Hoja de Datos del LED Infrarrojo IR3494-30C/H80/L419 - Carcasa T-1 3/4 de 4mm - Longitud de Onda 940nm - Tensión Directa 1.2V - Intensidad Radiante 3.5mW/sr - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El IR3494-30C/H80/L419 es un diodo emisor de infrarrojos de alta intensidad diseñado para aplicaciones que requieren una emisión de luz infrarroja fiable y eficiente. Moldeado en una carcasa de plástico transparente, este dispositivo está diseñado para ofrecer un rendimiento consistente en un factor de forma compacto T-1 3/4 (4mm). Su función principal es emitir radiación infrarroja con una longitud de onda pico de 940nm, lo que lo hace espectralmente compatible con fototransistores, fotodiodos y módulos receptores de infrarrojos comunes. El dispositivo presenta un espaciado de terminales estándar de 2.54mm para facilitar su integración en diseños de PCB estándar.

2. Características y Ventajas Clave

Las ventajas principales de este componente derivan de su diseño y selección de materiales. Ofrece una alta fiabilidad, crucial para aplicaciones a largo plazo. La alta intensidad radiante garantiza una transmisión de señal fuerte, mejorando el alcance operativo y la relación señal-ruido en sistemas de detección. Una característica de baja tensión directa contribuye a la eficiencia energética general del sistema. Además, el componente cumple con las normativas medioambientales, siendo libre de plomo (Pb-free) y diseñado para mantenerse dentro de los estándares de cumplimiento RoHS.

3. Valores Máximos Absolutos

Operar el dispositivo más allá de estos límites puede causar daños permanentes. Los valores se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Corriente Directa Continua (I_F):100 mA
• Corriente Directa Pico (I_FP):1.0 A (Ancho de Pulso ≤100μs, Ciclo de Trabajo ≤1%)
• Tensión Inversa (V_R):5 V
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +100°C
• Temperatura de Soldadura (T_sol):260°C (durante ≤5 segundos)
• Disipación de Potencia (P_d):180 mW (a o por debajo de 25°C de temperatura ambiente libre)

4. Características Electro-Ópticas

Los siguientes parámetros definen el rendimiento del dispositivo en condiciones de prueba estándar (Ta=25°C). Los valores típicos representan el rendimiento más común, mientras que los valores mínimo y máximo definen el rango aceptable.

4.1 Propiedades Radiantes y Espectrales

• Intensidad Radiante (I_e):2.5 mW/sr (Mín), 3.5 mW/sr (Típ), 5.5 mW/sr (Máx) a I_F=20mA. En operación pulsada (I_F=250mA, f=60Hz, ciclo de trabajo 50%), la intensidad radiante típica es 40 mW/sr.
• Longitud de Onda Pico (λ_p):940 nm (Típica) a I_F=20mA.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):50 nm (Típico) a I_F=20mA, definiendo el ancho espectral a la mitad de la intensidad máxima.

4.2 Propiedades Eléctricas

• Tensión Directa (V_F):
  • A I_F=20mA: 1.10V (Mín), 1.20V (Típ), 1.50V (Máx)
  • A I_F=100mA: 1.20V (Mín), 1.30V (Típ), 1.70V (Máx)
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (Máxima) a V_R=5V.

4.3 Ángulo de Visión

La distribución espacial de la luz emitida no es uniforme. El ángulo de visión, definido como el ángulo total a la mitad de la intensidad radiante máxima (2θ_1/2), es:

• Posición X:95 grados (Típico)
• Posición Y:45 grados (Típico)

Esto indica un patrón de radiación asimétrico, un factor crítico en el diseño de sistemas ópticos para alinear el emisor con un receptor.

5. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características esenciales para trabajos de diseño detallado.

5.1 Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva muestra la reducción de la corriente directa máxima permitida a medida que aumenta la temperatura ambiente. Para evitar sobrecalentamiento y garantizar fiabilidad, la corriente directa debe reducirse al operar por encima de 25°C.

5.2 Distribución Espectral

El gráfico representa la intensidad radiante relativa frente a la longitud de onda, centrada en el pico de 940nm. Confirma visualmente el ancho de banda típico de 50nm, mostrando que la mayor parte de la potencia óptica se concentra entre aproximadamente 915nm y 965nm. Este ancho de banda estrecho es beneficioso para filtrar el ruido de la luz ambiental.

5.3 Intensidad Radiante vs. Corriente Directa

Esta es una relación crucial que muestra que la intensidad radiante aumenta con la corriente directa, aunque no necesariamente de forma perfectamente lineal, especialmente a corrientes altas debido a efectos térmicos y de eficiencia. La curva permite a los diseñadores seleccionar una corriente de operación que proporcione la potencia óptica de salida requerida.

5.4 Corriente Directa vs. Tensión Directa

Esta curva característica IV es fundamental para diseñar el circuito de excitación. Muestra la relación exponencial, ayudando a determinar la tensión de cumplimiento necesaria para un driver de corriente constante o a calcular valores de resistencia en serie para un diseño impulsado por tensión.

