Hoja de Datos del LED Emisor Infrarrojo LTE-1650 - Carcasa Transparente - Voltaje Directo 1.6V - Potencia 100mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTE-1650 es un emisor infrarrojo (IR) miniatura de visión frontal, diseñado para aplicaciones que requieren alta capacidad de corriente y características de bajo voltaje directo. Su función principal es emitir luz infrarroja con una longitud de onda pico de 940 nanómetros. El dispositivo está encapsulado en una carcasa de plástico transparente, que constituye una solución rentable para diversos sistemas optoelectrónicos. Las ventajas principales de este componente incluyen su capacidad para manejar corrientes de pulso significativas, su operación a bajo voltaje que reduce el consumo energético en los circuitos de excitación, y su amplio ángulo de visión que simplifica la alineación óptica en aplicaciones de usuario final. Está dirigido típicamente a mercados que involucran sistemas de control remoto, sensores de proximidad, detección de objetos y automatización industrial donde se requiere señalización IR confiable.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

2.1 Especificaciones Máximas Absolutas

El dispositivo está especificado para operar dentro de límites estrictos para garantizar fiabilidad y longevidad. La disipación de potencia continua máxima es de 100 mW a una temperatura ambiente (T_A) de 25°C. Puede soportar una corriente directa de pico de 1 Amperio en condiciones de pulsos (300 pulsos por segundo, ancho de pulso de 10 microsegundos). La corriente directa continua máxima está clasificada en 60 mA. Se puede aplicar un voltaje inverso de hasta 5 Voltios sin dañar la unión. El rango de temperatura de operación es de -40°C a +85°C, mientras que el rango de temperatura de almacenamiento se extiende de -55°C a +100°C, lo que indica una robusta tolerancia ambiental. Los terminales pueden soldarse a una temperatura de 260°C durante 5 segundos cuando se mide a 1.6mm del cuerpo del encapsulado.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Los parámetros clave de rendimiento se miden a T_A=25°C. La salida se caracteriza tanto por la Incidencia Radiante en Apertura (E_e, en mW/cm²) como por la Intensidad Radiante (I_E, en mW/sr), ambos probados a una corriente directa (I_F) de 20mA. Estos parámetros están clasificados en bins (ver Sección 3). La longitud de onda de emisión pico (λ_P) es típicamente de 940 nm, que se encuentra en el espectro del infrarrojo cercano, ideal para muchas aplicaciones de detección y comunicación ya que es invisible al ojo humano. El ancho medio espectral (Δλ) es de 50 nm, definiendo la pureza espectral de la luz emitida. El voltaje directo (V_F) es típicamente de 1.6 Voltios a I_F=50mA, con un máximo de 1.8V, confirmando su operación a bajo voltaje. La corriente inversa (I_R) es un máximo de 100 µA a un voltaje inverso (V_R) de 5V. El ángulo de visión (2θ_1/2) es de 60 grados, proporcionando un patrón de radiación amplio.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El LTE-1650 utiliza un sistema de clasificación de rendimiento basado principalmente en la Intensidad Radiante y la Incidencia Radiante en Apertura. Este sistema categoriza los componentes en diferentes grados de rendimiento (Bins A, B, C, D) para garantizar consistencia dentro de un lote de producción. Por ejemplo, a I_F=20mA, los dispositivos del Bin A tienen una intensidad radiante que va de 1.383 a 4.06 mW/sr, mientras que los del Bin D comienzan en 5.11 mW/sr. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que coincidan con los requisitos específicos de sensibilidad de su detector o la fuerza de señal requerida para su aplicación. No se indica una clasificación explícita para el voltaje directo o la longitud de onda en esta hoja de datos; la longitud de onda se especifica como un valor típico de 940nm.

