Hoja de Datos del LED Infrarrojo de Emisión Lateral IR928-6C-F - Separación de Pines 2.54mm - Longitud de Onda 940nm - Corriente 50mA - Potencia 75mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El IR928-6C-F es un diodo emisor de luz infrarroja (LED) de alta intensidad y emisión lateral. Está diseñado para aplicaciones que requieren una fuente de radiación compacta y orientada lateralmente. El dispositivo está encapsulado en plástico transparente, permitiendo que la radiación infrarroja del chip de GaAs se emita por el lateral del componente. Este estilo de encapsulado es especialmente útil en diseños con limitaciones de espacio donde un LED de emisión superior no es adecuado.

Las ventajas clave de este dispositivo incluyen su alta intensidad radiante, bajo voltaje directo y alta fiabilidad. Se fabrica sin plomo (Pb-free), cumpliendo con RoHS, REACH de la UE y restricciones de sustancias libres de halógenos (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). La separación estándar de pines de 2.54mm lo hace compatible con diseños comunes de PCB de orificio pasante.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Límites Absolutos Máximos

El dispositivo no debe operarse más allá de estos límites para evitar daños permanentes. La corriente directa continua (IF) está clasificada en 50 mA. El voltaje inverso máximo (VR) que se puede aplicar es de 5 V. El dispositivo puede operar dentro de un rango de temperatura ambiente (Topr) de -25°C a +85°C y puede almacenarse (Tstg) desde -40°C hasta +85°C. La temperatura máxima de soldadura (Tsol) es de 260°C durante menos de 5 segundos. La disipación de potencia máxima (Pd) a 25°C o menos en aire libre es de 75 mW.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se especifican en una condición de prueba estándar de Ta=25°C. La longitud de onda de emisión pico (λp) es típicamente de 940nm, con un ancho de banda espectral (Δλ) de 50nm, lo que lo hace adecuado para aplicaciones en el espectro del infrarrojo cercano. El voltaje directo (VF) es típicamente de 1.25V a una corriente directa de 20mA, con un máximo de 1.60V, lo que indica una buena eficiencia eléctrica. La corriente inversa (IR) es un máximo de 10 µA a la polarización inversa completa de 5V. El ángulo de visión (2θ1/2) es de 20 grados, definiendo un haz relativamente estrecho de luz infrarroja emitido desde el lateral del encapsulado.

Un parámetro crítico es la corriente de luz (IC(ON)), que es la fotocorriente generada en un fototransistor de prueba bajo condiciones especificadas (IF=4mA, VCE=3.5V). Este parámetro se utiliza para clasificar los LEDs en diferentes rangos de intensidad.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El IR928-6C-F se clasifica en diferentes rangos según su intensidad radiante, medida como IC(ON). Esto garantiza consistencia en el rendimiento para las aplicaciones finales. La tabla de clasificación proporciona valores mínimos y máximos para cada código de rango. Por ejemplo, el rango 5-2 tiene un rango de IC(ON) de 1053 a 1870 µA, mientras que el rango 7-2 tiene un rango de 306 a 441 µA. Es importante señalar que esta tabla de clasificación es solo de referencia, y no se garantizan envíos de rangos específicos a menos que se especifiquen durante el pedido. Los diseñadores deben tener en cuenta la posible variación en la salida dentro del rango seleccionado.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varias curvas características típicas que son esenciales para el diseño de circuitos y la gestión térmica.

4.1 Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva de reducción de potencia muestra cómo la corriente directa continua máxima permitida disminuye a medida que la temperatura ambiente aumenta por encima de los 25°C. Esto es crucial para garantizar la fiabilidad a largo plazo y prevenir la fuga térmica.

4.2 Distribución Espectral

Este gráfico ilustra la intensidad radiante relativa en función de la longitud de onda, centrada alrededor del pico de 940nm. El ancho de banda de 50nm es visible, mostrando la dispersión de las longitudes de onda emitidas.

4.3 Corriente Directa vs. Voltaje Directo

La curva IV muestra la relación entre la corriente que fluye a través del LED y el voltaje a través de él. Es no lineal, típica de un diodo. Esta curva es necesaria para diseñar el circuito limitador de corriente.

