Hoja de Datos del LED IR HIR26-21C/L423/TR8 - Paquete Redondo de 1.6mm - Voltaje Directo 1.45V - Longitud de Onda 850nm - Intensidad Radiante 16mW/sr - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El HIR26-21C/L423/TR8 es un diodo emisor de infrarrojos (IR) de alto rendimiento diseñado para aplicaciones de tecnología de montaje superficial (SMT). Este dispositivo pertenece a la categoría de LEDs chip en paquete inverso subminiatura, con un factor de forma redondo compacto de 1.6mm. Su función principal es emitir luz infrarroja con una longitud de onda pico de 850 nanómetros, que se adapta óptimamente a la sensibilidad espectral de los fotodetectores y fototransistores de silicio. Esto lo convierte en una fuente ideal para una amplia gama de aplicaciones de detección y señalización donde se requiere transmisión de luz invisible.

El LED está construido con material Arseniuro de Galio y Aluminio (GaAlAs), encapsulado en una resina plástica transparente al agua con una lente esférica. Este diseño garantiza una extracción de luz eficiente y un patrón de radiación consistente. Una ventaja clave de este componente es su bajo voltaje directo, que contribuye a una operación energéticamente eficiente. Además, el producto cumple con los estándares ambientales libres de plomo (Pb-free) y RoHS, alineándose con los requisitos modernos de fabricación para reducir sustancias peligrosas.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza la operación bajo estas condiciones.

• Corriente Directa Continua (I_F): 65 mA
• Voltaje Inverso (V_R): 5 V
• Disipación de Potencia (P_d) a T_a≤ 25°C: 110 mW
• Temperatura de Operación (T_opr): -40°C a +85°C
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg): -40°C a +85°C
• Temperatura de Soldadura (T_sol): 260°C (durante un máximo de 10 segundos durante el reflujo)

2.2 Características Electro-Ópticas (T_a= 25°C)

Estos parámetros definen el rendimiento del dispositivo en condiciones típicas de operación, medidos a una corriente directa de 20mA a menos que se especifique lo contrario.

• Intensidad Radiante (I_e): 14.0 mW/sr (Mín.), 16.0 mW/sr (Típ.). Mide la potencia óptica emitida por unidad de ángulo sólido, indicando el brillo del haz IR.
• Longitud de Onda Pico (λ_p): 850 nm (Típ.). La longitud de onda a la cual la potencia de salida óptica es máxima, perfectamente adaptada para receptores basados en silicio.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ): 42 nm (Típ.). El rango de longitudes de onda emitidas, centrado alrededor de la longitud de onda pico.
• Voltaje Directo (V_F): 1.45 V (Típ.), 1.70 V (Máx.). La caída de voltaje a través del LED cuando opera a la corriente especificada. El valor típico bajo es una ventaja significativa de eficiencia.
• Corriente Inversa (I_R): 10 μA (Máx.) a V_R=5V. La pequeña corriente de fuga cuando el dispositivo está polarizado inversamente.
• Tiempo de Subida/Bajada Óptica (t_r/t_f): 25/15 ns (Típ.), 35/35 ns (Máx.) a I_F=50mA. Estos tiempos de conmutación rápidos permiten operación pulsada de alta velocidad para transmisión de datos.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2): 20 grados (Típ.). El ángulo total en el cual la intensidad radiante es la mitad de la intensidad máxima (en el eje). Esto define el ancho del haz.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características que son cruciales para los ingenieros de diseño.

3.1 Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva muestra la reducción de la corriente directa máxima permitida a medida que aumenta la temperatura ambiente. Para prevenir daños térmicos, la corriente directa debe reducirse cuando se opera por encima de 25°C. El límite de disipación de potencia de 110mW gobierna esta relación.

3.2 Distribución Espectral

El gráfico ilustra la intensidad radiante relativa en función de la longitud de onda, confirmando el pico en 850nm y el ancho de banda aproximado de 42nm. Esto es crítico para garantizar la compatibilidad con la respuesta espectral del receptor.

3.3 Longitud de Onda de Emisión Pico vs. Temperatura

La longitud de onda pico tiene un ligero coeficiente de temperatura, desplazándose típicamente entre 0.1 y 0.3 nm/°C. Esta curva permite a los diseñadores predecir el desplazamiento de la longitud de onda operativa en el rango de temperatura previsto de su aplicación.

3.4 Corriente Directa vs. Voltaje Directo

Esta curva característica IV es esencial para diseñar el circuito limitador de corriente. Muestra la relación no lineal entre corriente y voltaje, destacando la importancia de usar una resistencia en serie o un controlador de corriente constante para establecer el punto de operación.

