Hoja de Datos del LED IR29-01C/L510/R/TR8 - SMD Redondo de 1.2mm - Voltaje Directo 1.6V - Infrarrojo 940nm - Potencia 100mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El IR29-01C/L510/R/TR8 es un diodo emisor de infrarrojos (IR) subminiatura de visión lateral, diseñado para aplicaciones de montaje superficial. Cuenta con un encapsulado compacto de doble extremo moldeado en plástico transparente con una lente superior esférica, optimizado para una emisión infrarroja eficiente. La salida espectral del dispositivo está específicamente adaptada a fotodiodos y fototransistores de silicio, lo que lo convierte en una fuente ideal para sistemas de detección por infrarrojos. Sus principales ventajas incluyen un factor de forma reducido, un bajo voltaje directo y el cumplimiento de normas medioambientales modernas como RoHS, REACH y los requisitos libres de halógenos.

1.1 Características Principales y Mercado Objetivo

Las características clave de este componente incluyen su encapsulado SMD miniatura, que facilita los diseños de PCB de alta densidad. El bajo voltaje directo contribuye a un funcionamiento energéticamente eficiente. Se suministra en cinta de 8mm enrollada en un carrete de 7 pulgadas de diámetro, compatible con procesos de montaje automatizados pick-and-place. El dispositivo no contiene plomo (Pb-free) y cumple con estrictas regulaciones medioambientales, incluidos los límites de contenido de bromo (Br) y cloro (Cl). Este LED IR está dirigido principalmente a diseñadores e ingenieros que desarrollan sistemas basados en infrarrojos, como sensores de proximidad, detección de objetos, codificadores y módulos de transmisión de datos, donde una emisión IR fiable y adaptada es crítica.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Esta sección proporciona un análisis detallado de las características eléctricas, ópticas y térmicas del dispositivo, tal como se definen en la hoja de datos.

2.1 Clasificaciones Absolutas Máximas

Las Clasificaciones Absolutas Máximas definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estas no son condiciones de funcionamiento.

• Corriente Directa Continua (IF):50 mA. Esta es la corriente máxima de CC que se puede aplicar continuamente al LED.
• Corriente Directa de Pico (IFP):500 mA. Esta corriente elevada solo es permisible en condiciones pulsadas con un ancho de pulso ≤ 100 μs y un ciclo de trabajo ≤ 1%. Esta clasificación es útil para aplicaciones que requieren pulsos breves de alta intensidad.
• Voltaje Inverso (VR):5 V. Superar este voltaje de polarización inversa puede causar la ruptura de la unión.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento (Topr, Tstg):-40°C a +100°C. Este amplio rango garantiza fiabilidad en entornos hostiles.
• Temperatura de Soldadura (Tsol):260°C durante un máximo de 5 segundos, definiendo el perfil de soldadura por reflujo.
• Disipación de Potencia (Pc):100 mW a una temperatura ambiente de 25°C o inferior. Este parámetro es crucial para el diseño de la gestión térmica.

2.2 Características Electro-Ópticas

Las Características Electro-Ópticas (Típicas a Ta=25°C) definen el rendimiento esperado en condiciones normales de funcionamiento.

• Intensidad Radiante (IE):Típicamente 25 mW/sr a IF=20mA, y 100 mW/sr a IF=70mA (pulsada). La intensidad radiante mide la potencia óptica emitida por unidad de ángulo sólido, indicando el brillo de la fuente IR.
• Longitud de Onda de Pico (λp):940 nm. Esta es la longitud de onda a la que la potencia óptica emitida es máxima, perfectamente adaptada a la sensibilidad máxima de los fotodetectores de silicio comunes.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):Típicamente 30 nm. Esto define el rango de longitudes de onda emitidas, centrado alrededor de la longitud de onda de pico.
• Voltaje Directo (VF):Típicamente 1.30V, con un máximo de 1.60V a IF=20mA. A IF=70mA (pulsada), es típicamente 1.50V con un máximo de 2.00V. Este bajo VF es beneficioso para diseños de circuitos de bajo voltaje.
• Corriente Inversa (IR):Máximo 10 μA a VR=5V, lo que indica una buena calidad de la unión.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):15 grados. Este ángulo de visión estrecho indica un haz enfocado, característico de los LED de visión lateral con lente, útil para aplicaciones IR dirigidas.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varias curvas características que proporcionan una visión más profunda del comportamiento del dispositivo en condiciones variables.

