Hoja de Datos del LED SMD IRR15-22C/L491/TR8 - Paquete 3.0x1.6x1.1mm - Voltaje Directo 1.3V(IR)/1.9V(Rojo) - Potencia 100mW(IR)/130mW(Rojo) - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El IRR15-22C/L491/TR8 es un dispositivo de montaje superficial (SMD) de doble emisor que integra un diodo emisor infrarrojo (IR) y un diodo emisor rojo dentro de un único paquete plano miniaturizado de vista superior. El dispositivo está encapsulado en plástico transparente, lo que permite una transmisión de luz eficiente para ambas longitudes de onda. Una característica clave del diseño es la coincidencia espectral del emisor IR con fotodiodos y fototransistores de silicio, optimizándolo para aplicaciones de detección y sensado. El producto cumple con los estándares ambientales modernos, siendo libre de plomo, compatible con RoHS, compatible con REACH de la UE y libre de halógenos.

1.1 Características y Ventajas Principales

• Bajo Voltaje Directo:Garantiza una mayor eficiencia energética y un menor consumo de energía en el circuito.
• Coincidencia Espectral:La salida del diodo IR está específicamente adaptada a la curva de respuesta de los fotodetectores basados en silicio, mejorando la relación señal-ruido en sistemas de sensado óptico.
• Doble Emisión:Combina las funcionalidades IR (para sensado, control remoto) y Roja (para indicación de estado, pantallas simples) en una huella compacta, ahorrando espacio en la placa.
• Cumplimiento Ambiental:Cumple con los requisitos libre de plomo, RoHS, REACH y libre de halógenos, lo que lo hace adecuado para una amplia gama de mercados globales y diseños con conciencia ambiental.
• Paquete SMD Miniaturizado:El paquete plano de vista superior (3.0mm x 1.6mm x 1.1mm) es ideal para el ensamblaje automatizado y diseños de PCB de alta densidad.

1.2 Mercado Objetivo y Aplicaciones

Este componente está dirigido principalmente a aplicaciones que requieren fuentes ópticas confiables y de bajo consumo para sensado e indicación. Su aplicación principal es ensistemas aplicados de infrarrojos, que incluyen, entre otros:

• Sensores de proximidad y presencia
• Sistemas de detección y conteo de objetos
• Codificadores ópticos
• Interruptores e interfaces sin contacto
• Enlaces de transmisión de datos simples (ej., receptores de control remoto)
• Dispositivos donde se necesita una luz indicadora roja junto con una función IR

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente al dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites.

• Corriente Directa Continua (I_F):50 mA para ambos chips IR y Rojo. Exceder esta corriente causará un calentamiento excesivo y una degradación rápida.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. El LED tiene una tolerancia limitada al voltaje inverso; el diseño del circuito debe evitar condiciones de polarización inversa.
• Disipación de Potencia (P_c):100 mW para el chip IR y 130 mW para el chip Rojo a una temperatura ambiente libre de 25°C o menos. Este parámetro es crucial para la gestión térmica.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:-25°C a +85°C (operación), -40°C a +100°C (almacenamiento).
• Temperatura de Soldadura:260°C durante un máximo de 5 segundos, compatible con perfiles típicos de reflujo sin plomo.

2.2 Características Electroópticas (Ta=25°C)

Estos son los parámetros de rendimiento típicos bajo condiciones de prueba especificadas.

• Intensidad Radiante (I_E):Medida en mW/sr (milivatios por estereorradián). Los valores típicos son 2.1 mW/sr (IR) y 2.3 mW/sr (Rojo) a I_F=20mA. Esto indica la potencia óptica emitida en un ángulo sólido específico.
• Longitud de Onda Pico (λ_p):940 nm para IR (típico) y 660 nm para Rojo (típico). La longitud de onda IR es ideal para fotodetectores de silicio, que tienen una sensibilidad máxima alrededor de 900-1000 nm.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):Aproximadamente 30 nm para IR y 20 nm para Rojo, definiendo la pureza espectral de la luz emitida.
• Voltaje Directo (V_F):Los valores típicos son 1.30 V para IR y 1.90 V para Rojo a I_F=20mA. El chip Rojo tiene un V_Fmás alto debido al diferente material semiconductor (AlGaInP vs. GaAlAs).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120 grados. Este amplio ángulo de visión es característico del paquete de vista superior sin lente y transparente, proporcionando un patrón de emisión amplio.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

3.1 Características del Chip Infrarrojo (IR)

Las curvas proporcionadas para el chip IR ofrecen información crítica para el diseño:

• Distribución Espectral:La curva muestra un pico pronunciado a 940 nm con un ancho a media altura (FWHM) de unos 30 nm, confirmando una buena coincidencia espectral con detectores de silicio.
• Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V):Esta curva exponencial es esencial para seleccionar la resistencia limitadora de corriente. Un pequeño cambio en el voltaje conduce a un gran cambio en la corriente, subrayando la necesidad de una unidad de corriente constante o una resistencia en serie bien calculada.
• Intensidad Relativa vs. Corriente Directa:Muestra que la intensidad radiante aumenta linealmente con la corriente hasta el límite máximo, permitiendo la modulación del brillo mediante el control de corriente.
• Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra el requisito de desclasificación. La corriente directa máxima permitida disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente para evitar superar el límite de disipación de potencia.

