Hoja de Datos del Diodo Emisor de Luz Infrarroja LTL-E7939Q2K - Montaje Through-Hole - Longitud de Onda 850nm - Intensidad Radiante 20mW/sr - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas de un diodo emisor de luz infrarroja (IR) de alto rendimiento para montaje through-hole. El dispositivo está diseñado para aplicaciones que requieren una fuente fiable y potente de luz infrarroja con una longitud de onda típica de 850 nanómetros. Cuenta con una lente transparente al agua y está construido con tecnología de semiconductor de AlGaAs (Arseniuro de Galio y Aluminio), ideal para una emisión infrarroja eficiente. El producto cumple con las directivas RoHS, lo que indica que está libre de sustancias peligrosas como el plomo (Pb). Sus ventajas principales incluyen operación de alta velocidad, alta potencia radiante de salida y compatibilidad con circuitos integrados estándar debido a sus bajos requisitos de corriente. Está destinado a un montaje versátil en placas de circuito impreso (PCB) o paneles en diversos sectores de equipos electrónicos.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los límites operativos del dispositivo se definen a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder estos valores puede causar daños permanentes.

• Disipación de Potencia:Máximo 120 mW.
• Corriente Directa de Pico:Máximo 1 A en condiciones de pulso (300 pulsos por segundo, ancho de pulso de 10 μs).
• Corriente Directa Continua (DC):Máximo 60 mA para operación continua.
• Voltaje Inverso:Máximo 5 V. Aplicar un voltaje inverso mayor puede provocar la ruptura de la unión del LED.
• Rango de Temperatura de Operación:-30°C a +85°C.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +100°C.
• Temperatura de Soldadura de las Patillas:260°C durante un máximo de 5 segundos, medido a 2.0mm del cuerpo del LED.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C y representan el rendimiento típico del dispositivo.

• Intensidad Radiante (Ie):Mínimo 20.0 mW/sr cuando se alimenta con una corriente directa (IF) de 20mA. El valor real debe considerarse con una tolerancia de ±15%. El código de clasificación específico está marcado en la bolsa de empaque del producto.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):Típicamente 25 grados, con un mínimo de 18 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad radiante cae a la mitad de su valor axial máximo.
• Longitud de Onda de Pico (λP):Típicamente 850 nm, ubicándolo en el espectro del infrarrojo cercano.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):Típicamente 40 nm. Esto define el ancho de banda espectral de la luz emitida.
• Voltaje Directo (VF):Típicamente 1.3V, con un máximo de 1.65V a IF = 20mA.
• Corriente Inversa (IR):Máximo 10 μA cuando se aplica un voltaje inverso (VR) de 5V.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varias curvas características típicas que proporcionan una visión más profunda del comportamiento del dispositivo bajo diversas condiciones. Estas son invaluables para el diseño de circuitos y la gestión térmica.

3.1 Espectro

La curva de distribución espectral muestra la intensidad de la luz emitida a través de diferentes longitudes de onda, centrada alrededor del pico de 850nm. El ancho medio de 40nm indica la dispersión de la emisión.

3.2 Voltaje Directo vs. Corriente Directa

Esta curva IV ilustra la relación entre el voltaje a través del LED y la corriente que fluye a través de él. Es no lineal, típico de un diodo. Los diseñadores la utilizan para determinar el voltaje de alimentación necesario para una corriente de operación objetivo.

3.3 Potencia Radiante Relativa vs. Corriente Directa Continua

Esta curva muestra cómo la potencia de salida de luz aumenta al incrementar la corriente de alimentación DC. Ayuda a seleccionar el punto de operación adecuado para lograr el brillo deseado mientras se gestiona la disipación de potencia.

3.4 Potencia Radiante Relativa vs. Corriente de Pico

Para operación pulsada, esta curva demuestra la relación entre la corriente de pico en un pulso y la potencia radiante resultante, lo cual es crucial para aplicaciones como transmisión de datos por infrarrojos.

3.5 Potencia Radiante Relativa vs. Temperatura

Esta es una curva crítica de rendimiento térmico. Muestra cómo la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente (o de la unión). Comprender esta desclasificación es esencial para diseñar sistemas que mantengan un rendimiento consistente en el rango de temperatura especificado.

3.6 Directividad

La curva de directividad o patrón de radiación representa visualmente el ángulo de visión, mostrando cómo se distribuye espacialmente la intensidad alrededor del eje central del LED.

