sobresalir hasta un máximo de 1.5 mm. La separación entre terminales se mide en el punto donde los terminales salen del cuerpo del encapsulado.

4.2 Identificación de Polaridad

Aunque no se detalla explícitamente en el texto proporcionado, los emisores infrarrojos son diodos y, por lo tanto, tienen polaridad (ánodo y cátodo). El terminal más largo es típicamente el ánodo. El dibujo dimensional de la hoja de datos normalmente indicaría esto, y se debe observar la polaridad correcta durante el montaje del circuito.

5. Empaquetado para Montaje Automatizado

El dispositivo se suministra en cinta portadora con relieve para su uso con máquinas pick-and-place automatizadas. La sección 6 proporciona especificaciones detalladas de la cinta y el carrete, incluyendo:

• Ancho de la cinta (W3): 17.5 a 19.0 mm
• Paso de los alvéolos para componentes (P): 12.5 a 12.9 mm
• Profundidad/altura de la cavidad del componente (H): 10.5 a 11.5 mm desde el papel base de la cinta
• Separación entre terminales dentro del alvéolo (F): 2.3 a 3.0 mm

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La directriz clave proporcionada es la temperatura de soldadura de los terminales: 260°C durante un máximo de 5 segundos, con la condición de que el punto de soldadura debe estar al menos a 4.0 mm del cuerpo de plástico del componente. Esto es para prevenir daños térmicos al encapsulado epoxi. Para soldadura por reflujo, es aplicable un perfil estándar de reflujo por infrarrojos o convección con una temperatura máxima que no exceda los 260°C. Los componentes deben almacenarse en un ambiente seco y a temperatura ambiente según el rango de temperatura de almacenamiento.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

El LTE-3220L-032A es muy adecuado para:

• Mandos a Distancia por Infrarrojos:Para televisores, sistemas de audio y otros electrodomésticos de consumo.
• Enlaces de Datos de Corto Alcance:Para comunicación inalámbrica entre dispositivos como teléfonos inteligentes, ordenadores o sensores industriales donde los cables no son prácticos.
• Detección de Proximidad y Objetos:En sistemas de seguridad, puertas automáticas o sistemas de conteo industrial, a menudo emparejado con un fotodetector.
• Interruptores y Codificadores Ópticos:Donde la interrupción o reflexión de un haz de IR indica posición o movimiento.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito de Excitación:Una resistencia limitadora de corriente es esencial cuando se excita desde una fuente de tensión para establecer la corriente directa deseada (IF). El circuito debe respetar los valores máximos absolutos para corriente continua y pulsada.
• Gestión Térmica:Asegure un disipador de calor adecuado o un área de cobre en la PCB si opera cerca de los valores máximos o en temperaturas ambiente elevadas, utilizando la curva de reducción de potencia como guía.
• Alineación Óptica:El estrecho ángulo de visión de 30 grados requiere una alineación mecánica precisa entre el emisor y el detector receptor para una intensidad de señal óptima.
• Inmunidad a la Luz Ambiente:En entornos con luz IR ambiente fuerte (por ejemplo, luz solar), la modulación de la señal emitida (pulsos) y la correspondiente demodulación en el receptor son necesarias para una operación confiable.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con emisores IR de ángulo más amplio, el ángulo de visión de 30 grados del LTE-3220L-032A proporciona una mayor intensidad dentro de un haz más enfocado. Esto resulta en posibles distancias de transmisión más largas o una corriente de excitación requerida más baja para un rango dado, mejorando la eficiencia energética. Su longitud de onda de 850 nm es un estándar común, ofreciendo buena compatibilidad con fotodetectores de silicio que tienen alta sensibilidad en esta región. La disponibilidad para operación en pulsos lo hace versátil para protocolos de comunicación digital.

9. Preguntas Frecuentes Basadas en Parámetros Técnicos

P: ¿Cuál es la diferencia entre la intensidad radiante (mW/sr) y la potencia de salida total (mW)?

R: La intensidad radiante es potencia por ángulo sólido, que describe cuán concentrado está el haz. La potencia total requeriría integrar la intensidad sobre todo el patrón de emisión. Para un dispositivo de ángulo estrecho, se puede lograr una alta intensidad radiante incluso con una potencia total moderada.

P: ¿Puedo excitar este LED directamente con una fuente de 5V?

R: No. La tensión directa típica es de 2.0V a 50mA. Conectarlo directamente a 5V causaría una corriente excesiva y destruiría el dispositivo. Debe usar una resistencia en serie (o un controlador de corriente constante) para limitar la corriente al valor deseado (por ejemplo, 20mA o 50mA).

P: ¿Por qué la longitud de onda de pico es 850nm si es un dispositivo infrarrojo?

R: 850nm está en el espectro del infrarrojo cercano, justo más allá de la luz roja visible. Es una opción popular porque los fotodetectores de silicio son muy sensibles a esta longitud de onda, y es menos susceptible a interferencias de la luz visible que las longitudes de onda IR más largas.

P: ¿Cómo interpreto la especificación "300 pps, pulso de 10μs" para la corriente de pico?

R: Esto significa que el dispositivo puede manejar pulsos cortos de alta corriente. La corriente de pico de 1 A solo está permitida si el ancho del pulso es de 10 microsegundos o menos y la tasa de repetición de pulsos es de 300 pulsos por segundo o menos. Esto permite ráfagas de alta luminosidad en sistemas de comunicación.

10. Ejemplo Práctico de Caso de Uso

Diseño de un Sensor de Proximidad Simple:El LTE-3220L-032A puede usarse como transmisor en un sensor de objetos reflectante. Se empareja con un fototransistor colocado adyacente a él. El emisor se excita con una corriente pulsada (por ejemplo, pulsos de 50mA). Cuando un objeto se acerca, refleja parte de la luz infrarroja de vuelta al fototransistor. El circuito conectado al fototransistor detecta este aumento de corriente. La operación pulsada ayuda a distinguir la señal de la luz ambiente. El estrecho ángulo de visión del emisor ayuda a definir un campo de detección más preciso.

11. Introducción al Principio de Funcionamiento

El dispositivo funciona según el principio de electroluminiscencia en una unión p-n semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa, los electrones y huecos se inyectan en la región de la unión donde se recombinan. En este sistema de material específico, la energía liberada durante la recombinación se emite como fotones con una longitud de onda correspondiente al bandgap del semiconductor, que está diseñado para ser aproximadamente 850 nm (infrarrojo). El encapsulado epoxi transparente permite que esta luz escape eficientemente.

12. Tendencias y Avances de la Industria

La tendencia en componentes infrarrojos continúa hacia una mayor eficiencia (más salida de luz por vatio eléctrico de entrada), mayor velocidad para transmisión de datos más rápida y tamaños de encapsulado más pequeños para integrarse en dispositivos compactos. También hay un desarrollo continuo en rangos de longitud de onda específicos para aplicaciones como detección de gases o comunicaciones ópticas. El cambio hacia una fabricación sin plomo y compatible con RoHS, como se ve en este componente, es un requisito estándar de la industria impulsado por regulaciones medioambientales. La integración de emisores con controladores o detectores en módulos multichip es otra área de avance.