3.5 Intensidad Radiante vs. Desplazamiento Angular

Este gráfico polar define visualmente el ángulo de visión de 20 grados. El patrón de radiación es aproximadamente Lambertiano dentro de este cono, lo cual es importante para calcular la irradiancia en un objetivo a una distancia y ángulo dados.

3.6 Intensidad Radiante Relativa vs. Corriente Directa

Esta curva muestra que la salida óptica es casi lineal con la corriente de excitación en el rango típico de operación. Ayuda a determinar la corriente de excitación requerida para lograr un nivel específico de intensidad radiante.

4. Información Mecánica y de Empaquetado

4.1 Dimensiones del Paquete

El dispositivo tiene un paquete inverso redondo subminiatura. Las dimensiones clave incluyen un diámetro del cuerpo de 1.6mm. Los dibujos mecánicos detallados en la hoja de datos especifican todas las dimensiones críticas, incluyendo el espaciado de las patillas, la altura total y la geometría de la lente, con una tolerancia estándar de ±0.1mm a menos que se indique lo contrario. Los ingenieros deben consultar estos dibujos para un diseño preciso de la huella en la PCB.

4.2 Identificación de Polaridad

El cátodo se identifica típicamente por una marca en el paquete o una configuración específica de las patillas, como se muestra en el dibujo dimensional. La orientación correcta de la polaridad durante el montaje es obligatoria para prevenir fallos del dispositivo.

5. Guías de Soldadura y Montaje

El manejo adecuado es crítico para los componentes SMD para garantizar la fiabilidad.

5.1 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LEDs se empaquetan en bolsas a prueba de humedad. La vida útil después de abrir la bolsa es de 1 año bajo condiciones de 30°C o menos y 60% de humedad relativa o menos. Si se excede el tiempo de almacenamiento o el indicador de humedad cambia, se requiere un tratamiento de horneado a 60 ±5°C durante 24 horas antes de la soldadura por reflujo para prevenir daños por "efecto palomita".

5.2 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se recomienda un perfil de soldadura por reflujo libre de plomo (Pb-free). La temperatura máxima de soldadura no debe exceder los 260°C, y el tiempo por encima de 250°C debe limitarse a un máximo de 10 segundos. La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces en el mismo dispositivo.

5.3 Soldadura Manual y Rework

Si la soldadura manual es inevitable, se debe tener extremo cuidado. La temperatura de la punta del soldador debe estar por debajo de 350°C, y el tiempo de contacto por terminal debe limitarse a 3 segundos o menos. Se recomienda un soldador de baja potencia (≤25W). Para rework, se sugiere un soldador de doble punta para calentar ambos terminales simultáneamente y evitar estrés mecánico. El impacto del rework en las características del dispositivo debe verificarse de antemano.

5.4 Diseño de la Placa de Circuito

Después de soldar, la placa de circuito no debe deformarse ni someterse a estrés mecánico, ya que esto puede agrietar el paquete del LED o dañar las uniones internas.

6. Información de Empaquetado y Pedido

6.1 Especificaciones de la Cinta y el Carrete

El producto se suministra en cinta portadora estándar de la industria de 8mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro. Cada carrete contiene 1500 piezas (PCS) del LED HIR26-21C/L423/TR8. Se proporcionan las dimensiones detalladas de la cinta portadora, incluyendo el tamaño del bolsillo, el paso y las especificaciones de los agujeros de arrastre, para garantizar la compatibilidad con el equipo automatizado de montaje pick-and-place.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Sensores Infrarrojos Montados en PCB:Utilizado como fuente de luz en sensores de proximidad, detección de objetos y robots seguidores de línea.
• Unidades de Control Remoto por Infrarrojos:Ideal para requisitos de alta potencia en mandos a distancia para electrónica de consumo (televisores, sistemas de audio) debido a su buena intensidad radiante.
• Escáneres:Puede usarse en escáneres de códigos de barras y escáneres de documentos donde se necesita iluminación IR.
• Sistemas Infrarrojos Generales:Adecuado para cualquier aplicación que requiera una fuente compacta, eficiente y fiable de luz infrarroja de 850nm.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Una resistencia externa en serie esabsolutamente obligatoriapara establecer la corriente de operación. El bajo voltaje directo del LED significa que incluso un pequeño aumento en el voltaje de alimentación puede causar un gran aumento destructivo en la corriente.
• Gestión Térmica:Aunque el paquete es pequeño, la disipación de potencia debe considerarse, especialmente en entornos de alta temperatura ambiente o cuando se opera cerca de la corriente máxima. Un área de cobre adecuada en la PCB puede ayudar con la disipación de calor.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 20 grados debe tenerse en cuenta en el diseño de la carcasa para lograr el patrón de iluminación deseado en el objetivo o receptor.
• Emparejamiento con el Receptor:Combine este LED con un fotodiodo o fototransistor de silicio que tenga una sensibilidad máxima alrededor de 850nm para un rendimiento óptimo del sistema y una buena relación señal-ruido.