5.5 Intensidad Radiante Relativa vs. Desplazamiento Angular

Curvas separadas para las posiciones X e Y ilustran el ángulo de visión asimétrico. La intensidad cae a la mitad de su valor máximo a ±47.5 grados en el plano X y a ±22.5 grados en el plano Y. Este patrón debe considerarse al alinear el LED con un sensor para garantizar una fuerza de señal óptima.

6. Información Mecánica y de Carcasa

6.1 Dimensiones de la Carcasa

El dispositivo utiliza una carcasa redonda estándar T-1 3/4 (diámetro 4mm). El dibujo técnico proporciona todas las dimensiones críticas, incluido el diámetro del cuerpo, la forma de la lente, el diámetro de los terminales y su espaciado. Las notas clave especifican que todas las dimensiones están en milímetros y las tolerancias estándar son ±0.25mm a menos que se indique lo contrario. El dibujo mecánico exacto es esencial para crear huellas de PCB precisas y garantizar una colocación adecuada en los ensamblajes.

6.2 Identificación de Polaridad

Los LEDs infrarrojos son componentes polarizados. El dibujo de la hoja de datos indica el cátodo, típicamente identificado por un punto plano en el borde de la carcasa o un terminal más corto. Debe observarse la polaridad correcta durante el montaje para evitar fallos del dispositivo.

7. Directrices de Soldadura y Montaje

El valor máximo absoluto para la temperatura de soldadura es 260°C durante un tiempo no superior a 5 segundos. Esto es típico para procesos de soldadura por ola o de reflujo. Es crítico respetar estos límites para evitar daños térmicos en la carcasa de plástico y el chip semiconductor interno. Deben seguirse las prácticas estándar de la industria para el manejo de dispositivos sensibles a la humedad, si corresponde.

8. Información de Embalaje y Pedido

La especificación de embalaje estándar es la siguiente: 500 piezas por bolsa, 5 bolsas por caja y 10 cajas por cartón. La etiqueta en el embalaje contiene varios códigos para trazabilidad y especificación:

• CPN:Número de Parte del Cliente
• P/N:Número de Producción (número de parte del fabricante)
• QTY:Cantidad contenida en el paquete
• CAT:Clasificaciones o bins de rendimiento (ej., para intensidad radiante)
• HUE:Indica el bin de longitud de onda pico.
• REF:Código de referencia.
• LOT No:Número de lote para trazabilidad de fabricación.

9. Sugerencias de Aplicación

9.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Unidades de Control Remoto por Infrarrojos:Su alta intensidad radiante lo hace adecuado para mandos a distancia que requieren mayor alcance o mayor penetración de señal.
• Sistemas de Transmisión en Aire Libre:Utilizado en enlaces de datos de corto alcance, sensores de proximidad y detección de objetos donde un haz infrarrojo es modulado.
• Detectores de Humo:Empleado en detectores de humo por oscurecimiento, donde las partículas de humo interrumpen un haz de luz infrarroja entre un emisor y un receptor.
• Sistemas de Infrarrojos Generales:Cualquier aplicación que requiera una fuente fiable de luz infrarroja de 940nm.

9.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito de Excitación:Siempre utilice una resistencia limitadora de corriente en serie o un driver de corriente constante para evitar exceder la corriente directa máxima, especialmente dada la baja tensión directa. La curva IV debe usarse para calcular el valor de resistencia apropiado para una tensión de alimentación dada.
• Gestión Térmica:Observe los límites de disipación de potencia. Si opera cerca de la corriente máxima o en temperaturas ambiente altas, considere la curva de reducción de potencia y asegure una ventilación adecuada o un disipador de calor si el LED está montado en una placa con otros componentes generadores de calor.
• Alineación Óptica:El ángulo de visión asimétrico (95° x 45°) es crítico. El LED y el receptor correspondiente (fototransistor, etc.) deben alinearse según el eje de sensibilidad previsto para maximizar la señal recogida.
• Protección contra Tensión Inversa:La tensión inversa máxima es de solo 5V. En circuitos donde es posible una polarización inversa (ej., acoplamiento AC o cargas inductivas), se recomienda encarecidamente una protección externa, como un diodo en paralelo (cátodo a ánodo).

10. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs infrarrojos estándar de baja potencia, la serie IR3494 ofrece una intensidad radiante significativamente mayor (3.5 mW/sr típico frente a menudo menos de 1 mW/sr para dispositivos básicos). Esto se traduce directamente en un mayor alcance operativo o en la capacidad de usar corrientes de excitación más bajas para el mismo alcance, mejorando la eficiencia. La longitud de onda de 940nm es ideal ya que es menos visible para el ojo humano que los LEDs de 850nm (que tienen un tenue brillo rojo) y sigue siendo altamente detectable por fotodetectores basados en silicio. El patrón de haz asimétrico puede ser una ventaja en aplicaciones que requieren un haz enfocado en un plano y una cobertura más amplia en otro.

11. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

R: No. La tensión directa es de solo unos 1.2-1.3V. Conectarlo directamente a 5V sin una resistencia limitadora de corriente causaría un flujo de corriente muy alto, destruyendo el LED instantáneamente. Siempre debe usarse una resistencia en serie.

