Ficha Técnica LED Infrarrojo SMD RE30AX - Dimensiones 3,00x3,00x2,10 mm - Voltaje 1,7 V - Potencia 0,9 W - Longitud de Onda Máxima 850 nm - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

Esta documentación técnica detalla las especificaciones y pautas de aplicación para un diodo emisor de luz (LED) infrarrojo (IR) de alta potencia y montaje superficial. El dispositivo presenta un encapsulado de compuesto epóxico moldeado (EMC), que proporciona una excelente resistencia mecánica, estabilidad térmica y fiabilidad para entornos operativos exigentes.

Ventajas Principales:Los beneficios clave de este componente incluyen una huella SMD compacta (3,0 mm x 3,0 mm), un alto flujo radiante total y un amplio ángulo de visión de 100 grados, lo que garantiza una iluminación de área extensa. Está diseñado para ser compatible con los procesos de soldadura por reflujo estándar sin plomo.

Mercado Objetivo:Los principales dominios de aplicación para este LED IR son los sistemas de seguridad y vigilancia, donde sirve como fuente de iluminación invisible para cámaras de visión nocturna. También es altamente adecuado para sistemas de visión artificial en automatización industrial, permitiendo una detección y posicionamiento confiable de objetos en condiciones de baja luminosidad.

1.1 Dimensiones del Encapsulado

El componente se aloja en un encapsulado rectangular compacto que mide 3,00 mm de largo, 3,00 mm de ancho y 2,10 mm de altura. Las tolerancias dimensionales son típicamente ±0,2 mm, a menos que se especifique lo contrario. El encapsulado presenta una marca clara de polaridad para asegurar la orientación correcta durante el montaje en la PCB. Se proporciona la huella de soldadura recomendada (patrón de pistas) para facilitar un rendimiento térmico y eléctrico óptimo, así como una fijación mecánica fiable a la placa de circuito impreso.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

Las siguientes secciones proporcionan una interpretación detallada y objetiva de las características eléctricas, ópticas y térmicas del dispositivo.

2.1 Características Eléctricas y Ópticas

Todas las medidas se especifican a una temperatura estándar del punto de soldadura (Ts) de 25°C.

• Voltaje Directo (V_F):Con una corriente directa (I_F) de 500 mA aplicada, la caída de tensión típica a través del LED es de 1,7 V, con un mínimo de 1,4 V. Este bajo voltaje directo contribuye a una mayor eficiencia del sistema.
• Longitud de Onda Máxima (λ_p):La longitud de onda primaria de la luz infrarroja emitida es de 850 nm, la cual se encuentra cerca de la sensibilidad máxima de muchos sensores de imagen basados en silicio mientras permanece invisible para el ojo humano.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):El ancho espectral a la mitad de la intensidad máxima es típicamente de 30 nm, lo que define la pureza de la luz infrarroja emitida.
• Flujo Radiante Total (Φ_e):Este parámetro mide la potencia óptica total de salida en milivatios. A I_F= 500 mA, el valor típico es de 350 mW, con un rango de 280 mW (mín.) a 450 mW (máx.).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):El ángulo en el cual la intensidad radiante es la mitad de la intensidad máxima es de 100 grados, proporcionando un patrón de haz amplio.
• Resistencia Térmica (R_θJ-S):La resistencia térmica unión-punto de soldadura es de 16 °C/W. Este valor es crítico para calcular la temperatura de unión durante el funcionamiento y garantizar la fiabilidad a largo plazo.

2.2 Límites Absolutos Máximos

Estos son los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se recomienda operar en o cerca de estos límites durante períodos prolongados.

• Disipación de Potencia Máxima (P_D):0,9 W.
• Corriente Directa Máxima Continua (I_F):500 mA.
• Voltaje Inverso Máximo (V_R):5 V. Superar este valor puede causar una ruptura inmediata.
• Tolerancia a la Descarga Electrostática (ESD):La clasificación según el Modelo de Cuerpo Humano (HBM) es de 2000 V. Son obligatorios los procedimientos adecuados de manipulación para evitar ESD.
• Rangos de Temperatura:Temperatura de operación: -40°C a +85°C. Temperatura de almacenamiento: -40°C a +100°C.
• Temperatura Máxima de Unión (T_J):105°C. La corriente de operación debe reducirse (derratearse) para mantener T_Jpor debajo de este límite.