4.4 Intensidad Radiante Relativa vs. Desplazamiento Angular

Este gráfico polar representa visualmente el ángulo de visión de 20 grados, mostrando cómo la intensidad de la luz infrarroja emitida disminuye a medida que te alejas del eje central perpendicular al lateral del encapsulado.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El encapsulado es un diseño de orificio pasante con visión lateral. El ánodo y el cátodo se identifican claramente en el dibujo del encapsulado. Se proporciona un dibujo detallado con dimensiones, con todas las unidades en milímetros y tolerancias estándar de ±0.3mm a menos que se especifique lo contrario. Los pines tienen una separación estándar de 2.54mm (0.1 pulgada). El dibujo especifica distancias críticas, como la distancia mínima recomendada (3mm) desde la bombilla de epoxi hasta cualquier punto de doblado o soldadura de los pines para evitar tensiones mecánicas y térmicas en el encapsulado.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Formado de Pines

Los pines deben formarse antes de soldar. El doblado debe ocurrir al menos a 3mm de la parte inferior de la bombilla de resina epoxi. El marco de pines debe sujetarse firmemente durante el doblado para evitar tensiones en el epoxi, lo que podría agrietar el LED o dañar las conexiones internas de alambre. El corte de los pines debe realizarse a temperatura ambiente.

6.2 Proceso de Soldadura

Se especifican parámetros tanto para soldadura manual como por inmersión/ola. Para soldadura manual, se recomienda una temperatura de punta de hierro de 300°C máximo (30W máximo) con un tiempo de soldadura de 3 segundos máximo. Para soldadura por ola, se especifica un precalentamiento de 100°C máximo durante 60 segundos máximo, seguido de un baño de soldadura a 260°C máximo durante 5 segundos máximo. En todos los casos, la unión soldada debe estar al menos a 3mm de la bombilla de epoxi. Se proporciona un diagrama de perfil de soldadura, que muestra la relación temperatura vs. tiempo recomendada para soldadura por ola. La soldadura no debe realizarse más de una vez. Después de soldar, el LED debe protegerse de golpes mecánicos hasta que se enfríe a temperatura ambiente.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

Después del envío, los LEDs deben almacenarse a 10-30°C y ≤70% de humedad relativa (HR) hasta por 3 meses. Para un almacenamiento más prolongado (hasta un año), deben guardarse en un recipiente sellado con atmósfera de nitrógeno a 10-25°C y 20-60% HR. Una vez abierto el paquete original, los dispositivos deben usarse dentro de las 24 horas o lo antes posible, y almacenarse a 10-25°C y 20-60% HR. Deben evitarse los cambios rápidos de temperatura en alta humedad para prevenir la condensación.

6.4 Limpieza y ESD

No se recomienda la limpieza ultrasónica, ya que puede dañar el encapsulado. El dispositivo es sensible a las descargas electrostáticas (ESD). Se recomienda encarecidamente tomar precauciones adecuadas contra ESD, como el uso de estaciones de trabajo y pulseras conectadas a tierra, durante su manipulación.

6.5 Gestión Térmica

Un diseño térmico adecuado es esencial. La corriente de operación debe reducirse según la curva de reducción de potencia cuando la temperatura ambiente supere los 25°C. La temperatura alrededor del LED en la aplicación final debe controlarse para mantener el rendimiento y la fiabilidad.

7. Información de Embalaje y Pedido

La cantidad de embalaje estándar es de 1000 piezas por bolsa, 8 bolsas por caja y 10 cajas por cartón, totalizando 80,000 piezas por cartón. Se proporciona una especificación de etiqueta, detallando la información impresa en el embalaje, incluyendo campos para Número de Parte del Cliente (CPN), Número de Parte (P/N), Cantidad (QTY), Rango (CAT), Referencia (REF) y Número de Lote (LOT No.).

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

El IR928-6C-F es ideal para aplicaciones que requieren una fuente infrarroja compacta de emisión lateral. Usos comunes incluyen ratones ópticos para computadora, donde la emisión lateral se refleja en una superficie hacia un sensor. También se utiliza en interruptores optoelectrónicos, sistemas de detección de objetos, sensores de proximidad y varios sistemas de control remoto por infrarrojos o transmisión de datos donde su longitud de onda específica y factor de forma son ventajosos.

8.2 Consideraciones de Diseño

Al diseñar con este LED, considere lo siguiente: Asegúrese de que la alineación de los orificios de la PCB coincida perfectamente con los pines del LED para evitar tensiones mecánicas. Implemente resistencias limitadoras de corriente apropiadas basadas en el voltaje directo y la corriente de operación deseada (manteniéndose dentro del máximo de 50mA). Utilice la curva de reducción de potencia para seleccionar una corriente de operación segura para la temperatura ambiente máxima esperada. Posicione el LED de modo que su cara de emisión lateral esté correctamente orientada hacia el objetivo o sensor. Tenga en cuenta la variación de intensidad definida por el sistema de clasificación en la sensibilidad del circuito receptor (por ejemplo, fototransistor o fotodiodo).

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La diferenciación principal del IR928-6C-F radica en su geometría de encapsulado de visión lateral, que no es común entre los LEDs infrarrojos estándar. En comparación con los LEDs de emisión superior, permite una instalación de perfil más bajo cuando la radiación necesita dirigirse horizontalmente. Su longitud de onda de 940nm es un estándar común, ofreciendo buena compatibilidad con fotodetectores basados en silicio que tienen alta sensibilidad en este rango. La combinación de una intensidad radiante relativamente alta (según lo definido por sus rangos) y un ángulo de visión estrecho de 20 grados proporciona un haz más dirigido en comparación con los LEDs con ángulos de visión más amplios, lo que potencialmente aumenta la fuerza de la señal en sistemas alineados.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es el propósito del parámetro IC(ON) y el sistema de clasificación?

