Hoja de Especificaciones IR LED 735nm - Dimensiones 2.8x3.5x0.65mm - Voltaje 2.2V - Potencia 0.4W - Documento Técnico

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones detalladas de un diodo emisor de luz (LED) infrarrojo que utiliza un encapsulado de montaje superficial PLCC-2. El dispositivo está diseñado para aplicaciones que requieren radiación en el infrarrojo cercano, particularmente en entornos agrícolas y hortícolas controlados.

1.1 Posicionamiento del Producto y Ventajas Principales

El LED se posiciona como una fuente fiable de luz infrarroja de 735nm, una longitud de onda frecuentemente utilizada en estudios de fisiología vegetal y estimulación del crecimiento. Sus ventajas principales derivan del compacto encapsulado PLCC-2, que ofrece un amplio ángulo de visión de 120 grados, compatibilidad con procesos estándar de montaje SMT y cumplimiento de las normas medioambientales RoHS. El nivel de sensibilidad a la humedad está clasificado como Nivel 3, lo que indica que se requieren precauciones de manejo estándar.

1.2 Mercado Objetivo

Los mercados objetivo principales incluyen la horticultura profesional (por ejemplo, producción de flores, laboratorios de cultivo de tejidos, granjas verticales/fábricas de plantas) y la electrónica general donde se necesitan emisores infrarrojos para fines de detección o señalización.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

Las características eléctricas y ópticas definen el rango operativo y las expectativas de rendimiento del dispositivo.

2.1 Características Fotométricas y Radiométricas

Con una corriente directa (I_F) de 150mA y una temperatura de unión (T_s) de 25°C, los parámetros clave son:

• Longitud de Onda Pico (λ_p):735nm (típico), con un rango de 730nm a 740nm. Esto sitúa la emisión firmemente en el espectro del infrarrojo cercano.
• Flujo Radiante Total (Φ_e):112mW (típico), con un rango de 90mW a 140mW. Esto mide la potencia óptica total de salida.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120 grados (típico), proporcionando un patrón de emisión amplio adecuado para iluminación de área.

2.2 Características Eléctricas

• Voltaje Directo (V_F):2.2V (típico) a I_F=150mA, dentro de un rango de 1.8V a 2.6V. Este parámetro es crucial para el diseño del circuito de accionamiento.
• Corriente Inversa (I_R):Menos de 10µA a un voltaje inverso (V_R) de 5V, lo que indica una buena integridad del diodo.

2.3 Características Térmicas y de Fiabilidad

• Resistencia Térmica (R_θJ-S):15°C/W (típico) desde la unión hasta el punto de soldadura. Este valor es crítico para la gestión térmica y prevenir el sobrecalentamiento.
• Valores Máximos Absolutos:Definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente.
  • Disipación de Potencia (P_D): 0.4W
  • Corriente Directa Continua (I_F): 150mA
  • Corriente Directa Pico (I_FP): 200mA (con ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms)
  • Voltaje Inverso (V_R): 5V
  • Descarga Electroestática (ESD) Modelo Cuerpo Humano (HBM): 2000V (con un rendimiento superior al 90%, pero se recomienda protección durante el manejo)
  • Temperatura de Funcionamiento (T_OPR): -40°C a +85°C
  • Temperatura de Almacenamiento (T_STG): -40°C a +100°C
  • Temperatura Máxima de Unión (T_J): 115°C

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Aunque el documento no proporciona explícitamente un código de clasificación formal, los parámetros del producto están garantizados dentro de valores mínimos, típicos y máximos específicos. Esto constituye un sistema implícito de clasificación eléctrica y óptica. Los parámetros clave sujetos a esta variación incluyen el voltaje directo (V_F), la longitud de onda pico (λ_p) y el flujo radiante total (Φ_e). Los diseñadores deben tener en cuenta estas tolerancias: ±0.1V para V_F, ±2nm para λ_p y ±10% para Φ_e. Para aplicaciones que requieren una alta consistencia, puede ser necesaria la selección o prueba de unidades individuales.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Las curvas características típicas proporcionan información sobre el comportamiento del dispositivo bajo diferentes condiciones.

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

La curva muestra una relación no lineal, típica de los diodos. El voltaje directo aumenta con la corriente, comenzando alrededor de 1.65V a corrientes bajas y acercándose a 1.9V a la corriente máxima nominal de 150mA. Esta curva es esencial para determinar la caída de voltaje en el LED durante su funcionamiento.

4.2 Potencia Radiante Relativa vs. Corriente Directa

Este gráfico demuestra que la salida óptica es relativamente lineal con la corriente hasta el valor nominal máximo. Sin embargo, la eficiencia puede disminuir a corrientes más altas debido al aumento de la temperatura de unión.

4.3 Potencia Radiante Relativa vs. Temperatura del Punto de Soldadura

La potencia de salida disminuye a medida que aumenta la temperatura del punto de soldadura (T_s). Este efecto de extinción térmica es una propiedad fundamental de los LED y subraya la importancia de un disipador de calor eficaz para mantener una salida de luz consistente.