3.1 Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente

Este gráfico muestra la reducción de la corriente directa máxima permitida a medida que aumenta la temperatura ambiente. Para evitar el sobrecalentamiento y garantizar la fiabilidad a largo plazo, la corriente directa debe reducirse cuando se opera por encima de 25°C. La curva suele mostrar una disminución lineal desde la corriente nominal a 25°C hasta cero en la temperatura máxima de unión.

3.2 Intensidad Radiante vs. Corriente Directa

Este gráfico ilustra la relación entre la corriente de accionamiento (IF) y la potencia óptica de salida (Intensidad Radiante). Es generalmente lineal en el rango de funcionamiento normal, confirmando que la salida óptica es directamente proporcional a la corriente. Sin embargo, a corrientes muy altas, la eficiencia puede disminuir debido a efectos térmicos.

3.3 Corriente Directa vs. Voltaje Directo

Esta curva IV representa la relación exponencial típica de un diodo. El voltaje de "rodilla" está alrededor del valor típico de VF. Comprender esta curva es esencial para diseñar el circuito de accionamiento limitador de corriente.

3.4 Distribución Espectral

Este gráfico muestra la potencia radiante relativa en función de la longitud de onda, centrada en 940 nm con un ancho de banda definido. Confirma visualmente la adaptación espectral a los detectores de silicio, que tienen una sensibilidad máxima en el rango de 800-1000 nm.

3.5 Intensidad Radiante Relativa vs. Desplazamiento Angular

Este gráfico polar define el patrón de radiación o perfil del haz del LED. Aquí se confirma el ángulo de visión de 15 grados (ancho total a media potencia, FWHM). El diseño de visión lateral con lente crea este patrón de emisión direccional, que es crítico para alinear el LED con un detector en un conjunto de sensores.

4. Información Mecánica y del Encapsulado

4.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo es un encapsulado SMD subminiatura redondo de 1.2mm. El dibujo dimensional detallado especifica todas las medidas críticas, incluido el diámetro del cuerpo, la altura, la separación de los terminales y las dimensiones de las almohadillas. Las tolerancias clave son típicamente de ±0.1mm a menos que se indique lo contrario. Las dimensiones precisas son vitales para el diseño de la huella en la PCB y para garantizar una colocación adecuada durante el montaje.

4.2 Identificación de Polaridad

El cátodo suele estar indicado por un marcador visual en el encapsulado, como una muesca, un borde plano o una marca verde. El dibujo dimensional de la hoja de datos debe mostrar claramente esta característica de identificación para evitar el montaje inverso durante el ensamblaje.

4.3 Dimensiones de la Cinta Portadora y el Carrete

El producto se suministra en una cinta portadora en relieve de 8mm de ancho en un carrete de 7 pulgadas de diámetro. La hoja de datos proporciona dibujos detallados de las dimensiones del bolsillo, el paso y las especificaciones del carrete. Este embalaje es compatible con equipos de montaje automatizado de alta velocidad. El carrete estándar contiene 1500 unidades.

5. Pautas de Soldadura y Montaje

El manejo y la soldadura adecuados son críticos para mantener el rendimiento y la fiabilidad del dispositivo.

5.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se recomienda un perfil de temperatura de soldadura por reflujo sin plomo (Pb-free). La temperatura máxima no debe exceder los 260°C, y el tiempo por encima de 240°C debe ser limitado (típicamente a 5 segundos según la clasificación absoluta máxima). Las etapas de precalentamiento, estabilización, reflujo y enfriamiento deben controlarse para minimizar el choque térmico. La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces.

5.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, se debe tener extremo cuidado. La temperatura de la punta del soldador debe estar por debajo de 350°C, y el tiempo de contacto con cada terminal debe limitarse a 3 segundos o menos. Se recomienda un soldador de baja potencia (≤25W). Permita un tiempo de enfriamiento suficiente entre la soldadura de cada terminal para evitar daños por calor en el encapsulado de plástico.