4. Información Mecánica y de Empaquetado

4.1 Dimensiones del Paquete

El dispositivo es un paquete LED through-hole estándar. Las notas dimensionales clave incluyen:

• Todas las dimensiones están en milímetros (se proporcionan pulgadas entre paréntesis).
• Aplica una tolerancia general de ±0.25mm (±0.010") a menos que se especifique lo contrario.
• La protuberancia máxima de la resina bajo la brida es de 1.0mm (0.04").
• La separación entre patillas se mide en el punto donde las patillas emergen del cuerpo del paquete.

El dibujo dimensional específico se referencia en la hoja de datos, detallando el diámetro del cuerpo, la longitud de las patillas y la separación.

4.2 Identificación de Polaridad

Para LEDs through-hole, la polaridad suele indicarse por la longitud de las patillas (la patilla más larga suele ser el ánodo) o por una marca plana en el borde de la lente del LED. El dibujo mecánico de la hoja de datos especificará el método de identificación exacto.

5. Guías de Soldadura y Ensamblaje

El manejo adecuado es crucial para garantizar la fiabilidad y prevenir daños.

5.1 Formado de Patillas

• El doblado debe realizarse en un punto al menos a 3mm de la base de la lente del LED.
• La base del marco de las patillas no debe usarse como punto de apoyo durante el doblado.
• El formado de patillas debe hacerse a temperatura ambiente normal yantesdel proceso de soldadura.
• Durante la inserción en la PCB, utilice la fuerza mínima de sujeción necesaria para evitar imponer un estrés mecánico excesivo en el cuerpo del LED.

5.2 Proceso de Soldadura

• Mantenga una distancia mínima de 2mm desde la base de la lente hasta el punto de soldadura.
• Evite sumergir la lente en la soldadura.
• No aplique estrés externo a las patillas mientras el LED está a alta temperatura por la soldadura.

Condiciones de Soldadura Recomendadas:

• Soldador de Estaño:Temperatura máxima 350°C, durante un tiempo máximo de 3 segundos (soldadura única solamente).
• Soldadura por Ola:
  • Precalentamiento: Máximo 100°C hasta 60 segundos.
  • Ola de Soldadura: Máximo 260°C hasta 5 segundos.

Nota Importante:Una temperatura o tiempo de soldadura excesivos pueden deformar la lente o causar una falla catastrófica del LED. La soldadura por reflujo infrarrojo (IR) esnoadecuada para este tipo de LED through-hole.

5.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza, utilice disolventes a base de alcohol como alcohol isopropílico.

5.4 Almacenamiento

Para una vida útil óptima:

• El entorno de almacenamiento no debe superar los 30°C y el 70% de humedad relativa.
• Los LEDs retirados de su embalaje protector original deben usarse dentro de los tres meses.
• Para almacenamiento prolongado fuera del embalaje original, almacene en un recipiente sellado con desecante o en un desecador purgado con nitrógeno.

6. Método de Conducción y Diseño de Circuito

Los LEDs son dispositivos operados por corriente. Para garantizar una salida de luz consistente, especialmente al conducir múltiples LEDs, una regulación de corriente adecuada es esencial.

• Circuito Recomendado (Circuito A):Incorpore una resistencia limitadora de corriente en serie concadaLED. Este es el método preferido ya que compensa las variaciones menores en la característica de voltaje directo (Vf) entre LEDs individuales, asegurando un brillo uniforme en todos los dispositivos de una matriz.
• Circuito No Recomendado (Circuito B):Se desaconseja conectar múltiples LEDs directamente en paralelo con una sola resistencia limitadora de corriente compartida. Debido a las variaciones naturales en la curva I-V de cada LED, la corriente (y por lo tanto el brillo) no se distribuirá uniformemente, lo que llevará a que algunos LEDs sean más brillantes que otros.

7. Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

Este componente es sensible a las descargas electrostáticas. La ESD puede causar daños inmediatos o latentes, manifestándose como alta corriente de fuga inversa, voltaje directo anormalmente bajo o fallo al iluminar a corrientes bajas.

Medidas de Prevención:

• El personal debe usar pulseras conductoras o guanti antiestáticos al manipular los LEDs.
• Todo el equipo, estaciones de trabajo y maquinaria debe estar correctamente conectado a tierra.
• Use ionizadores para neutralizar la carga estática que pueda acumularse en la superficie de la lente de plástico debido a la fricción del manejo.