4.4 Corriente Directa vs. Temperatura del Punto de Soldadura

Esta curva ilustra la reducción permitida de la corriente directa a medida que aumenta la temperatura ambiente. Para mantener la temperatura de unión dentro de límites seguros, la corriente continua máxima permitida debe reducirse en entornos de alta temperatura.

4.5 Distribución Espectral

El gráfico del espectro confirma un pico dominante en aproximadamente 735nm con un ancho total a mitad del máximo (FWHM) típico de los LED infrarrojos. La emisión es lo suficientemente monocromática para aplicaciones dirigidas a respuestas específicas de fotorreceptores en plantas.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones Físicas

El dispositivo utiliza un encapsulado PLCC-2 (Portador de Chip con Pistas Plásticas). Las dimensiones clave son (todas en milímetros, tolerancia ±0.2mm a menos que se indique):

• Longitud Total: 3.5 mm
• Ancho Total: 2.8 mm
• Altura Total: 0.65 mm
• Las dimensiones de las pistas y el espaciado de las almohadillas son según los dibujos detallados en la especificación.

5.2 Diseño de Almohadillas e Identificación de Polaridad

La vista inferior muestra dos almohadillas de soldadura. La polaridad está claramente marcada; la almohadilla asociada al ánodo (+) es típicamente más grande o está indicada en el diagrama de huella. La orientación correcta durante la colocación es crítica para la funcionalidad.

5.3 Patrón de Soldadura Recomendado

Se proporciona una huella de PCB sugerida (patrón de soldadura) para garantizar filetes de soldadura confiables y estabilidad mecánica después del reflujo. Seguir este patrón ayuda a lograr una conexión térmica y eléctrica adecuada.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Proceso de Soldadura por Reflujo SMT

El dispositivo es adecuado para procesos estándar de soldadura por reflujo sin plomo. Se recomienda un perfil de reflujo típico con una temperatura pico que no exceda los 260°C. El tiempo específico por encima del líquidus debe controlarse de acuerdo con los estándares de la industria (por ejemplo, IPC/JEDEC J-STD-020) para prevenir daños en el encapsulado.

6.2 Soldadura Manual y Rework

Si es necesaria la soldadura manual, utilice un soldador con control de temperatura con una temperatura de punta por debajo de 350°C. El tiempo de contacto debe minimizarse (menos de 3 segundos) para evitar una transferencia de calor excesiva al chip del LED. Para rework, se prefiere el calentamiento local sobre el recalentamiento de toda la placa.

6.3 Precauciones Críticas

• Protección contra ESD:El dispositivo es sensible a la descarga electrostática. Utilice prácticas seguras contra ESD durante todas las etapas de manejo y montaje.
• Sensibilidad a la Humedad:Como componente de MSL Nivel 3, el producto debe usarse dentro de las 168 horas posteriores a la apertura de la bolsa seca, a menos que se hornee según procedimientos estándar.
• Esfuerzo Mecánico:Evite aplicar fuerza mecánica directa sobre la lente o el cuerpo del encapsulado.
• Limpieza:Si se requiere limpieza después de la soldadura, utilice disolventes compatibles que no dañen el encapsulado plástico o la lente.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Empaquetado Estándar

El producto se suministra en cinta y carrete para montaje automatizado pick-and-place. El ancho de la cinta portadora, las dimensiones de los alvéolos y el tamaño del carrete (por ejemplo, carrete de 7 o 13 pulgadas) se ajustan a las especificaciones estándar EIA para garantizar compatibilidad con equipos SMT.

7.2 Bolsas con Barrera de Humedad

Los carretes se sellan en bolsas de barrera de humedad de aluminio con desecante y una tarjeta indicadora de humedad para mantener la sequedad durante el almacenamiento y transporte, según el requisito MSL Nivel 3.

7.3 Cartón Exterior

Múltiples carretes se embalan en una caja de cartón resistente para su envío, proporcionando protección contra daños físicos.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Cultivo de Plantas y Horticultura:La longitud de onda de 735nm puede influir en la fotomorfogénesis de las plantas, pudiendo promover la elongación del tallo o la floración en ciertas especies cuando se utiliza en combinación con otros espectros de luz.
• Equipos Biomédicos y Científicos:Se utiliza como fuente de luz en espectroscopía, detección de partículas o dispositivos médicos que requieren iluminación no visible.
• Iluminación Infrarroja General:Para sistemas de visión nocturna, cámaras de vigilancia o sensores de proximidad donde la luz visible no es deseable.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Accionamiento por Corriente:Utilice un controlador de corriente constante para una salida óptica estable. La variación del voltaje directo debe considerarse al diseñar el circuito de accionamiento.
• Gestión Térmica:Asegúrese de que la PCB tenga un alivio térmico adecuado y, si es necesario, utilice un disipador de calor para mantener la temperatura del punto de soldadura lo más baja posible, maximizando la salida de luz y la longevidad.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 120 grados proporciona una amplia cobertura. Para haces enfocados, pueden ser necesarias ópticas secundarias (lentes).

