Hoja de Datos de LED IR 0402 SMD - Tamaño 1.0x0.5x0.5mm - Voltaje Directo 1.5V - Longitud de Onda Pico 940nm - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un diodo emisor de infrarrojos de montaje superficial miniatura y alta fiabilidad. El dispositivo está encapsulado en un paquete compacto 0402, moldeado en resina epoxi transparente al agua, y está espectralmente adaptado a fotodiodos y fototransistores de silicio, lo que lo hace ideal para aplicaciones de detección.

1.1 Ventajas Principales

• Alta Fiabilidad:Diseñado para un rendimiento consistente en aplicaciones exigentes.
• Huella Miniatura:El paquete 0402 de doble terminal permite un montaje en PCB de alta densidad.
• Compatibilidad de Proceso:Adecuado para procesos de soldadura por reflujo tanto infrarrojos como de fase de vapor.
• Cumplimiento Ambiental:El producto está libre de plomo, cumple con RoHS, es conforme con el REACH de la UE y cumple con los estándares libres de halógenos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Aplicaciones Objetivo

• Sensores infrarrojos montados en PCB
• Unidades de control remoto por infrarrojos que requieren alta potencia de salida
• Escáneres ópticos
• Varios sistemas de aplicación de infrarrojos

2. Análisis Profundo de 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. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.

Parámetro	Símbolo	Valor	Unidad	Notas
Corriente Directa Continua	IF	50	mA
Voltaje Inverso	VR	5	V
Temperatura de Operación	Topr	-40 a +100	°C
Temperatura de Almacenamiento	Tstg	-40 a +100	°C
Temperatura de Soldadura	Tsol	260	°C	Tiempo de soldadura ≤ 5 segundos.
Disipación de Potencia (Ta=25°C)	Pd	100	mW

2.2 Características Electro-Ópticas (Ta=25°C)

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos en condiciones de prueba estándar (IF=20mA a menos que se indique lo contrario).

Parámetro	Símbolo	Min.	Typ.	Max.	Unidad	Condición
Intensidad Radiante	Ie	0.5	2.35	--	mW/sr	IF=20mA
Longitud de Onda Pico	λp	--	940	--	nm	IF=20mA
Ancho de Banda Espectral (FWHM)	Δλ	--	45	--	nm	IF=20mA
Voltaje Directo	VF	--	1.5	1.9	V	IF=20mA
Corriente Inversa	IR	--	--	10	μA	VR=5V
Ángulo de Visión (Ángulo Medio)	2θ1/2	--	120	--	grados	IF=20mA

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características esenciales para los ingenieros de diseño.

3.1 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva IV)

La curva muestra la relación exponencial entre la corriente directa (IF) y el voltaje directo (VF). En el punto de operación típico de 20mA, el voltaje directo es aproximadamente 1.5V. Los diseñadores deben usar una resistencia limitadora de corriente en serie para evitar exceder la corriente directa máxima, ya que incluso un pequeño aumento en el voltaje puede provocar un gran aumento, potencialmente destructivo, en la corriente.

3.2 Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva de reducción ilustra cómo la corriente directa continua máxima permitida disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. El dispositivo puede manejar su corriente nominal completa hasta aproximadamente 25°C. Más allá de esto, la corriente máxima debe reducirse linealmente a cero a la temperatura máxima de unión (implícita por el límite de operación de 100°C). Esto es crítico para garantizar la fiabilidad a largo plazo en entornos de alta temperatura.

3.3 Distribución Espectral

El gráfico de salida espectral confirma la longitud de onda de emisión pico en 940nm con un ancho de banda espectral típico (Ancho a Media Altura) de 45nm. Esta longitud de onda es casi óptima para fotodetectores basados en silicio, que tienen alta sensibilidad en esta región, maximizando la relación señal-ruido en aplicaciones de detección.

3.4 Intensidad Radiante Relativa vs. Corriente Directa

Esta curva muestra que la salida radiante es casi lineal con la corriente directa en el rango de operación típico (hasta unos 40-50mA). Esta relación predecible simplifica el diseño de sistemas ópticos.

3.5 Intensidad Radiante Relativa vs. Desplazamiento Angular

El diagrama polar representa el patrón de emisión, caracterizado por un amplio semiángulo de 120 grados. Esto proporciona un haz infrarrojo amplio y difuso, ideal para aplicaciones que requieren cobertura de área amplia o detección de proximidad donde la alineación no es crítica.