P: ¿Cuál es la diferencia entre la intensidad radiante 'Típica' y la 'Máxima'?

R: El valor típico (3.5 mW/sr) es lo que la mayoría de dispositivos de un lote de producción entregarán. El máximo (5.5 mW/sr) es el límite superior de la especificación; algunos dispositivos pueden rendir mejor, pero los diseños deben basarse en el mínimo (2.5 mW/sr) para garantizar la funcionalidad del sistema en todas las condiciones.

P: ¿Por qué el ángulo de visión es diferente en las direcciones X e Y?

R: Esto es resultado de la estructura interna del chip y la forma de la lente de plástico. Es una característica de diseño intencionada que da forma al patrón de luz emitida, lo que puede ser útil para dirigir el haz infrarrojo.

P: ¿Se requiere un disipador de calor?

R: Para operación continua a la corriente máxima nominal de 100mA, la disipación de potencia es aproximadamente 130mW (1.3V * 0.1A), que está por debajo del límite de 180mW a 25°C. Sin embargo, si la temperatura ambiente es alta o el LED está en un recinto sellado, debe aplicarse la reducción de potencia térmica según las curvas de rendimiento, y puede ser necesario un disipador de calor o reducir la corriente de operación.

12. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un Transmisor de Control Remoto IR de Largo Alcance

Objetivo: Lograr un alcance fiable de 15 metros en un entorno típico de sala de estar.

Pasos de Diseño:

1. Selección de Corriente de Excitación:Consulte la curva 'Intensidad Radiante vs. Corriente Directa'. Para maximizar el alcance, opere cerca del límite superior. Seleccionar I_F= 80mA proporciona una intensidad radiante de aproximadamente 15 mW/sr (de la curva), un aumento significativo sobre el valor a 20mA.

2. Diseño del Circuito:Para una alimentación de 3.3V, calcule la resistencia en serie. Usando la V_Ftípica a 80mA (estimada de la curva IV como ~1.28V): R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F= (3.3V - 1.28V) / 0.08A = 25.25Ω. Use una resistencia estándar de 24Ω o 27Ω. Verifique la potencia en la resistencia: P = I²R = (0.08)²*27 = 0.173W, por lo que una resistencia de 1/4W es suficiente.

3. Verificación Térmica:Disipación de potencia del LED: P_d= V_F* I_F= 1.28V * 0.08A = 102mW. Esto está muy dentro del límite de 180mW a 25°C.

4. Alineación Óptica:Monte el LED en el borde de la PCB del mando a distancia. Oriente el LED de modo que su plano más ancho de 95 grados (X) se alinee horizontalmente para cubrir un área amplia, mientras que el plano más estrecho de 45 grados (Y) sea vertical para concentrar la energía hacia adelante. Esto optimiza la posibilidad de alcanzar el receptor incluso si el mando está ligeramente desalineado horizontalmente.

13. Principio de Funcionamiento

Un Diodo Emisor de Luz Infrarroja (LED IR) es un diodo semiconductor de unión p-n. Cuando se aplica una tensión directa, los electrones de la región n y los huecos de la región p se inyectan a través de la unión. Cuando estos portadores de carga se recombinan en la región activa del material semiconductor (típicamente basado en arseniuro de galio, GaAs), se libera energía en forma de fotones. La composición específica de las capas semiconductoras determina la longitud de onda de la luz emitida. Para este dispositivo, el material está diseñado para producir fotones principalmente a una longitud de onda de 940 nanómetros, que está en el espectro del infrarrojo cercano, invisible para el ojo humano pero fácilmente detectable por fotodiodos y fototransistores de silicio.

14. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LEDs infrarrojos continúa centrándose en varias áreas clave: aumentar la eficiencia wall-plug (potencia óptica de salida / potencia eléctrica de entrada) para permitir un menor consumo de energía o una mayor salida en dispositivos alimentados por batería; mejorar la velocidad de modulación para aplicaciones de comunicación de datos de alta velocidad como IrDA; y desarrollar dispositivos con anchos de banda espectral aún más estrechos para aplicaciones que requieren un emparejamiento preciso de longitud de onda, como la detección de gases. También hay una tendencia hacia carcasas de dispositivo de montaje superficial (SMD) para el montaje automatizado, aunque las carcasas de orificio pasante como la T-1 3/4 siguen siendo populares por su robustez y facilidad de soldadura manual en prototipos y ciertas aplicaciones de alta fiabilidad. La longitud de onda de 940nm sigue siendo un estándar de la industria debido a su equilibrio óptimo entre la sensibilidad del detector de silicio y la baja visibilidad.

Notas Importantes:Las especificaciones proporcionadas en este documento están sujetas a cambios sin previo aviso. Al utilizar este producto, deben observarse estrictamente los valores máximos absolutos y las condiciones de operación aquí descritas. El fabricante no asume ninguna responsabilidad por daños resultantes del uso fuera de estas condiciones especificadas. La información contenida en esta hoja de datos está protegida por derechos de autor y no debe reproducirse sin autorización.