Verificación de Daño por ESD:Verifique los LEDs sospechosos probando su iluminación y midiendo el voltaje directo (Vf) a una corriente de prueba baja.

8. Información de Empaquetado y Pedido

8.1 Especificación de Empaquetado

El producto se suministra en un sistema de empaquetado multinivel:

• Unidad Básica:1,000 piezas por bolsa de empaque antiestática.
• Cartón Interno:Contiene 6 bolsas de empaque, totalizando 6,000 piezas.
• Cartón Externo:Contiene 8 cartones internos, totalizando 48,000 piezas.

8.2 Estructura del Número de Parte

El número de parte LTL-E7939Q2K codifica atributos clave:

• LTL:Identificador de la familia de productos.
• E7939:Modelo/serie específico del dispositivo.
• Q2K:Probablemente denota una clasificación específica (binning) para intensidad radiante y/o ángulo de visión según el código de clasificación marcado en la bolsa (ej., intensidad en el rango mínimo de 18-21.5 mW/sr, ángulo de visión típico 20-29 grados).

9. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

9.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED IR de alta potencia de 850nm es adecuado para una amplia gama de aplicaciones que incluyen, pero no se limitan a:

• Iluminación Infrarroja:Para cámaras de seguridad, sistemas de visión nocturna y visión artificial en condiciones de poca luz.
• Detección Óptica:Sensores de proximidad, detección de objetos y robots seguidores de línea.
• Transmisión de Datos:Enlaces de datos por infrarrojos (IrDA), mandos a distancia (donde la alta potencia extiende el alcance) y codificadores ópticos.
• Automatización Industrial:Detección de posición, conteo y sensores de haz interrumpido.

9.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión Térmica:Aunque el dispositivo puede manejar 120mW, operar en o cerca de la corriente continua máxima (60mA) generará calor. Asegure un área de cobre en la PCB o disipación de calor adecuada si se usa en entornos de alta temperatura ambiente para prevenir la degradación del rendimiento y extender la vida útil.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión típico de 25 grados proporciona un haz relativamente enfocado. Para una cobertura más amplia, pueden requerirse ópticas secundarias (difusores). Para un alcance mayor, se puede usar una lente para colimar el haz.
• Circuito de Conducción:Siempre utilice un controlador de corriente constante o una resistencia en serie. Calcule el valor de la resistencia basándose en el voltaje de alimentación (Vs), el voltaje directo típico del LED (Vf) y la corriente de operación deseada (If): R = (Vs - Vf) / If. Tenga en cuenta la tolerancia de Vf y las variaciones del voltaje de alimentación.
• Protección ESD en el Circuito:En entornos propensos a ESD, considere agregar diodos de supresión de voltaje transitorio (TVS) u otros componentes de protección en las líneas conectadas al LED.

10. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs visibles estándar o los LEDs IR de menor potencia, este dispositivo ofrece ventajas distintivas:

• Alta Intensidad Radiante:Un mínimo de 20 mW/sr proporciona una fuerte intensidad de señal para detección e iluminación, permitiendo distancias de operación más largas o requisitos de sensibilidad del receptor más bajos.
• Capacidad de Alta Velocidad:La capacidad de manejar una corriente de pico de 1A en pulsos cortos (10μs) lo hace adecuado para aplicaciones de transmisión de datos modulada.
• Cumplimiento RoHS:Cumple con las regulaciones ambientales modernas para fabricación sin plomo.
• Fiabilidad del Montaje Through-Hole:El paquete through-hole ofrece una fijación mecánica robusta y una excelente conducción térmica a la PCB en comparación con algunas alternativas de montaje superficial, lo que es beneficioso para operación de alta potencia.

11. Preguntas Frecuentes (FAQs)

11.1 ¿Cuál es la diferencia entre intensidad radiante (mW/sr) e intensidad luminosa (mcd)?

La intensidad radiante mide la potencia óptica real emitida por ángulo sólido (estereorradián), independiente de la sensibilidad del ojo humano. Se utiliza para dispositivos infrarrojos y ultravioleta. La intensidad luminosa está ponderada por la respuesta fotópica (adaptada a la luz diurna) del ojo humano y se mide en candelas (cd) o milicandelas (mcd). Solo tiene significado para la luz visible. Este LED IR está correctamente especificado en mW/sr.

11.2 ¿Puedo alimentar este LED directamente desde un pin de un microcontrolador de 3.3V o 5V?