9. Comparativa Técnica con Productos Similares

Comparado con LED infrarrojos genéricos en diferentes encapsulados (por ejemplo, de 5mm de orificio pasante o encapsulados de chip a escala más pequeños), este dispositivo PLCC-2 ofrece un equilibrio entre facilidad de manejo para montaje SMT, una buena ruta térmica a través de sus pistas y una huella estandarizada. Su flujo radiante típico de 112mW a 150mA es competitivo para su tamaño de encapsulado. El diferenciador principal es la combinación de una longitud de onda específica de 735nm, un encapsulado robusto adecuado para montaje automatizado y una característica térmica bien definida.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

10.1 ¿Cuál es el propósito principal de este LED?

Este LED está diseñado principalmente para emitir luz infrarroja a 735nm, lo que lo hace adecuado para aplicaciones en agricultura de ambiente controlado y detección/iluminación infrarroja general donde esta longitud de onda específica es beneficiosa.

10.2 ¿Puedo accionarlo con una fuente de voltaje constante?

No es recomendable. Los LED son dispositivos accionados por corriente. Una fuente de voltaje constante con solo una resistencia en serie puede usarse para configuraciones simples, pero un controlador de corriente constante dedicado es superior para mantener un rendimiento consistente frente a variaciones de temperatura y entre unidades.

10.3 ¿Qué tan crítica es la gestión térmica?

Muy crítica. Una temperatura de unión excesiva reducirá la eficiencia de la salida de luz, desplazará ligeramente la longitud de onda y acortará significativamente la vida útil operativa. El valor de resistencia térmica proporcionado (15°C/W) debe usarse para calcular el aumento de temperatura esperado en sus condiciones de operación.

10.4 ¿Es seguro este LED para los ojos?

La radiación infrarroja es invisible para el ojo humano, pero aún puede suponer un peligro con densidades de potencia altas. Siempre siga los estándares de seguridad apropiados para láseres y LED para su aplicación, lo que puede incluir diseño de carcasa o limitaciones de potencia de salida.

11. Casos de Uso Prácticos

11.1 Estudio de Caso: Iluminación Suplementaria en una Granja Vertical

En un sistema de agricultura vertical multicapa, matrices de estos LED podrían integrarse en estanterías de crecimiento para proporcionar un tratamiento de luz roja lejana específico (735nm) durante la etapa final del cultivo de lechuga. Este tratamiento, cuando se cronometra correctamente, puede influir en la morfología de la planta y potencialmente mejorar ciertas cualidades sin aumentar la intensidad de la luz visible, ahorrando energía.

11.2 Estudio de Caso: Sensor de Proximidad en un Electrodoméstico

El LED puede emparejarse con un fotodetector para crear un sensor simple de proximidad o detección de objetos en un electrodoméstico (por ejemplo, un dispensador automático de jabón). Su longitud de onda de 735nm tiene menos probabilidades de causar interferencias de la luz visible ambiental en comparación con los LED rojos, mejorando la relación señal/ruido.

12. Introducción al Principio

Los diodos emisores de luz son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones y los huecos se recombinan, liberando energía en forma de fotones. La longitud de onda (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida de los materiales semiconductores utilizados. Para este LED infrarrojo, se emplean comúnmente materiales como el arseniuro de galio y aluminio (AlGaAs) para lograr la emisión en el rango de 730-740nm. El encapsulado PLCC aloja el chip semiconductor, proporciona conexiones eléctricas a través de pistas e incluye una lente plástica que da forma al haz de salida de luz.

13. Tendencias de Desarrollo en la Tecnología LED

La industria LED en general continúa evolucionando en varias direcciones relevantes para tales componentes:

• Mayor Eficiencia:La investigación en curso tiene como objetivo mejorar la eficiencia de conversión eléctrica a óptica (wall-plug efficiency) de todos los LED, incluidos los infrarrojos, reduciendo el consumo de energía para la misma salida óptica.
• Rendimiento Térmico Mejorado:Se están desarrollando nuevos diseños y materiales de encapsulado para reducir la resistencia térmica, permitiendo corrientes de accionamiento más altas o diseños más compactos sin sobrecalentamiento.
• Control de Longitud de Onda de Precisión:Los avances en las técnicas de crecimiento epitaxial permiten un control más estricto de las longitudes de onda de emisión, lo que es crucial para aplicaciones agrícolas especializadas y científicas donde se buscan fotorreacciones específicas.
• Integración y Sistemas Inteligentes:Las tendencias apuntan hacia la integración de LED con controladores, sensores e interfaces de comunicación en módulos "inteligentes" para sistemas agrícolas o industriales habilitados para IoT.
• Sostenibilidad:Hay un mayor énfasis en el uso de materiales más respetuosos con el medio ambiente en el encapsulado de LED y en mejorar la reciclabilidad.

Este documento de especificación detalla un componente que se enmarca dentro de estas tendencias en curso, ofreciendo una fuente infrarroja estandarizada y fiable para las necesidades tecnológicas actuales.