3. Análisis de las Curvas de Rendimiento

3.1 Voltaje Directo vs. Corriente Directa (Curva IV)

La curva IV muestra una relación no lineal típica de los diodos semiconductores. A medida que la corriente aumenta de 0 a 600 mA, el voltaje directo sube de aproximadamente 1,3 V a 1,7 V. Esta curva es esencial para seleccionar circuitos de limitación de corriente apropiados y comprender la disipación de potencia.

3.2 Intensidad Relativa vs. Corriente Directa

Esta gráfica demuestra que la salida óptica (intensidad relativa) aumenta de forma casi lineal con la corriente de accionamiento hasta alcanzar el máximo nominal. Esta relación predecible permite a los diseñadores ajustar el brillo modificando la corriente de accionamiento.

3.3 Intensidad Relativa vs. Temperatura Ambiente

La gráfica indica una disminución en la salida óptica a medida que aumenta la temperatura ambiente. Desde 25°C hasta 85°C, la intensidad relativa cae a aproximadamente un 85-90% de su valor a temperatura ambiente. Esta caída térmica debe tenerse en cuenta en los diseños para un rendimiento estable en todo el rango de temperatura de operación.

3.4 Distribución Espectral

El gráfico espectral confirma una emisión máxima en 850 nm con un ancho de banda relativamente estrecho, centrado en torno al pico típico de respuesta de los sensores de silicio. La forma es característica de una estructura de LED basada en AlGaAs.

3.5 Patrón de Radiación

El diagrama polar visualiza el ángulo de visión de 100 grados, mostrando un patrón de emisión casi-Lambertiano donde la intensidad es bastante uniforme en el cono central de visión antes de disminuir en ángulos más amplios.

3.6 Temperatura del Punto de Soldadura vs. Corriente Directa

Esta curva ilustra el acoplamiento térmico entre la unión del LED y su punto de soldadura. Para una corriente directa dada, la temperatura del punto de soldadura aumentará. Estos datos, combinados con la resistencia térmica, se utilizan para un diseño preciso de la gestión térmica.

4. Información sobre Envasado y Montaje SMT

4.1 Especificación de Envasado

El producto se suministra envasado en cinta y carrete para montaje SMT automatizado. Cada carrete contiene 3000 piezas. Las dimensiones de la cinta portadora (paso de bolsillo, ancho, profundidad) y del carrete (diámetro, tamaño del núcleo) se ajustan a las especificaciones estándar EIA para garantizar la compatibilidad con equipos estándar pick-and-place.

4.2 Pautas para Soldadura por Reflujo SMT

Este componente está clasificado para procesos de soldadura por reflujo sin plomo. Las consideraciones clave incluyen:

• Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL):Nivel 3. Los componentes deben secarse (bake) según la norma IPC/JEDEC si el embalaje se ha abierto y ha estado expuesto a condiciones ambientales más allá del tiempo de vida útil especificado.
• Parámetros del Perfil:Se recomienda un perfil de reflujo estándar sin plomo con una temperatura máxima que no exceda los 260°C. El tiempo por encima del líquido (típicamente 217°C) debe controlarse para minimizar el estrés térmico en el encapsulado EMC y en el dado semiconductor.
• Precauciones de Manipulación:Evitar el estrés mecánico en el encapsulado. Utilizar boquillas de recogida al vacío de tamaño apropiado. Mantener entornos y equipos de trabajo seguros contra ESD.

5. Aplicaciones y Recomendaciones de Diseño

5.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Cámaras de Vigilancia y Seguridad:Proporciona iluminación encubierta para la función de visión nocturna en CCTV, cámaras para automóvil (dashcam) y cámaras de timbre (doorbell).
• Visión Artificial y Automatización Industrial:Permite una iluminación uniforme para lectores de códigos de barras, sensores ópticos, guiado robótico y sistemas de inspección de calidad.
• Sensores Biométricos:Puede utilizarse en módulos de iluminación IR para sistemas de reconocimiento facial o escaneo de iris.