3.2 Características del Chip Rojo

Las curvas para el chip Rojo siguen principios similares pero con diferencias específicas del material:

• Distribución Espectral:Centrada en 660 nm (rojo intenso) con un ancho de banda más estrecho (~20 nm), resultando en un color rojo saturado.
• Curva I-V, Intensidad vs. Corriente y Desclasificación Térmica:Estas curvas son análogas a las del chip IR pero con diferentes valores de voltaje y disipación de potencia, como se indica en las tablas de Límites Absolutos Máximos y Características Electroópticas.

3.3 Características Angulares

La curva deCorriente de Luz Relativa vs. Desplazamiento Angular(presumiblemente de un detector emparejado) ilustra el patrón de emisión espacial. El ángulo de visión de 120 grados resulta en una distribución tipo Lambertiana donde la intensidad es máxima a 0° (perpendicular a la superficie emisora) y disminuye a la mitad a ±60°. Esto es importante para diseñar las trayectorias ópticas y garantizar una fuerza de señal adecuada en el receptor.

4. Información Mecánica y del Paquete

4.1 Dimensiones del Paquete

El dispositivo viene en un paquete SMD miniaturizado. Las dimensiones clave (en mm) incluyen un tamaño de cuerpo de aproximadamente 3.0 x 1.6, con una altura de 1.1. El cátodo se identifica típicamente por una marca o una muesca en el paquete. El dibujo dimensional muestra el espaciado de las patas y las recomendaciones del patrón de soldadura para el diseño de la huella en la PCB, lo cual es crítico para una soldadura confiable y estabilidad mecánica.

4.2 Identificación de Polaridad

La conexión correcta de la polaridad es vital. El diagrama del paquete en la hoja de datos indica los terminales del ánodo y el cátodo. Aplicar una polaridad inversa que exceda la clasificación de voltaje inverso de 5V puede dañar instantáneamente la unión del diodo.

5. Pautas de Soldadura, Ensamblaje y Manejo

5.1 Precauciones Críticas

• Protección contra Sobrecorriente:Una resistencia limitadora de corriente externa esobligatoria. La pronunciada curva I-V significa que incluso un pequeño aumento de voltaje puede causar una oleada de corriente destructiva.
• Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad:El dispositivo es sensible a la humedad (MSL). Debe almacenarse en su bolsa original a prueba de humedad con desecante. Después de abrirla, debe usarse dentro de las 168 horas (7 días) a menos que se vuelva a hornear (60°C durante 24 horas).

5.2 Condiciones de Soldadura

• Soldadura por Reflujo:Se recomienda un perfil de temperatura sin plomo, con una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 5 segundos. No se debe realizar el reflujo más de dos veces.
• Soldadura Manual:Si es necesario, use un soldador con una temperatura de punta <350°C, aplique calor a cada terminal durante <3 segundos y use un soldador de baja potencia (<25W). Permita el enfriamiento entre uniones.
• Reparación:No recomendada. Si es inevitable, use un soldador de doble punta para calentar ambos terminales simultáneamente y evitar estrés mecánico en las soldaduras.

6. Información de Empaquetado y Pedido

6.1 Especificación de Empaquetado

Los dispositivos se suministran en cinta portadora con relieve enrollada en carretes. La cantidad de empaquetado estándar es de 2000 piezas por carrete. Las dimensiones de la cinta portadora garantizan la compatibilidad con el equipo estándar de colocación y recogida de SMD.

6.2 Etiqueta y Trazabilidad

El empaquetado incluye etiquetas en la bolsa a prueba de humedad y en el carrete. Estas etiquetas contienen información de trazabilidad como Número de Parte (P/N), Número de Lote (LOT No.), cantidad (QTY) y lugar de producción. Esto es esencial para el control de calidad y la gestión de la cadena de suministro.

7. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

7.1 Diseño del Circuito

Al diseñar el circuito de excitación:

1. Calcule la Resistencia en Serie (R_s):Use la fórmula R_s= (V_suministro- V_F) / I_F. Use el V_Fmáximo de la hoja de datos para garantizar corriente suficiente en todas las condiciones. Por ejemplo, para el LED Rojo a 20mA con una fuente de 5V: R_s= (5V - 2.5V) / 0.02A = 125Ω. Use el siguiente valor estándar (ej., 130Ω o 150Ω).
2. Considere PWM para Atenuación:Para el control de intensidad, use Modulación por Ancho de Pulso (PWM) en lugar de la reducción analógica de corriente, ya que mantiene un color (para el Rojo) y una longitud de onda consistentes.
3. Gestión Térmica:Asegúrese de que el diseño de la PCB proporcione un área de cobre adecuada para la disipación de calor, especialmente si opera cerca de la corriente máxima o en temperaturas ambientales elevadas.

