Hoja Técnica del LED SMD BR15-22C/L586/R/TR8 - Paquete 3.2x1.6x1.1mm - Voltaje 1.3-2.6V - Potencia 100-125mW - Infrarrojo 905nm y Rojo 660nm - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El BR15-22C/L586/R/TR8 es un LED de montaje superficial (SMD) de doble emisor que integra un diodo emisor de luz infrarroja (IR) y otro rojo dentro de un único paquete plano y miniaturizado de vista superior. El dispositivo está encapsulado en plástico transparente al agua, lo que permite una transmisión de luz eficiente. Una característica clave de su diseño es su salida espectral, que está específicamente adaptada a la sensibilidad de los fotodiodos y fototransistores de silicio, convirtiéndolo en una fuente ideal para sistemas de detección y sensado óptico.

Las ventajas principales de este componente incluyen un bajo voltaje directo, lo que contribuye a una mayor eficiencia energética en los diseños de circuitos. Se fabrica sin plomo (libre de Pb) y cumple con las principales normativas medioambientales, incluyendo RoHS, REACH de la UE y estándares libres de halógenos (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm), garantizando su idoneidad para la fabricación de electrónica moderna y respetuosa con el medio ambiente.

El mercado y la aplicación principal son los sistemas de aplicación infrarroja, como sensores de proximidad, detección de objetos, codificadores y otras interfaces optoelectrónicas donde una emisión de luz fiable y adaptada es crítica.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen las condiciones más allá de las cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.

• Corriente Directa Continua (IF): 50 mA tanto para el chip IR como para el Rojo.
• Voltaje Inverso (VR): 5 V. Superar este valor puede causar una ruptura de la unión.
• Temperatura de Operación (Topr): -40°C a +85°C. Esto define el rango de temperatura ambiente para un funcionamiento fiable.
• Temperatura de Almacenamiento (Tstg): -40°C a +100°C.
• Temperatura de Soldadura (Tsol): 260°C durante un máximo de 5 segundos, crítico para los procesos de montaje por reflujo.
• Disipación de Potencia (Pc): 100 mW para el emisor IR y 125 mW para el emisor Rojo a una temperatura ambiente libre igual o inferior a 25°C. Este parámetro es crucial para el diseño de gestión térmica.

2.2 Características Electroópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a Ta=25°C, que proporcionan el comportamiento esperado en condiciones normales de operación.

• Intensidad Radiante (IE): Para el emisor IR (BR), el valor típico es 0.50 mW/sr a IF=20mA. Para el emisor Rojo, es de 1.50 mW/sr a la misma corriente. Esto mide la potencia óptica emitida por ángulo sólido.
• Longitud de Onda Pico (λp): El emisor IR tiene su pico en 905 nm, mientras que el emisor Rojo lo tiene en 660 nm. Esto define el color dominante de la luz emitida.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ): Aproximadamente 30 nm para ambos emisores, lo que indica la dispersión de longitudes de onda alrededor del pico.
• Voltaje Directo (VF): El chip IR tiene un VF típico de 1.30V (máx. 1.80V), y el chip Rojo tiene un VF típico de 1.80V (máx. 2.60V) a IF=20mA. Un VF bajo es una característica clave para la eficiencia energética.
• Corriente Inversa (IR): Máximo de 10 µA a VR=5V para ambos chips, lo que indica la corriente de fuga en estado apagado.
• Ángulo de Visión (2θ1/2): 140 grados. Este amplio ángulo de visión es característico del paquete de vista superior sin lente, proporcionando una emisión amplia.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

3.1 Características del Emisor Infrarrojo (905nm)

Los gráficos proporcionados ilustran la relación entre los parámetros clave para el chip IR. Lacurva de Intensidad Radiante vs. Corriente Directamuestra un aumento casi lineal de la salida óptica con la corriente hasta el límite máximo. Lacurva de Corriente Directa vs. Voltaje Directodemuestra la relación exponencial IV del diodo, crucial para diseñar circuitos limitadores de corriente. Elgráfico de Distribución Espectralconfirma el pico en 905nm con el ancho de banda definido. Lacurva de Corriente Directa vs. Temperatura Ambientees esencial para comprender los requisitos de desclasificación; a medida que aumenta la temperatura, la corriente continua máxima permitida disminuye para evitar el sobrecalentamiento.

3.2 Características del Emisor Rojo (660nm)

Se proporcionan curvas similares para el emisor rojo. Notablemente, la intensidad radiante es mayor para una corriente dada en comparación con el emisor IR. El gráfico espectral muestra un pico agudo en 660nm dentro del espectro rojo visible. Las características eléctricas (curva IV) siguen la misma ley del diodo pero con un voltaje directo típico más alto.