R: IC(ON) es una medida de la salida radiante del LED bajo condiciones de prueba estandarizadas. El sistema de clasificación agrupa los LEDs con niveles de salida similares. Esto permite a los diseñadores seleccionar un nivel de consistencia para su aplicación; para aplicaciones críticas, puede especificarse un rango más estrecho (por ejemplo, 6-1) para garantizar un rendimiento uniforme en todas las unidades de una producción.

P: ¿Por qué es tan importante la distancia de 3mm para el doblado y soldadura de pines?

R: La bombilla de resina epoxi y las conexiones internas (uniones de alambre) desde el chip hasta los pines son sensibles al calor y al estrés mecánico. Aplicar calor o fuerza demasiado cerca de la bombilla puede derretir el epoxi, agrietarlo o romper las delicadas uniones de alambre, lo que lleva a una falla inmediata o latente del LED.

P: ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de voltaje constante?

R: No es recomendable. Los LEDs son dispositivos controlados por corriente. Su voltaje directo tiene una tolerancia y varía con la temperatura. Alimentarlos con un voltaje constante puede provocar grandes variaciones no controladas en la corriente, potencialmente excediendo la clasificación máxima y destruyendo el LED. Utilice siempre un controlador de corriente constante o una simple resistencia en serie con una fuente de voltaje para establecer la corriente.

P: ¿Qué significan "Pb-free" y "Halogen-Free" para mi aplicación?

R: Estas son declaraciones de cumplimiento ambiental y regulatorio. Pb-free significa que el dispositivo no contiene plomo, cumpliendo con regulaciones como RoHS. Halogen-free significa que contiene niveles muy bajos de bromo (Br) y cloro (Cl), que son sustancias de preocupación en algunas regulaciones ambientales y para ciertas aplicaciones de alta fiabilidad o alta temperatura donde los subproductos de halógenos podrían ser problemáticos.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Sensor de Detección de Objetos

En un sensor simple de haz interrumpido, un IR928-6C-F puede emparejarse con un fototransistor colocado frente a él. El LED se alimenta con una corriente constante de, por ejemplo, 20mA. Cuando un objeto pasa entre el LED y el fototransistor, interrumpe el haz infrarrojo de 940nm. La salida del fototransistor cambia, lo que puede ser detectado por un comparador o microcontrolador para activar una acción. El encapsulado de emisión lateral permite que tanto el LED como el sensor se monten planos en la misma PCB, con sus lados activos enfrentados a través de un espacio, creando un ensamblaje de sensor muy compacto. El ángulo de visión de 20 grados ayuda a concentrar la luz hacia el receptor, mejorando la relación señal-ruido. El diseñador debe seleccionar un rango IC(ON) apropiado para garantizar que una fuerza de señal suficiente llegue al fototransistor a la distancia de detección deseada.

12. Principio de Funcionamiento

Un LED infrarrojo es un diodo semiconductor de unión p-n. Cuando se aplica un voltaje directo que excede su umbral, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa del material semiconductor (Arseniuro de Galio, GaAs, en este caso). Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica de 940nm está determinada por la energía de la banda prohibida del material GaAs. El encapsulado de epoxi transparente actúa como una lente, dando forma a la luz emitida en el ángulo de visión especificado de 20 grados desde el lateral del componente. El diseño "sidelooker" se logra montando el chip semiconductor verticalmente dentro del encapsulado de modo que su superficie emisora de luz mire hacia la pared lateral.

13. Tendencias y Evolución de la Industria

La tendencia en los LEDs infrarrojos, incluidos los tipos de emisión lateral, es hacia una mayor eficiencia (más salida radiante por vatio eléctrico de entrada), lo que reduce el consumo de energía y la generación de calor. También existe un impulso para aumentar la fiabilidad y la longevidad, especialmente para aplicaciones automotrices e industriales. La miniaturización continúa, aunque los encapsulados de orificio pasante como el IR928-6C-F siguen siendo populares para prototipos, uso de aficionados y aplicaciones donde se requiere montaje manual o mayor resistencia mecánica. Las versiones de dispositivo de montaje superficial (SMD) de los LEDs IR de emisión lateral son cada vez más comunes para la producción automatizada de alto volumen. La longitud de onda de 940nm sigue siendo un estándar de la industria debido a su buena coincidencia con los detectores de silicio y su relativa invisibilidad en comparación con la luz IR visible o de 850nm, que puede tener un tenue brillo rojo.