7.2 Diseño Óptico

• Para Sensado (IR):Alinee ópticamente el emisor IR y el fotodetector. Use aperturas, lentes o guías de luz para definir el campo de sensado y bloquear la interferencia de la luz ambiental. El amplio ángulo de 120° puede requerir blindaje para crear un haz más dirigido para sensado de mayor alcance.
• Para Indicación (Rojo):La lente transparente y el amplio ángulo proporcionan buena visibilidad. Considere usar un difusor si se desea una indicación más suave y uniforme.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

La principal diferenciación del IRR15-22C/L491/TR8 radica en su diseño dedoble longitud de onda en un solo paquete. En comparación con el uso de dos LED separados, ofrece:

• Ahorro de Espacio:Reduce la huella en la PCB en un 50%.
• Ensamblaje Simplificado:Una operación de colocación y recogida en lugar de dos.
• Eficiencia de Costos:Potencialmente menor costo total de componentes y ensamblaje.
• Rendimiento IR Optimizado:El chip específico de GaAlAs de 940nm se elige para un rendimiento óptimo con detectores de silicio, lo que puede ofrecer mejor sensibilidad y alcance en comparación con los LED IR genéricos.

9. Preguntas Frecuentes (FAQs)

9.1 ¿Puedo excitar los LED IR y Rojo simultáneamente?

Sí, pero deben ser excitados por circuitos limitadores de corriente separados (resistencias o excitadores). Comparten un paquete común pero tienen chips semiconductores y conexiones eléctricas independientes.

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

Los LED son dispositivos operados por corriente. Su voltaje directo tiene un coeficiente de temperatura negativo y varía de una unidad a otra. Una fuente de voltaje sin una resistencia en serie causaría un flujo de corriente incontrolado, llevando a una fuga térmica inmediata y destrucción.

9.3 ¿Cuál es la vida útil típica de este LED?

La vida útil del LED se define típicamente como el punto donde la salida de luz se degrada al 50% de su valor inicial (L70/L50). Aunque no se establece explícitamente en esta hoja de datos, los LED SMD operados correctamente (dentro de las especificaciones, con buena gestión térmica) a menudo tienen vidas útiles que superan las 50,000 horas.

9.4 ¿Cómo interpreto el valor de Intensidad Radiante (mW/sr) para mi diseño de sensor?

La intensidad radiante describe la potencia óptica por ángulo sólido. Para estimar la potencia (en mW) recibida por un detector, necesita conocer el área activa del detector y su distancia/ángulo desde el LED. La curva de desplazamiento angular ayuda en este cálculo para alineaciones fuera del eje.

10. Ejemplo de Aplicación Práctica

10.1 Sensor de Proximidad Simple

Escenario:Detectar cuando un objeto se acerca a menos de 5 cm de un dispositivo.
Implementación:Monte el IRR15-22C/L491/TR8 en una PCB. Excite el emisor IR con una corriente constante de 20mA (usando una resistencia calculada a partir de una fuente de 3.3V). Coloque un fototransistor de silicio frente a él, con una pequeña barrera entre ellos para evitar el acoplamiento óptico directo. Cuando un objeto entra en el espacio, refleja la luz IR del emisor al detector. La corriente de salida del detector aumenta, lo que puede convertirse en voltaje mediante una resistencia de carga y leerse por el ADC o comparador de un microcontrolador. El LED Rojo puede conectarse a un pin GPIO para proporcionar un indicador visual de "detección activa" o "objeto presente".

11. Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores de unión p-n. Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones de la región n y los huecos de la región p se inyectan en la región de la unión. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor. El IRR15-22C/L491/TR8 utilizaGaAlAs (Arseniuro de Galio y Aluminio)para el emisor IR (940nm) yAlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio)para el emisor Rojo (660nm). La lente de epoxi transparente encapsula el chip, proporciona protección mecánica y da forma al patrón de salida de luz.

12. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LED SMD como este sigue varias tendencias clave de la industria:

• Miniaturización:Reducción continua del tamaño del paquete (ej., de 0603 a 0402 a 0201) para permitir productos finales más pequeños.
• Paquetes de Múltiples Chips (MCPs):Integración de múltiples chips LED (diferentes colores o el mismo color) en un solo paquete para mayor salida, mezcla de colores o multifuncionalidad, como se ve en este dispositivo de doble longitud de onda.
• Mayor Eficiencia:Las mejoras continuas en la eficiencia cuántica interna (IQE) y la eficiencia de extracción de luz conducen a una mayor intensidad radiante para la misma corriente de entrada, mejorando los presupuestos de potencia del sistema.
• Fiabilidad Mejorada:Los avances en materiales de encapsulado (epoxi, silicona) y técnicas de unión del chip mejoran el rendimiento bajo alta temperatura y humedad, extendiendo la vida útil operativa.
• Integración Inteligente:Una tendencia creciente es la integración de CI de control (excitadores, sensores) dentro del paquete LED, creando módulos de "LED inteligente" que simplifican el diseño del sistema.