4. Análisis de las Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varios gráficos que ilustran relaciones clave. La Figura 1 muestra la Distribución Espectral, trazando la intensidad radiante relativa frente a la longitud de onda. Esta curva confirma el pico en 940nm y el ancho espectral de 50nm. La Figura 2 representa la relación entre la Corriente Directa y la Temperatura Ambiente, mostrando cómo la corriente continua máxima permitida disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente para mantenerse dentro de los límites de disipación de potencia. La Figura 3 es la curva de Corriente Directa vs. Voltaje Directo (I-V), que demuestra la relación exponencial característica del diodo y su bajo V_F. La Figura 4 muestra cómo la Intensidad Radiante Relativa varía con la Temperatura Ambiente, mostrando típicamente una disminución en la salida a medida que aumenta la temperatura. La Figura 5 ilustra cómo la Intensidad Radiante Relativa cambia con la Corriente Directa, mostrando la relación no lineal entre la corriente de excitación y la salida de luz. Finalmente, la Figura 6 es el Diagrama de Radiación, un gráfico polar que representa visualmente el ángulo de visión de 60 grados, mostrando la distribución angular de la luz infrarroja emitida.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El dispositivo utiliza un encapsulado plástico miniatura de visión frontal. Las notas dimensionales clave incluyen: todas las dimensiones están en milímetros, con una tolerancia general de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario. La resina debajo de la brida puede sobresalir un máximo de 1.5mm. El espaciado de los terminales se mide en el punto donde estos salen del cuerpo del encapsulado. El encapsulado es claro y transparente, lo que es beneficioso para aplicaciones donde el emisor podría ser visible o donde es necesario identificar la posición exacta del chip para la alineación óptica. El diseño de visión frontal significa que la emisión de luz principal proviene de la superficie superior del encapsulado.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La especificación principal de soldadura proporcionada es para la temperatura de soldadura de los terminales. Los terminales pueden soportar una temperatura de 260°C durante 5 segundos cuando se mide a 1.6mm (0.063 pulgadas) del cuerpo del encapsulado. Este es un parámetro crítico para procesos de soldadura por ola o soldadura manual. Para soldadura por reflujo, generalmente se pueden usar perfiles de reflujo infrarrojo (IR) o por convección estándar para componentes con encapsulado plástico, pero la temperatura máxima del cuerpo del encapsulado no debe exceder el máximo de temperatura de almacenamiento de 100°C durante un período prolongado. Es recomendable evitar tensiones mecánicas en los terminales durante y después del montaje. Las condiciones de almacenamiento adecuadas implicarían mantener los componentes en un entorno seco y seguro contra descargas electrostáticas dentro del rango de temperatura de almacenamiento especificado (-55°C a +100°C) para prevenir la absorción de humedad u otra degradación.

7. Información de Embalaje y Pedido

El formato de embalaje específico (por ejemplo, cinta y carrete, a granel) no se detalla en el contenido proporcionado. El número de pieza se identifica claramente como LTE-1650. La propia hoja de datos se referencia con el Número de Especificación: DS-50-95-0017, Revisión B. El código de clasificación (A, B, C, D) sería una parte crítica de la información de pedido para garantizar que se suministre el grado de rendimiento correcto. Los diseñadores deben especificar el bin requerido al realizar el pedido para garantizar las características de intensidad radiante para su aplicación.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

El LTE-1650 es muy adecuado para una variedad de aplicaciones. Su alta capacidad de corriente pulsada lo hace ideal para transmisores de control remoto infrarrojo, donde se utilizan ráfagas cortas de alta potencia para comunicar señales. El amplio ángulo de visión es ventajoso en detección de proximidad y detección de objetos, donde la alineación exacta entre el emisor y el detector puede no estar perfectamente controlada. Puede usarse en automatización industrial para conteo, clasificación o detección de posición. Otros usos potenciales incluyen transmisión de datos a corta distancia, interrupción de haces en sistemas de seguridad e interruptores sin contacto.

8.2 Consideraciones de Diseño

Al diseñar con el LTE-1650, se deben considerar varios factores. El circuito de excitación debe limitar la corriente continua a 60mA o menos, respetando la curva de reducción de potencia a temperaturas ambiente más altas. Para operación pulsada, asegúrese de que el ancho de pulso y el ciclo de trabajo no provoquen que la disipación de potencia promedio exceda los 100mW. El bajo voltaje directo permite que sea excitado directamente desde lógica de bajo voltaje (por ejemplo, sistemas de 3.3V o 5V) con una simple resistencia limitadora de corriente en serie. La elección del bin (A a D) impactará directamente en la fuerza de la señal recibida por el detector; un bin más alto proporciona más intensidad, lo que puede mejorar la relación señal/ruido o permitir distancias de operación más largas. El encapsulado transparente no filtra la luz, por lo que pueden necesitarse filtros ópticos externos si se requiere bloquear longitudes de onda específicas. Generalmente no se requiere disipador de calor para este encapsulado en condiciones normales de operación, pero el diseño de la placa debe permitir cierta disipación de calor a través de los terminales.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los emisores IR estándar, las ventajas diferenciadoras clave del LTE-1650 son su combinación dealta capacidad de corriente(1A de pulso, 60mA continua) ybajo voltaje directo(1.6V típico). Muchos emisores IR sacrifican una por la otra. Esta combinación lo hace más eficiente y más fácil de excitar desde fuentes de alimentación comunes. Elamplio ángulo de visión de 60 gradoses otra ventaja significativa sobre los emisores de ángulo más estrecho, reduciendo los requisitos de precisión de alineación en el montaje y uso del producto final. Elencapsulado transparente clarono ofrece filtrado de longitud de onda inherente, lo que puede ser una ventaja o desventaja dependiendo de la aplicación; proporciona la salida espectral completa del chip, mientras que los encapsulados teñidos podrían absorber parte de la luz IR deseada o la luz roja visible que emiten algunos chips.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

R: Sí, pero debe usar una resistencia limitadora de corriente. Calcule el valor de la resistencia usando R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Por ejemplo, con V_{alimentación}=5V, V_F=1.6V, y una I_Fdeseada de 20mA, R = (5 - 1.6) / 0.02 = 170 Ohmios. Use el siguiente valor estándar, por ejemplo, 180 Ohmios.