3.3 Características Angulares

Se hace referencia a un gráfico tituladoCorriente de Luz Relativa vs. Desplazamiento Angular. Esta curva es vital para el diseño de aplicaciones, mostrando cómo la intensidad percibida por un detector cambia con el ángulo entre el LED y el detector. El ángulo de visión de 140 grados se define como el ángulo en el que la intensidad cae a la mitad de su valor en el eje.

4. Información Mecánica y de Empaquetado

4.1 Dimensiones del Paquete

El dispositivo viene en un paquete SMD compacto. Las dimensiones clave (en mm) incluyen una longitud del cuerpo de aproximadamente 3.2, un ancho de 1.6 y una altura de 1.1. Los dibujos detallados especifican el diseño de las almohadillas, el contorno del componente y las tolerancias (típicamente ±0.1mm a menos que se indique lo contrario), lo cual es crítico para el diseño de la huella en la PCB.

4.2 Identificación de Polaridad

El paquete incluye marcas o un diseño específico de almohadilla (a menudo una esquina biselada o un punto) para indicar el cátodo. Se debe observar la polaridad correcta durante el montaje para evitar daños por polarización inversa.

4.3 Especificaciones de la Cinta Portadora y la Bobina

El producto se suministra en cinta y bobina para montaje automatizado. Se especifican las dimensiones de la cinta portadora, con una bobina estándar que contiene 2000 piezas. Esta información es necesaria para configurar las máquinas pick-and-place.

5. Directrices de Soldadura y Montaje

5.1 Almacenamiento y Manipulación

Los LED son sensibles a la humedad. Las precauciones incluyen: mantener la bolsa sellada a prueba de humedad sin abrir hasta su uso; almacenar las bolsas sin abrir a ≤30°C/90%HR y usarlas dentro de un año; después de abrir, almacenar a ≤30°C/60%HR y usar dentro de 168 horas (7 días). Si se excede el tiempo de almacenamiento, se requiere un tratamiento de secado a 60±5°C durante al menos 24 horas.

5.2 Soldadura por Reflujo

Se recomienda un perfil de temperatura de soldadura sin plomo. La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces para evitar estrés térmico. Durante el calentamiento, no se debe aplicar estrés mecánico al cuerpo del LED. La PCB no debe deformarse después de la soldadura.

5.3 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, utilice un soldador con una temperatura de punta inferior a 350°C, aplique calor a cada terminal durante no más de 3 segundos y use un soldador con una capacidad de 25W o menos. Permita un intervalo de enfriamiento de más de 2 segundos entre soldar cada terminal.

5.4 Reparación y Rework

Se desaconseja la reparación después de la soldadura. Si es inevitable, se debe usar un soldador de doble punta para calentar ambos terminales simultáneamente, minimizando el estrés térmico en el paquete. Se debe evaluar previamente el potencial de daño a las características del LED.

6. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

6.1 Circuitos de Aplicación Típicos

La regla de diseño más crítica es laprotección contra sobrecorriente. Una resistencia limitadora de corriente externa es obligatoria. Debido a la característica exponencial IV del diodo, un pequeño aumento en el voltaje puede causar un gran aumento destructivo en la corriente. El valor de la resistencia debe calcularse en función del voltaje de alimentación (Vs), la corriente directa deseada (If) y el voltaje directo del LED (Vf) usando la fórmula: R = (Vs - Vf) / If. Se necesitan resistencias separadas si los emisores IR y rojo se van a controlar de forma independiente.

6.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja, un diseño adecuado de la PCB puede ayudar a disipar el calor. Asegúrese de un área de cobre adecuada conectada a las almohadillas térmicas (si las hay) o a los terminales del dispositivo. Adhiérase a las pautas de desclasificación de potencia implícitas en los límites máximos: operar a altas temperaturas ambiente requiere reducir la corriente directa.

6.3 Diseño Óptico

Utilice el amplio ángulo de visión de 140 grados para aplicaciones que requieran una amplia cobertura. Para sensado de mayor alcance o más direccional, pueden ser necesarias lentes o reflectores externos. La lente transparente al agua es adecuada para aplicaciones donde se desea el patrón de emisión exacto del chip sin filtrado de color.

