Emisor LED Infrarrojo 5mm Carcasa Transparente - Dimensiones 5.0mm Diámetro x 8.6mm Altura - Voltaje Directo 1.6-2.0V - Longitud de Onda Pico 850nm - Intensidad Radiante 30-45mW/sr - Hoja Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un diodo emisor de luz infrarroja (IRED) discreto, diseñado para una amplia gama de aplicaciones optoelectrónicas. El dispositivo está concebido para ofrecer una alta salida radiante con una característica de bajo voltaje directo, lo que lo hace idóneo para diseños sensibles al consumo. Su emisión principal se encuentra en el espectro del infrarrojo cercano, centrada en una longitud de onda pico de 850 nanómetros.

Las ventajas principales de este componente incluyen su capacidad para operar a corrientes elevadas, lo que se traduce directamente en una alta potencia óptica de salida. Se presenta en un formato estándar de 5mm con una lente transparente, proporcionando un amplio ángulo de visión para iluminación o recepción en áreas extensas. Esto lo convierte en una opción versátil para sistemas que requieren señalización infrarroja fiable.

El mercado objetivo y los escenarios de aplicación típicos abarcan la electrónica de consumo, los controles industriales y los sistemas de seguridad. Los usos comunes incluyen mandos a distancia por infrarrojos para televisores y equipos de audio, enlaces de datos inalámbricos de corto alcance, sensores de detección de intrusos en alarmas de seguridad y codificadores ópticos. Sus parámetros de rendimiento están optimizados para operación pulsada, que es estándar en protocolos de control remoto y transmisión de datos.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Especificaciones Absolutas Máximas

Operar el dispositivo más allá de estos límites puede causar daños permanentes. La corriente directa continua máxima está especificada en 80 mA, con una corriente directa pico de 1 A permitida en condiciones pulsadas (300 pps, ancho de pulso de 10μs). La disipación de potencia máxima es de 200 mW, lo que dicta el diseño térmico de la aplicación. El dispositivo puede soportar un voltaje inverso de hasta 5V, aunque no está diseñado para operar en este régimen. Los rangos de temperatura de operación y almacenamiento son de -40°C a +85°C y de -55°C a +100°C, respectivamente, garantizando fiabilidad en entornos adversos. La soldadura de los terminales debe realizarse a 260°C durante un máximo de 5 segundos, con la punta del soldador situada al menos a 1.6mm del cuerpo de epoxi.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Los parámetros clave de rendimiento se miden en una condición de prueba estándar de una corriente directa (I_F) de 50 mA y una temperatura ambiente (T_A) de 25°C.

• Intensidad Radiante (I_E):La potencia óptica de salida por ángulo sólido, que oscila entre un mínimo de 30 mW/sr y un valor típico de 45 mW/sr. Es una medida directa del brillo del LED en su dirección principal.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):La longitud de onda nominal es de 850 nm, situándola en la región del infrarrojo cercano, ideal para fotodetectores de silicio y menos visible para el ojo humano que longitudes de onda más cortas.
• Ancho de Línea Espectral a Mitad de Altura (Δλ):Aproximadamente 50 nm. Esto define el ancho de banda espectral, indicando el rango de longitudes de onda emitidas alrededor del pico.
• Voltaje Directo (V_F):Típicamente 1.6V, con un máximo de 2.0V a I_F=50mA. El bajo V_Fes una característica clave para dispositivos de alta eficiencia alimentados por baterías.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo de 100 μA a V_R=5V. Este parámetro es solo para fines de prueba; el dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa.
• Tiempo de Subida/Bajada (T_r/T_f):30 nanosegundos. Esta rápida velocidad de conmutación permite la operación pulsada de alta frecuencia para transmisión de datos.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):30 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad radiante cae a la mitad de su valor pico, definiendo la dispersión del haz.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características que son cruciales para el diseño del circuito y la predicción del rendimiento.

3.1 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V)

Esta curva muestra la relación entre la corriente que fluye a través del LED y el voltaje a través del mismo. Es no lineal, típica de un diodo. La curva permite a los diseñadores determinar el voltaje de conducción necesario para una corriente de operación deseada y calcular la disipación de potencia (V_F* I_F). El bajo voltaje de rodilla es evidente a partir del V_Ftípico de 1.6V.

3.2 Intensidad Radiante Relativa vs. Corriente Directa

Este gráfico demuestra cómo la potencia óptica de salida escala con la corriente de entrada. Generalmente, la intensidad radiante aumenta linealmente con la corriente en el rango de operación normal. Esta linealidad es importante para aplicaciones de modulación analógica. Los diseñadores pueden usar esto para seleccionar una corriente de conducción apropiada para lograr un nivel de brillo específico.

3.3 Intensidad Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva es crítica para comprender los efectos térmicos. La intensidad radiante de un LED disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Este gráfico cuantifica esa degradación, mostrando la potencia de salida relativa a su valor a 25°C a lo largo del rango de temperatura de operación. Para una operación fiable, se debe considerar la gestión térmica para mantener la estabilidad de la salida, especialmente en aplicaciones de alta corriente o alta temperatura ambiente.