P: ¿Cuál es la diferencia entre la Incidencia Radiante en Apertura (E_e) y la Intensidad Radiante (I_E)?

R: La Intensidad Radiante (I_E, mW/sr) mide la potencia óptica emitida por unidad de ángulo sólido (estereorradián), describiendo cuán enfocado está el haz. La Incidencia Radiante en Apertura (E_e, mW/cm²) es la densidad de potencia incidente en una superficie (como un detector) a una distancia especificada, que depende tanto de la intensidad como de la distancia/geometría. I_Ees una propiedad de la fuente; E_ees lo que ve un detector.

P: ¿Cómo afecta la temperatura al rendimiento?

R: Como se muestra en las curvas, el aumento de la temperatura ambiente reduce la corriente directa continua máxima permitida (Fig. 2) y típicamente disminuye la salida radiante para una corriente dada (Fig. 4). El voltaje directo también tiene un coeficiente de temperatura negativo (disminuye al aumentar la temperatura), lo que debe considerarse en diseños de excitación de corriente constante.

P: ¿Por qué el dispositivo está clasificado en bins?

R: Las variaciones de fabricación causan ligeras diferencias en la eficiencia de salida de luz entre LED individuales. La clasificación en bins los ordena en grupos de rendimiento (A, B, C, D) para que los diseñadores puedan elegir un nivel de rendimiento consistente para su circuito, asegurando un comportamiento predecible del sistema.

11. Estudio de Caso de Aplicación Práctica

Caso: Sensor Simple de Detección de Objetos.Un uso común es en un sistema de detección infrarroja modulada para evitar la interferencia de la luz ambiental. El LTE-1650 es excitado por una onda cuadrada de 38kHz (una frecuencia común para receptores IR) a través de un interruptor de transistor, permitiendo una corriente pulsada de hasta el valor nominal de 1A para una transmisión de señal fuerte. Se empareja con un fotodetector IR sintonizado a 38kHz correspondiente. El amplio ángulo de visión de 60 grados del LTE-1650 permite que el emisor y el detector se coloquen uno al lado del otro en un PCB, con sus campos de visión superpuestos frente al sensor. Cuando un objeto entra en esta zona de superposición, refleja la luz IR modulada del emisor hacia el detector. La electrónica del sistema detecta entonces esta señal reflejada. Se elegiría la alta salida de los LED de Bin C o D para este modo de detección reflectante para asegurar que suficiente señal regrese al detector. El bajo voltaje directo permite que todo el circuito, incluido el excitador del LED, sea alimentado desde una sola fuente de 3.3V o 5V.

12. Principio de Operación

El LTE-1650 es un diodo emisor de luz (LED) semiconductor. Su operación se basa en la electroluminiscencia en una unión p-n semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región de la unión. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía. En este dispositivo específico, el material semiconductor (típicamente basado en arseniuro de galio y aluminio, AlGaAs) está diseñado para que esta energía se libere principalmente como fotones de luz infrarroja con una longitud de onda pico alrededor de 940 nm. El encapsulado de epoxi transparente encapsula el chip semiconductor, proporciona protección mecánica y actúa como una lente que moldea la luz emitida en el patrón de ángulo de visión de 60 grados especificado.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

Los emisores infrarrojos como el LTE-1650 representan una tecnología madura y confiable. Las tendencias actuales en este campo se centran en aumentar la eficiencia (más salida de luz por unidad de potencia eléctrica de entrada), permitir velocidades de modulación más altas para una transmisión de datos más rápida y una mayor miniaturización de los encapsulados. También hay una tendencia hacia la integración del emisor con un circuito excitador o incluso un detector en un solo módulo para simplificar el diseño del sistema. La longitud de onda de 940nm sigue siendo muy popular porque ofrece un buen equilibrio entre la sensibilidad del detector de silicio (que alcanza su pico alrededor de 900-1000nm) y la baja absorción en la atmósfera. Si bien los nuevos materiales pueden ofrecer opciones de longitud de onda ligeramente diferentes o mayores eficiencias, los principios fundamentales y las áreas de aplicación para dispositivos como el LTE-1650 permanecen estables y son ampliamente aplicables en electrónica de consumo, controles industriales y sistemas automotrices.