4. Información Mecánica y del Paquete

4.1 Dimensiones del Paquete (0402)

El dispositivo se ajusta a una huella estándar 0402 (Imperial) / 1005 (Métrica). Las dimensiones clave incluyen una longitud del cuerpo de aproximadamente 1.0mm, un ancho de 0.5mm y una altura de 0.5mm. Se proporcionan las dimensiones y espaciado de los terminales para el diseño del patrón de soldadura en PCB. Todas las tolerancias dimensionales son típicamente ±0.1mm a menos que se especifique lo contrario.

4.2 Identificación de Polaridad

El paquete es de doble terminal. La polaridad suele estar indicada por una marca en el lado del cátodo (-) o por una estructura interna del chip visible a través de la lente transparente. Se debe consultar el dibujo de la hoja de datos para conocer el esquema de marcado exacto.

5. Directrices de Soldadura y Montaje

5.1 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

El dispositivo es sensible a la humedad. Se deben tomar precauciones para evitar el "popcorning" o la delaminación durante el reflujo:

• Almacenar en la bolsa original a prueba de humedad a ≤30°C / ≤90% HR.
• Usar dentro de un año desde el envío.
• Después de abrir la bolsa, almacenar a ≤30°C / ≤60% HR y usar dentro de 168 horas (7 días).
• Si se excede el tiempo de almacenamiento o el desecante indica humedad, secar a 60±5°C durante un mínimo de 24 horas antes de usar.

5.2 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de temperatura de reflujo sin plomo recomendado. Los parámetros clave incluyen:

• Zona de precalentamiento y estabilización.
Tasa máxima de aumento de temperatura.
• Temperatura máxima del cuerpo no superior a 260°C.
• Tiempo por encima del líquido (ej., 217°C).
• Tasa de enfriamiento.

La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces.

5.3 Soldadura Manual y Rework

Si es necesaria la soldadura manual:

• Usar un soldador con temperatura de punta <350°C.
• Limitar la potencia del soldador a 25W o menos.
• El tiempo de contacto por terminal debe ser ≤3 segundos.
• Dejar un intervalo mínimo de 2 segundos entre soldar cada terminal.

Se desaconseja encarecidamente el rework. Si es inevitable, se debe usar un soldador de doble punta para calentar ambos terminales simultáneamente y evitar estrés mecánico en el paquete. El efecto del rework en las características del dispositivo debe verificarse de antemano.

6. Información de Embalaje y Pedido

6.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

El dispositivo se suministra en cinta portadora con relieve enrollada en carretes. Un carrete estándar contiene 3000 piezas. Se proporcionan las dimensiones detalladas de la cinta portadora (tamaño del bolsillo, paso, ancho de la cinta) y las especificaciones del carrete para la configuración de máquinas pick-and-place automáticas.

6.2 Procedimiento de Embalaje

Los carretes se empaquetan en bolsas selladas de barrera de humedad de aluminio con desecante y una tarjeta indicadora de humedad para mantener condiciones de almacenamiento secas.

6.3 Información de la Etiqueta

La etiqueta del paquete incluye información crítica para la trazabilidad y verificación:

• CPN (Número de Parte del Cliente)
• P/N (Número de Parte del Fabricante: IR16-213C/L510/TR8)
• Cantidad
• CAT (Código de Clasificación/Rango)
• HUE (Longitud de Onda Pico)
• Número de Lote
• País de Origen

7. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

7.1 Diseño del Circuito de Conducción

El aspecto de diseño más crítico es la limitación de corriente. Un LED es un dispositivo controlado por corriente. Se debe calcular una resistencia en serie (R_s) basándose en el voltaje de alimentación (V_cc), la corriente directa deseada (I_F), y el voltaje directo del LED (V_F): R_s= (V_cc- V_F) / I_F. Para una alimentación de 5V y una corriente objetivo de 20mA: R_s≈ (5V - 1.5V) / 0.02A = 175Ω. Una resistencia estándar de 180Ω sería adecuada. Siempre verifique la corriente real bajo el peor caso de V_F(mín) para asegurarse de que no excede los valores máximos.

7.2 Gestión Térmica

Aunque el paquete 0402 tiene una masa térmica limitada, se debe prestar atención a la disipación de potencia, especialmente en aplicaciones de alta corriente o alta temperatura ambiente. Asegúrese de que la PCB proporcione un área de cobre adecuada alrededor de las almohadillas de soldadura para actuar como disipador de calor y siga las pautas de reducción de corriente con la temperatura.