3.4 Distribución Espectral

El gráfico espectral ilustra la intensidad de la luz emitida a través de diferentes longitudes de onda. Confirma el pico en 850 nm y el ancho a mitad de altura de aproximadamente 50 nm. Esta información es vital al emparejar el LED con un fotodetector, ya que la responsividad del detector varía con la longitud de onda.

3.5 Diagrama del Patrón de Radiación

Este diagrama polar representa visualmente el ángulo de visión. El patrón muestra la distribución de intensidad, confirmando el semiángulo de 30 grados. Ayuda a diseñar sistemas ópticos para áreas de cobertura específicas, como asegurar que un receptor esté dentro del haz del LED.

4. Información Mecánica y de Encapsulado

4.1 Dimensiones de Contorno

El dispositivo se ajusta a un encapsulado LED redondo estándar de 5mm. Las dimensiones clave incluyen un diámetro del cuerpo de 5.0mm y una altura típica de 8.6mm desde la base de la brida hasta la parte superior de la lente. La separación de los terminales, medida donde estos salen del encapsulado, es el estándar de 2.54mm (0.1 pulgadas). Las tolerancias son típicamente de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario. Se permite una protuberancia máxima de resina de 1.5mm bajo la brida. El ánodo (terminal positivo) se identifica típicamente por la mayor longitud del terminal.

5. Guías de Soldadura y Montaje

5.1 Condiciones de Almacenamiento

Los componentes deben almacenarse en un ambiente por debajo de 30°C y 70% de humedad relativa. Una vez abierto el paquete sellado original, los componentes deben usarse dentro de los 3 meses en un ambiente controlado de <25°C y <60% HR para prevenir la oxidación de los terminales, lo que puede afectar a la soldabilidad.

5.2 Limpieza

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

5.3 Formado de Terminales

Si es necesario doblar los terminales, esto debe hacerse antes de soldar y a temperatura ambiente normal. La curvatura debe realizarse en un punto al menos a 3mm de la base de la lente del LED. La base del marco de los terminales no debe usarse como punto de apoyo durante el doblado para evitar tensiones en la unión interna del chip.

5.4 Proceso de Soldadura

Soldadura Manual (con Soldador):Temperatura máxima de 350°C durante no más de 3 segundos por terminal. La punta del soldador no debe acercarse a menos de 2mm de la base de la lente de epoxi.
Soldadura por Ola:El perfil recomendado incluye un precalentamiento hasta 100°C durante un máximo de 60 segundos, seguido de una ola de soldadura a 260°C máximo durante 5 segundos. La posición de inmersión no debe ser inferior a 2mm de la base de la lente.
Advertencia Crítica:Debe evitarse sumergir la lente en la soldadura. Una temperatura o tiempo excesivos pueden causar deformación de la lente o fallo catastrófico. La soldadura por reflujo infrarrojo (IR) NO es adecuada para este tipo de encapsulado de orificio pasante.

6. Información de Embalaje y Pedido

Los componentes se empaquetan en bolsas antiestáticas. La configuración de embalaje estándar es de 1000 piezas por bolsa. Ocho bolsas se empaquetan en una caja interior, y ocho cajas interiores constituyen una caja de envío exterior, resultando en un total de 64,000 piezas por caja exterior.

7. Recomendaciones de Diseño para Aplicación

7.1 Diseño del Circuito de Conducción

Los LEDs son dispositivos operados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme y evitar el acaparamiento de corriente, se recomienda encarecidamente usar una resistencia limitadora de corriente en serie para cada LED, incluso cuando varios LEDs se conecten en paralelo a una fuente de voltaje. El modelo de circuito simple (A) con una resistencia en serie con cada LED es el enfoque correcto. Se desaconseja el modelo alternativo (B), que conecta múltiples LEDs directamente en paralelo sin resistencias individuales, ya que ligeras variaciones en el voltaje directo (V_F) de cada LED causarán diferencias significativas en el reparto de corriente y, en consecuencia, en el brillo.

El valor de la resistencia en serie (R_s) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R_s= (V_suministro- V_F) / I_F, donde I_Fes la corriente de operación deseada (ej., 50mA) y V_Fes el voltaje directo típico de la hoja de datos (ej., 1.6V).

7.2 Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

Este componente es sensible a las descargas electrostáticas. Deben implementarse controles ESD adecuados durante el manejo y montaje:

• El personal debe usar pulseras con conexión a tierra o guantes antiestáticos.
• Todos los puestos de trabajo, herramientas y equipos deben estar correctamente conectados a tierra.
• Usar ionizadores para neutralizar la carga estática que pueda acumularse en la lente de plástico.
• Almacenar y transportar los componentes en embalajes conductivos o antiestáticos.

7.3 Ámbito de Aplicación y Fiabilidad

Este producto está destinado a su uso en equipos electrónicos comerciales e industriales estándar, incluyendo automatización de oficinas, comunicaciones y electrodomésticos. Para aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional donde un fallo podría poner en riesgo la vida o la salud (ej., aviación, soporte vital médico, sistemas de seguridad en transporte), es necesaria una consulta y calificación específicas antes de su incorporación al diseño.