5.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LED se envasan en una bolsa hermética a la humedad con desecante. Las precauciones clave incluyen:

• No abra la bolsa hasta que esté listo para su uso.
• Almacene las bolsas sin abrir a ≤30°C y ≤60% HR.
• Úselos dentro de un año desde el envío.
• Después de abrir, utilice los componentes dentro de las 168 horas (7 días) bajo las mismas condiciones de almacenamiento.
• Si se excede el tiempo de almacenamiento o el desecante indica humedad, se requiere un tratamiento de secado a 60±5°C durante al menos 24 horas antes de soldar para prevenir el efecto "palomita de maíz" durante el reflujo.

6. Información de Embalaje y Pedido

6.1 Procedimiento de Embalaje

Los componentes se embalan en una bolsa laminada de aluminio a prueba de humedad que contiene desecante. La bolsa está etiquetada con información crítica que incluye el número de pieza (P/N), la cantidad (QTY), el número de lote (LOT No.) y otros códigos relevantes como la longitud de onda de pico (HUE).

6.2 Guía de Selección del Dispositivo

El dispositivo específico, IR29-01C/L510/R/TR8, utiliza un material de chip de Arseniuro de Galio y Aluminio (GaAlAs) y una lente transparente. El propio número de pieza probablemente codifica atributos clave: IR para Infrarrojo, 29 puede referirse a una serie o tamaño, 01C podría ser un código de variante, L510 podría indicar el bin de longitud de onda de pico, R para embalaje en carrete y TR8 para cinta de 8mm.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED IR es adecuado para una amplia gama de aplicaciones de detección y transmisión por infrarrojos, incluyendo:

• Detección de Proximidad y Presencia:Utilizado en grifos automáticos, dispensadores de jabón, secadores de manos e interruptores sin contacto.
• Detección y Conteo de Objetos:En máquinas expendedoras, automatización industrial y sistemas de cintas transportadoras.
• Codificadores Ópticos:Para detección de posición y velocidad en motores y equipos rotativos.
• Transmisión de Datos por IR:En unidades de control remoto y enlaces de datos de corto alcance (requiere modulación apropiada).
• Sistemas de Seguridad:Como fuente de luz invisible para cámaras de visión nocturna y sensores de interrupción de haz.

7.2 Consideraciones de Diseño y Protección del Circuito

La Limitación de Corriente es Obligatoria:Como se advierte explícitamente en la hoja de datos, siempre se debe usar una resistencia limitadora de corriente externa en serie con el LED. El voltaje directo tiene un coeficiente de temperatura negativo (disminuye a medida que aumenta la temperatura). Sin una resistencia, un pequeño aumento en el voltaje de alimentación o una disminución en VF debido al calentamiento puede causar un gran aumento incontrolado de la corriente, lo que lleva a una fuga térmica inmediata y al fallo del dispositivo.

Diseño del Circuito de Accionamiento:Para operación en CC, una simple resistencia en serie calculada usando la Ley de Ohm (R = (Vcc - VF) / IF) es suficiente. Para operación pulsada para lograr una mayor intensidad de pico, se puede usar un transistor o un interruptor MOSFET accionado por un generador de pulsos. Asegúrese de que el ancho de pulso y el ciclo de trabajo se mantengan dentro de los límites especificados (≤100μs, ≤1%).

Alineación Óptica:El haz estrecho de 15 grados requiere una cuidadosa alineación mecánica con el fotodetector receptor para maximizar la fuerza de la señal. Considere el gráfico del patrón de radiación al diseñar la carcasa del sensor.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED IR estándar de emisión superior, el encapsulado de visión lateral (o lateral) del IR29-01C ofrece una ventaja distintiva en aplicaciones donde la PCB debe montarse paralela al plano de detección. Esto elimina la necesidad de guías de luz u ópticas adicionales para redirigir el haz 90 grados, simplificando el diseño mecánico y reduciendo el número de componentes. Su longitud de onda de 940nm proporciona un buen equilibrio entre la sensibilidad del detector de silicio y una menor visibilidad en comparación con las fuentes de 850nm, haciéndolo menos perceptible en funcionamiento. El tamaño miniatura de 1.2mm permite diseños de sensores muy compactos.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Por qué es absolutamente necesaria una resistencia limitadora de corriente?
R1: La característica I-V del LED es exponencial. Un ligero cambio en el voltaje directo (que en sí mismo disminuye con la temperatura) puede causar un gran cambio en la corriente. Sin una resistencia en serie para estabilizar la corriente, ocurre una fuga térmica, destruyendo rápidamente el LED.