7. Comparación y Diferenciación Técnica

La principal diferenciación del BR15-22C/L586/R/TR8 radica en sucapacidad de doble longitud de ondadentro de un único paquete SMD compacto. Esto ahorra espacio en la placa en comparación con el uso de dos LED separados. Suadaptación espectral a detectores de silicioestá optimizada, mejorando potencialmente la relación señal/ruido en aplicaciones de sensado. Elbajo voltaje directo, especialmente para el emisor IR, ofrece una ventaja de eficiencia. El cumplimiento de estándares ambientales estrictos (RoHS, REACH, Libre de Halógenos) lo hace adecuado para una amplia gama de mercados globales.

8. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo controlar los LED IR y Rojo simultáneamente a su corriente máxima de 50mA cada uno?

R: No. El Límite Absoluto Máximo para la Corriente Directa Continua es de 50mA por chip. Controlar ambos a 50mA simultáneamente probablemente excedería los límites de disipación de potencia total del paquete (Pc) y causaría sobrecalentamiento. Las corrientes de control deben desclasificarse en función de la potencia total y las condiciones térmicas.

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

R: Un LED es un dispositivo operado por corriente. Su voltaje directo cambia ligeramente con la corriente y la temperatura. Conectarlo directamente a una fuente de voltaje (incluso una regulada) hará que la corriente aumente incontrolablemente hasta que el dispositivo falle, ya que no hay resistencia interna que la limite. La resistencia proporciona una corriente estable y predecible.

P: ¿Qué significa "adaptado espectralmente al fotodetector de silicio"?

R: Los fotodiodos y fototransistores de silicio tienen una curva de respuesta espectral específica; son más sensibles a ciertas longitudes de onda (típicamente en la región del infrarrojo cercano y rojo). Las longitudes de onda pico de este LED (905nm IR y 660nm Rojo) se eligen para que caigan dentro de las zonas de alta sensibilidad de estos detectores, maximizando la señal eléctrica generada para una potencia óptica dada.

P: ¿Cómo interpreto el "Ángulo de Visión" de 140 grados?

R: Este es el ángulo total en el que la intensidad radiante cae a la mitad (50%) de su valor cuando se mide directamente en el eje (0 grados). Por lo tanto, la emisión es efectivamente utilizable dentro de un cono muy amplio de ±70 grados desde el centro.

9. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un Sensor de Proximidad para un Dispositivo Móvil

El BR15-22C/L586/R/TR8 puede usarse en un sensor de proximidad para detectar cuando un objeto (como el oído de un usuario durante una llamada) está cerca del teléfono. El emisor IR (905nm) se pulsa. Un fotodiodo de silicio cercano detecta la luz IR reflejada. El emisor rojo no se usa en este modo específico, pero podría utilizarse para otras funciones como un indicador de estado. Los pasos de diseño incluyen: 1) Calcular la resistencia limitadora de corriente para el LED IR en función del voltaje de salida del CI controlador y la corriente de pulso deseada (ej., 20mA para una buena intensidad). 2) Colocar el LED y el fotodiodo en la PCB con una barrera óptica entre ellos para evitar diafonía directa. 3) Seguir el perfil de soldadura por reflujo con precisión para evitar dañar el paquete sensible a la humedad. 4) Implementar firmware que pulse el LED y lea la señal del fotodiodo, usando un umbral para determinar el estado "cerca" o "lejos".

10. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LED) 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 de la región tipo n se recombinan con los huecos de la región tipo p. Esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor utilizado. El emisor IR utiliza Arseniuro de Galio y Aluminio (GaAlAs), que tiene una banda prohibida correspondiente a la luz infrarroja de 905nm. El emisor rojo utiliza Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio (AlGaInP), que produce luz roja de 660nm. La lente de epoxi transparente al agua encapsula el chip, proporciona protección mecánica y da forma al patrón de salida de luz.

11. Tendencias y Contexto Tecnológico

El desarrollo de LED SMD como el BR15-22C/L586/R/TR8 está impulsado por las tendencias de miniaturización, automatización y multifuncionalidad en la electrónica. El cambio hacia la fabricación sin plomo y sin halógenos refleja el impulso global por componentes ambientalmente sostenibles. En aplicaciones de sensado, existe una demanda continua de mayor eficiencia (más salida de luz por vatio eléctrico) y una adaptación espectral más ajustada para mejorar el rendimiento del sistema y reducir el consumo de energía. La integración de múltiples longitudes de onda o funciones en paquetes únicos es un paso lógico para ahorrar espacio y costos en dispositivos cada vez más complejos. Además, las mejoras en los materiales y el diseño de los paquetes tienen como objetivo mejorar la fiabilidad bajo estrés térmico y exposición a la humedad, lo cual es crítico para aplicaciones automotrices, industriales y de consumo.