5.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión Térmica:Debido a la alta disipación de potencia (hasta 0,9 W), un disipador de calor efectivo es crucial. Utilice una PCB con suficientes vías térmicas bajo la almohadilla del LED, conectadas a un plano de tierra o a un disipador dedicado. Calcule la temperatura de unión esperada usando T_J= T_S+ (P_D* R_θJ-S) y asegúrese de que permanece por debajo de 105°C.
• Circuito de Accionamiento:Se recomienda encarecidamente un controlador de corriente constante en lugar de una fuente de voltaje constante para garantizar una salida óptica estable y evitar la fuga térmica (thermal runaway). El controlador debe ser capaz de suministrar hasta 500 mA.
• Diseño Óptico:El amplio ángulo de visión de 100 grados es adecuado para iluminación general tipo inundación (flood). Para haces enfocados, se requerirán ópticas secundarias (lentes).

5.3 Análisis Comparativo

En comparación con los LED IR estándar de orificio pasante (through-hole), esta versión SMD ofrece ventajas significativas para la fabricación moderna: huella más pequeña, idoneidad para el montaje automatizado y mejor rendimiento térmico debido a la fijación directa a la PCB. En comparación con otros LED IR SMD, su combinación de 350 mW de salida a 500mA y un ángulo de 100 grados en un encapsulado de 3,0 mm x 3,0 mm representa una solución equilibrada para aplicaciones de alta potencia y cobertura amplia.

6. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de 3,3 V?

R: Sí, pero debe utilizar un controlador de corriente constante. El voltaje directo típico es de 1,7 V a 500 mA, por lo que es necesario una resistencia en serie o un circuito controlador activo para limitar la corriente desde una línea de 3,3 V.

P: ¿Cuántos LED puedo conectar en serie?

R: Esto depende del voltaje de su controlador. Para un controlador de 12 V, teóricamente podría conectar hasta 7 LED en serie (12V / 1,7V ≈ 7). Sin embargo, debe tener en cuenta las tolerancias de voltaje y el margen del controlador. No se recomienda la conexión en paralelo de LED sin un balance de corriente individual para cada uno.

P: ¿Cuál es la vida útil esperada?

R: La vida útil del LED está determinada principalmente por la temperatura de unión de operación. Cuando se opera dentro de los límites absolutos máximos especificados, particularmente manteniendo T_Jmuy por debajo de 105°C, el dispositivo puede lograr decenas de miles de horas de funcionamiento. Las altas temperaturas aceleran la depreciación del flujo luminoso (lumen depreciation).

P: ¿Se necesita un filtro IR en la cámara?

R: La mayoría de las cámaras diurnas tienen un filtro de corte IR para evitar la distorsión del color. Para una visión nocturna IR efectiva, este filtro debe desplazarse mecánicamente o debe utilizarse una cámara sin un filtro de corte IR permanente.

7. Principios Técnicos y Tendencias

7.1 Principio de Funcionamiento

Un LED infrarrojo es un diodo semiconductor de unión p-n. Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones. La longitud de onda de estos fotones (850 nm en este caso) está determinada por la energía de la brecha de banda (bandgap) de los materiales semiconductores utilizados, típicamente arseniuro de aluminio y galio (AlGaAs) para este rango de longitudes de onda.

7.2 Tendencias de la Industria

La tendencia en los LED IR para aplicaciones de imagen es hacia una mayor eficiencia (más mW por mA), tamaños de encapsulado más pequeños para arreglos más densos y una fiabilidad mejorada. También existe un desarrollo continuo en longitudes de onda optimizadas para tipos específicos de sensores y aplicaciones que requieren seguridad ocular. La integración de CI controladores con LED en un solo encapsulado es otra tendencia creciente para simplificar el diseño del sistema.