7.3 Diseño Óptico

El amplio ángulo de visión de 120 grados hace que este LED sea adecuado para aplicaciones que requieren iluminación amplia. Para haces de mayor alcance o más direccionales, pueden ser necesarias ópticas secundarias (lentes). La lente transparente al agua garantiza una absorción mínima de la luz infrarroja emitida.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con otros LED infrarrojos, este dispositivo 0402 ofrece un equilibrio clave:

• vs. Paquetes Más Grandes (ej., 5mm):Huella significativamente más pequeña y perfil más bajo, permitiendo la miniaturización. Típicamente tiene una potencia radiante total más baja pero mayor idoneidad para arreglos o colocación densa.
• vs. Otros LED IR SMD (ej., 0603):El paquete 0402 permite la mayor densidad de componentes posible en una PCB, una ventaja crítica en la electrónica moderna con espacio limitado, como controles remotos ultracompactos o sensores.
• vs. Dispositivos No Conformes:El cumplimiento total con los estándares RoHS, REACH y libres de halógenos es un requisito obligatorio para la mayoría de los productos comerciales e industriales hoy en día, simplificando la cadena de suministro y la certificación del producto final.

9. Preguntas Frecuentes (FAQ)

9.1 ¿Cuál es el propósito de la longitud de onda de 940nm?

940nm está en el espectro del infrarrojo cercano. Es invisible para el ojo humano pero se alinea bien con la sensibilidad máxima de fotodiodos y fototransistores de silicio económicos. También experimenta menos interferencia de la luz visible ambiental en comparación con los LED rojos visibles, mejorando la integridad de la señal en aplicaciones de detección.

9.2 ¿Por qué es absolutamente necesaria una resistencia limitadora de corriente?

La característica I-V de un LED es exponencial. Más allá del voltaje de rodilla, un pequeño aumento en el voltaje provoca un aumento muy grande en la corriente. Sin una resistencia en serie para controlar la corriente, conectar el LED directamente a una fuente de voltaje (incluso una pequeña batería) casi con certeza lo llevará más allá de su clasificación de corriente máxima, causando un sobrecalentamiento instantáneo y falla.

9.3 ¿Puedo usar esto para transmisión de datos (como controles remotos IR)?

Sí, esta es una aplicación principal. Su velocidad de conmutación rápida (implícita por el material GaAlAs) y compatibilidad con pulsos de alta corriente lo hacen adecuado para la transmisión de datos modulada en controles remotos, sistemas de asociación de datos por infrarrojos (IrDA) y aislamiento óptico.

9.4 ¿Cómo interpreto la especificación de \"Intensidad Radiante\"?

Intensidad Radiante (I_e) de 2.35 mW/sr (típico) significa que el LED emite 2.35 milivatios de potencia óptica por estereorradián (una unidad de ángulo sólido) a lo largo de su eje central. Esta es una medida de cuán \"brillante\" es la fuente de IR en su dirección principal. El flujo radiante total (potencia en mW) se puede estimar multiplicando la intensidad por el ángulo sólido del haz.

10. Ejemplo de Diseño y Caso de Uso

10.1 Sensor de Proximidad Simple

Una aplicación común es un sensor de proximidad basado en reflectancia. El LED IR se coloca adyacente a un fototransistor en una PCB. Un microcontrolador impulsa el LED con una corriente pulsada (ej., pulsos de 20mA). El fototransistor detecta la luz IR reflejada por un objeto. La fuerza de la señal detectada se correlaciona con la distancia y reflectividad del objeto. El amplio ángulo de visión de este LED asegura una buena cobertura para detectar objetos que pueden no estar perfectamente alineados.

11. Principio de Funcionamiento

Un Diodo Emisor de Luz Infrarroja (LED IR) es un diodo semiconductor de unión p-n. Cuando está polarizado en directa, los electrones de la región n se recombinan con los huecos de la región p en la región activa (chip GaAlAs). Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica de los fotones emitidos (940nm en este caso) está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor utilizado. El paquete de resina epoxi transparente al agua encapsula y protege el chip mientras permite que la luz infrarroja pase con una pérdida mínima.

12. Tendencias de la Industria

La tendencia en la optoelectrónica, como en toda la electrónica, es hacia la miniaturización, mayor integración y eficiencia mejorada. El paquete 0402 representa el impulso continuo hacia componentes pasivos y activos más pequeños. Los desarrollos futuros pueden incluir:

• Mayor Densidad de Potencia:Mejorar la eficacia luminosa (potencia radiante de salida por entrada eléctrica) de chips cada vez más pequeños.
• Soluciones Integradas:Combinar el emisor IR, el controlador y el detector en un solo módulo o paquete para simplificar el diseño y mejorar el rendimiento.
• Nuevas Longitudes de Onda:Desarrollo de emisores en otras longitudes de onda IR (ej., 850nm, 1050nm) para aplicaciones específicas como sistemas seguros para los ojos u optimizaciones de sensores diferentes.
• Embalaje Avanzado:Uso de materiales con mejor conductividad térmica para gestionar el calor en dispositivos miniatura de alta potencia.