P2: ¿Puedo accionar este LED directamente desde un pin de un microcontrolador de 3.3V o 5V?
R2: No. Los pines de los microcontroladores tienen una capacidad limitada de suministro/absorción de corriente (a menudo 20-40mA máximo) y no están diseñados para accionar LED directamente. Utilice siempre un circuito de accionamiento (por ejemplo, un transistor) controlado por el pin del MCU, con una resistencia limitadora de corriente en serie con el LED.

P3: ¿Cuál es la diferencia entre Intensidad Radiante (mW/sr) e Intensidad Luminosa (mcd)?
R3: La Intensidad Luminosa (medida en candela) está ponderada por la sensibilidad del ojo humano (curva fotópica), que es casi cero en el espectro infrarrojo. La Intensidad Radiante mide la potencia óptica real emitida por ángulo sólido, lo que la convierte en la métrica correcta para dispositivos IR destinados a la detección por máquinas, no por humanos.

P4: ¿Cómo interpreto el ángulo de visión de 15 grados?
R4: Este es el ángulo de Ancho Total a Media Potencia (FWHM). La intensidad radiante es máxima a 0 grados (directamente desde el lateral del encapsulado) y cae al 50% de su valor máximo a ±7.5 grados desde la línea central, haciendo que el ancho total del haz sea de 15 grados.

10. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un Sensor para Dispensador de Toallas de Papel.El IR29-01C es un candidato ideal. Se montaría en el borde de una PCB mirando lateralmente a través de la ranura de dispensación. Un fototransistor de silicio coincidente se colocaría en el lado opuesto. En condiciones normales, se detecta el haz IR. Cuando una mano interrumpe el haz, el microcontrolador activa el motor para dispensar una toalla. El encapsulado de visión lateral permite que la PCB se monte verticalmente detrás del panel frontal, con el LED y el detector asomando a través de pequeños orificios, creando un diseño muy elegante. La longitud de onda de 940nm es invisible, por lo que no hay un resplandor rojo molesto. El diseñador debe calcular la resistencia en serie apropiada para una corriente de accionamiento de 20mA desde un riel del sistema de 5V (R ≈ (5V - 1.3V) / 0.02A = 185Ω, un valor estándar de 180Ω o 200Ω sería adecuado).

11. Introducción al Principio

Un Diodo Emisor de Luz Infrarroja (LED IR) es un diodo semiconductor de unión p-n que emite luz infrarroja no visible cuando se polariza eléctricamente en la dirección directa. Los electrones se recombinan con huecos dentro del dispositivo, liberando energía en forma de fotones. La longitud de onda de la luz emitida está determinada por el intervalo de banda de energía del material semiconductor. Para el IR29-01C, se utiliza el sistema de material Arseniuro de Galio y Aluminio (GaAlAs) para producir fotones con una energía de pico correspondiente a una longitud de onda de 940nm. El encapsulado epoxi transparente actúa como una lente, dando forma a la luz emitida en un haz enfocado. La construcción de visión lateral se logra montando el chip semiconductor de lado dentro del encapsulado, haciendo que la luz se emita paralela al plano de la PCB.

12. Tendencias de Desarrollo

La tendencia en los LED IR subminiatura como el IR29-01C es hacia tamaños de encapsulado aún más pequeños (por ejemplo, encapsulados a escala de chip), mayor intensidad radiante y eficiencia, y rangos de temperatura de operación más amplios para soportar aplicaciones automotrices e industriales. La integración es otra tendencia clave, con dispositivos que combinan el emisor IR, el accionamiento y, a veces, un fotodetector en un solo módulo. También hay un enfoque en mejorar la velocidad (capacidad de modulación) para aplicaciones de comunicación de datos como la Asociación de Datos por Infrarrojos (IrDA) y controles remotos de electrónica de consumo. Además, el desarrollo continúa para mejorar la fiabilidad y robustez contra la descarga electrostática (ESD) y condiciones ambientales adversas.