No.Los pines de los microcontroladores tienen una capacidad limitada de suministro/absorción de corriente (típicamente 20-50mA máximo) y no están diseñados para conducción de corriente constante. Conectar el LED directamente probablemente sobrecargaría el pin, dañaría el microcontrolador y proporcionaría una corriente no controlada al LED. Siempre utilice un circuito controlador con una resistencia en serie o un CI controlador de LED dedicado.

11.3 ¿Por qué hay una tolerancia de ±15% en la intensidad radiante?

Esta es una variación normal inherente a los procesos de fabricación de semiconductores. Los LEDs se clasifican (binnig) según la intensidad medida. El "código de clasificación" específico en la bolsa de empaque indica a qué clasificación de intensidad pertenecen los LEDs, permitiendo a los diseñadores seleccionar piezas con rendimiento consistente para su aplicación.

11.4 ¿Se necesita un filtro IR para el receptor?

En muchas aplicaciones, sí. Usar un filtro de paso de banda de 850nm en el receptor (fotodiodo o sensor) puede mejorar drásticamente la relación señal-ruido al bloquear la luz visible ambiental y otras fuentes IR no deseadas (como la luz solar o bombillas incandescentes), haciendo el sistema más fiable, especialmente en condiciones de luz diurna.

12. Ejemplo de Aplicación Práctica

Caso de Diseño: Sensor de Proximidad IR Simple

Objetivo:Detectar un objeto dentro de 10cm.

Diseño: 1. Circuito Emisor:Alimente el LED LTL-E7939Q2K con una corriente constante de 20mA. Usando una fuente de 5V y un Vf típico de 1.3V, calcule la resistencia en serie: R = (5V - 1.3V) / 0.020A = 185 Ohmios. Use una resistencia estándar de 180 o 200 Ohmios. 2.Circuito Receptor:Coloque un fototransistor de silicio o un fotodiodo sensible a la luz de 850nm a unos centímetros del LED, alineado en el mismo eje. Use un fotodiodo polarizado inversamente con un amplificador de transimpedancia o un fototransistor en una configuración de interruptor simple. 3.Operación:El LED emite luz IR continuamente. Cuando un objeto entra en la zona de detección, refleja parte de esta luz de vuelta al receptor. La señal de salida del receptor aumenta, lo que puede ser leído por un comparador o el ADC de un microcontrolador para activar una acción. 4.Consideraciones:Proteja el receptor de la exposición directa al emisor para evitar la saturación. Use luz modulada (pulsando el LED) y un circuito de detección síncrona en el receptor para hacer el sistema inmune a las fluctuaciones de la luz ambiental.

13. Principio de Funcionamiento

Este dispositivo es un diodo emisor de luz basado en una unión semiconductor de AlGaAs. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el umbral de la unión (aproximadamente 1.3V), los electrones y huecos se inyectan a través de la unión. Su recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica del material semiconductor Arseniuro de Galio y Aluminio (AlGaAs) determina la energía de la banda prohibida, que corresponde directamente a la longitud de onda de los fotones emitidos—en este caso, aproximadamente 850nm, que está en la región del infrarrojo cercano del espectro electromagnético, invisible para el ojo humano.

14. Tendencias Tecnológicas

La tecnología de LED infrarrojo continúa evolucionando. Las tendencias generales en la industria incluyen:

• Mayor Eficiencia:Desarrollo de nuevos materiales semiconductores y estructuras epitaxiales (como pozos cuánticos múltiples) para lograr una mayor eficiencia wall-plug (más salida de luz por vatio eléctrico de entrada), reduciendo la generación de calor y el consumo de energía.
• Mayor Densidad de Potencia:Los avances en empaquetado y gestión térmica permiten que dispositivos más pequeños manejen corrientes de conducción más altas, permitiendo sistemas de iluminación IR más compactos y potentes.
• Diversificación de Longitud de Onda:Mientras que 850nm y 940nm son comunes, hay desarrollo para aplicaciones específicas, como 810nm para terapia médica o longitudes de onda específicas optimizadas para sensibilidades de sensores particulares.
• Integración:Tendencias hacia la integración del circuito controlador del LED, componentes de protección y, a veces, incluso el sensor en módulos más compactos o soluciones de sistema en paquete (SiP) para simplificar el diseño del usuario final.

Estas tendencias apuntan a proporcionar soluciones más fiables, eficientes y específicas para la aplicación en los mercados en crecimiento de visión artificial, detección biométrica, LiDAR y comunicación óptica.