8. Pruebas de Fiabilidad

El dispositivo se somete a una serie completa de pruebas de fiabilidad para garantizar un rendimiento a largo plazo bajo varios tipos de estrés. Las pruebas se realizan con un nivel de confianza del 90% y un Porcentaje Defectuoso de Tolerancia de Lote (LTPD) del 10%. Las pruebas clave incluyen:

• Simulación de Soldadura por Reflujo (260°C)
• Ciclos de Temperatura (-40°C a +100°C)
• Choque Térmico (-10°C a +100°C)
• Almacenamiento a Alta Temperatura (+100°C)
• Almacenamiento a Baja Temperatura (-40°C)
• Vida Útil en Operación DC (1000 horas a 20mA)
• Vida Útil en Operación Alta Temperatura/Alta Humedad (85°C/85% HR durante 1000 horas)

Los criterios de fallo para las pruebas ambientales se basan en cambios en parámetros clave como la corriente inversa (I_R), la intensidad radiante (I_e) y el voltaje directo (V_F).

9. Preguntas Frecuentes (FAQ)

9.1 ¿Por qué es necesaria una resistencia en serie?

El LED infrarrojo tiene una característica corriente-voltaje (I-V) muy no lineal y pronunciada. Un pequeño cambio en el voltaje directo resulta en un gran cambio en la corriente. Sin una resistencia limitadora de corriente, el LED extraería una corriente excesiva de una fuente de voltaje típica (por ejemplo, 3.3V o 5V), lo que llevaría a un sobrecalentamiento inmediato y a un fallo catastrófico. La resistencia establece un punto de operación estable.

9.2 ¿Cómo calculo el valor de la resistencia en serie?

Use la Ley de Ohm: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Por ejemplo, con una alimentación de 5V, una corriente objetivo de 20mA y un V_Ftípico de 1.45V: R = (5 - 1.45) / 0.02 = 177.5 Ω. Una resistencia estándar de 180 Ω sería adecuada. Siempre use el V_Fmáximo de la hoja de datos (1.70V) para un diseño conservador y asegurar que la corriente no exceda el límite deseado.

9.3 ¿Se puede usar este LED para transmisión de datos?

Sí, sus rápidos tiempos de subida y bajada (típicamente 25ns/15ns) lo hacen adecuado para operación modulada o pulsada en sistemas de transmisión de datos por infrarrojos, como IrDA o enlaces de comunicación serie simples. El circuito de excitación debe ser capaz de conmutar a estas velocidades.

9.4 ¿Cuál es la diferencia entre intensidad radiante y potencia?

La intensidad radiante (medida en mW/sr) es la potencia óptica emitida por unidad de ángulo sólido. Describe cuán "enfocado" está el haz. El flujo radiante total (potencia en mW) sería la integral de la intensidad sobre todos los ángulos. Para un haz estrecho de 20 grados, un valor alto de intensidad radiante indica un haz brillante y concentrado, adecuado para aplicaciones dirigidas.

10. Principio de Funcionamiento

El HIR26-21C/L423/TR8 es un diodo emisor de luz semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo que excede su energía de banda prohibida, los electrones y huecos se recombinan en la región activa (hecha de GaAlAs), liberando energía en forma de fotones. La composición específica del material GaAlAs determina la energía de la banda prohibida, que a su vez define la longitud de onda pico de la luz emitida—en este caso, 850nm en el espectro infrarrojo. El encapsulado de epoxi transparente al agua actúa como una lente, dando forma al haz de salida en el ángulo de visión especificado de 20 grados.

11. Contexto y Tendencias de la Industria

Los LEDs infrarrojos en las longitudes de onda de 850nm y 940nm son componentes fundamentales en innumerables sistemas electrónicos. La tendencia es hacia tamaños de paquete aún más pequeños, mayor eficiencia (más salida radiante por vatio eléctrico de entrada) y mayor integración. También hay una demanda creciente de dispositivos que puedan operar a velocidades más altas para soportar aplicaciones emergentes en LiDAR, sensado 3D y comunicación óptica. El HIR26-21C/L423/TR8, con su tamaño compacto, buen rendimiento y cumplimiento RoHS, representa una solución bien establecida para aplicaciones IR tradicionales y muchas modernas que requieren una fuente de luz de montaje superficial fiable.