8. Comparativa y Diferenciación Técnica

Este IRED de 850nm se diferencia por su combinación dealta potencia de salida(30-45 mW/sr) ybajo voltaje directo(1.6V típ.). En comparación con LEDs visibles estándar o IREDs de menor potencia, esto permite una iluminación más brillante o un mayor alcance en dispositivos alimentados por baterías. El ángulo de visión de 30 grados ofrece un buen equilibrio entre intensidad focalizada y área de cobertura. La rápida velocidad de conmutación de 30ns lo hace adecuado tanto para mandos a distancia simples de encendido/apagado como para protocolos de transmisión de datos de mayor velocidad, a diferencia de dispositivos más lentos limitados a conmutación básica.

9. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Puedo alimentar este LED directamente desde un pin de un microcontrolador de 3.3V o 5V?
R: No. Siempre debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie. Un pin de microcontrolador tiene una capacidad limitada de suministro/absorción de corriente y carece de regulación precisa de corriente. Conectar el LED directamente probablemente excedería la corriente máxima del pin, dañando el microcontrolador, y podría sobrecargar el LED.

P: ¿Por qué la especificación de corriente inversa es solo para pruebas y no para operación?
R: El LED es un diodo optimizado para conducción directa. Aplicar un voltaje inverso, incluso dentro del límite máximo de 5V, no hace que funcione de manera útil. La corriente inversa especificada es un parámetro de fuga utilizado para pruebas de calidad, no un parámetro de diseño para la operación del circuito.

P: ¿Cómo calculo la resistencia necesaria para una fuente de 5V a 50mA?
R: Usando el V_Ftípico de 1.6V: R = (5V - 1.6V) / 0.05A = 68 Ohmios. El valor estándar más cercano es 68Ω. La potencia nominal de la resistencia debe ser al menos P = I²R = (0.05)²* 68 = 0.17W, por lo que una resistencia de 1/4W es suficiente.

P: ¿Cuál es el propósito del encapsulado transparente si la luz es invisible?
R: El epoxi transparente es altamente transparente a la luz infrarroja de 850nm, minimizando las pérdidas ópticas dentro del propio encapsulado. Una lente coloreada absorbería parte de la salida IR, reduciendo la eficiencia. El encapsulado transparente permite la máxima intensidad radiante.

10. Caso de Estudio de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de un Transmisor de Control Remoto por Infrarrojos Simple.
El objetivo es transmitir comandos codificados desde una unidad de mano a un receptor a una distancia de hasta 10 metros en un salón típico.

Selección de Componentes:Este IRED de 850nm es una excelente elección debido a su alta potencia de salida (para un buen alcance), operación a bajo voltaje (compatible con pequeñas baterías como 2 pilas AA que proporcionan 3V) y rápida velocidad de conmutación (capaz de manejar la frecuencia portadora de 38kHz comúnmente usada en mandos a distancia).

Diseño del Circuito:El circuito transmisor central implica un microcontrolador que genera el código modulado. El pin del microcontrolador acciona un transistor (ej., un NPN simple como el 2N3904) en una configuración de interruptor. El IRED y su resistencia limitadora de corriente se colocan en el circuito del colector del transistor. El transistor actúa como un interruptor de alta velocidad, permitiendo que el microcontrolador pulse el LED con la corriente alta requerida (ej., pulsos de 100mA) sin cargar directamente el pin del MCU. El valor de la resistencia en serie se calcula en base al voltaje de la batería (3V), el V_F del LED (~1.6V) y la corriente pulsada deseada.

Consideraciones:El amplio ángulo de visión de 30 grados del LED asegura que el mando no necesite apuntar precisamente al receptor. Las precauciones ESD son críticas durante el montaje de la unidad de mano. Las guías de almacenamiento aseguran que los LEDs permanezcan soldables durante el proceso de producción.

11. Principio de Funcionamiento

Un Diodo Emisor de Luz Infrarroja (IRED) es un dispositivo semiconductor de unión p-n. 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, se libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica de la luz emitida (850 nm en este caso) está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor, que aquí se basa en compuestos de Arseniuro de Galio (GaAs) o Arseniuro de Galio y Aluminio (AlGaAs). El encapsulado de epoxi "transparente" encapsula el chip semiconductor, proporciona protección mecánica y actúa como una lente para dar forma al haz de salida.

12. Tendencias Tecnológicas

Los componentes infrarrojos discretos continúan evolucionando. Las tendencias incluyen el desarrollo de dispositivos con una densidad de potencia y eficiencia aún mayores para aplicaciones de largo alcance como LiDAR y sensores de tiempo de vuelo. También hay un impulso hacia la miniaturización en encapsulados de dispositivo de montaje superficial (SMD) para el montaje automatizado y factores de forma más pequeños. Además, se están desarrollando componentes con tolerancias de longitud de onda más controladas y anchos de banda espectral más estrechos para aplicaciones especializadas de detección y comunicación óptica, con el fin de reducir la interferencia y mejorar las relaciones señal-ruido. El principio fundamental de la electroluminiscencia en uniones semiconductoras permanece constante, pero la ciencia de materiales y la tecnología de encapsulado impulsan las mejoras de rendimiento.