Hoja de Datos de la Serie LTL1CHKxKNN de Lámparas LED - Paquete T-1 de 3mm - Voltaje Directo 2.0-2.4V - Corriente Continua 30mA - Colores del Rojo Hiperintenso al Verde - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones técnicas para la serie LTL1CHKxKNN de diodos emisores de luz (LED). Esta familia de productos está compuesta por lámparas LED estándar de montaje pasante T-1 (3mm), diseñadas para aplicaciones de indicación de propósito general que requieren un nivel superior de intensidad luminosa. Los dispositivos están construidos utilizando tecnología de material de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) cultivado sobre un sustrato de Arseniuro de Galio (GaAs), conocido por producir luz visible de alta eficiencia en una gama de colores desde el rojo hasta el verde.

Las ventajas principales de esta serie incluyen bajo consumo de energía, alta eficiencia luminosa y compatibilidad con niveles de accionamiento de circuitos integrados (CI) debido a sus bajos requisitos de corriente. Todas las variantes de esta serie cuentan con una lente transparente al agua, que no difumina la luz, resultando en un haz más enfocado e intenso, adecuado para una indicación clara.

El mercado objetivo para estos LEDs es amplio, abarcando cualquier dispositivo electrónico que requiera indicadores de estado, luces de panel o iluminación simple donde la fiabilidad, visibilidad y rentabilidad son consideraciones clave.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los valores máximos absolutos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Para una operación confiable, estos límites nunca deben excederse, ni siquiera momentáneamente.

• Disipación de Potencia (Pd):Todos los dispositivos de la serie tienen una disipación de potencia máxima de 75 mW a una temperatura ambiente (T_A) de 25°C. Exceder este límite puede provocar sobrecalentamiento y fallo catastrófico.
• Corriente Directa:Se especifican dos valores de corriente:
  • Corriente Directa Continua (I_F):La corriente continua máxima que se puede aplicar de forma continua es de 30 mA para todos los colores.
  • Corriente Directa de Pico:Se permite una corriente pulsada más alta bajo condiciones específicas. Para las variantes rojas (Rojo Hiperintenso, Súper Rojo, Rojo), la corriente de pico es de 90 mA con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1 ms. Para las variantes naranja, amarilla y verde, la corriente de pico es de 60 mA bajo las mismas condiciones. Este parámetro es crucial para esquemas de multiplexación o operación pulsada.
• Derivación Térmica:La corriente directa continua máxima debe reducirse linealmente por encima de 70°C a una tasa de 0.4 mA/°C. Esto significa que la corriente continua permitida disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente, una consideración de diseño crítica para entornos de alta temperatura.
• Voltaje Inverso (V_R):El voltaje inverso máximo permitido es de 5V a una corriente inversa (I_R) de 100 µA. Aplicar un voltaje inverso más alto puede romper la unión PN del LED.
• Rangos de Temperatura:El rango de temperatura de operación es de -40°C a +100°C, y el rango de temperatura de almacenamiento es de -55°C a +100°C, lo que indica un rendimiento robusto en una amplia gama de condiciones.
• Temperatura de Soldadura:Los terminales se pueden soldar a 260°C durante un máximo de 5 segundos, con el punto de soldadura al menos a 1.6mm (0.063") del cuerpo del LED para evitar daños térmicos en la lente de epoxi y el chip interno.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se miden bajo condiciones de prueba estándar (T_A=25°C) y definen el rendimiento típico del dispositivo.

• Intensidad Luminosa (I_v):Este es un parámetro óptico clave. Todos los dispositivos tienen una intensidad luminosa mínima de 140 mcd (milcandelas) a una corriente directa (I_F) de 20mA. Los valores típicos oscilan entre 210 mcd y 320 mcd dependiendo de la variante de color específica. La intensidad se mide utilizando una combinación de sensor y filtro que se aproxima a la curva de respuesta fotópica (ojo humano) (CIE). La hoja de datos señala que los productos se clasifican en dos rangos de intensidad luminosa, con el código de rango marcado en el embalaje.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):La serie presenta un ángulo de visión estrecho de 45 grados. Esto se define como el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor medido en el eje central (0°). Esta característica resulta en un haz de luz más direccional.
• Especificaciones de Longitud de Onda:Se proporcionan tres métricas clave de longitud de onda:
  • Longitud de Onda de Pico (λ_P):La longitud de onda a la cual la potencia óptica de salida es máxima. Varía desde 575 nm (Verde) hasta 650 nm (Rojo Hiperintenso).
  • Longitud de Onda Dominante (λ_d):Una longitud de onda única derivada del diagrama de cromaticidad CIE que mejor representa el color percibido de la luz. Generalmente es más relevante para la definición del color que la longitud de onda de pico. Los valores oscilan entre 572 nm (Verde) y 639 nm (Rojo Hiperintenso).
  • Ancho Medio Espectral (Δλ):El ancho del espectro de emisión a la mitad de su potencia máxima (Ancho Total a Mitad del Máximo - FWHM). Indica la pureza del color. Los LEDs rojos tienen un espectro más amplio (20 nm), mientras que los LEDs amarillos y verdes tienen un espectro más estrecho (15-17 nm).
• Voltaje Directo (V_F):La caída de voltaje a través del LED cuando se acciona a 20mA. El V_Fmínimo está entre 2.0V y 2.05V, y el V_Ftípico está entre 2.3V y 2.4V, dependiendo del color. Este parámetro es esencial para diseñar la resistencia limitadora de corriente en serie con el LED.
• Corriente Inversa (I_R):La corriente de fuga cuando se aplica un voltaje inverso de 5V. Es típicamente de 100 µA o menos.
• Capacitancia (C):La capacitancia de unión es típicamente de 40 pF cuando se mide a un voltaje de polarización de 0V y una frecuencia de 1 MHz. Esto puede ser un factor en aplicaciones de conmutación de alta velocidad.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica el uso de un sistema de clasificación (binning) principalmente para la intensidad luminosa. Los productos se clasifican en dos rangos de intensidad (bins). El código de bin específico para un LED dado está marcado en su bolsa de embalaje individual. Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs con niveles de brillo consistentes para sus aplicaciones. Aunque no se detalla explícitamente para la longitud de onda o el voltaje directo en este documento, tales parámetros a menudo tienen rangos de tolerancia (Mín./Típ./Máx.) que definen efectivamente bins implícitos.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a una página dedicada a "Curvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas". Aunque los gráficos específicos no se proporcionan en el texto, basándose en hojas de datos estándar de LEDs, estos típicamente incluyen:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (Curva I-V):Muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, generalmente en una relación casi lineal dentro del rango de operación.
• Voltaje Directo vs. Corriente Directa:Ilustra la característica exponencial V-I del diodo.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de la unión, destacando la importancia de la gestión térmica.
• Distribución Espectral:Un gráfico que muestra la potencia relativa emitida a través de diferentes longitudes de onda, representando visualmente la longitud de onda de pico y el ancho medio espectral.
• Patrón del Ángulo de Visión:Un gráfico polar que muestra la distribución espacial de la intensidad de la luz alrededor del LED.

Estas curvas son invaluables para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar y para un diseño de circuito preciso.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED utiliza un paquete radial de montaje pasante T-1 (3mm) estándar. Las notas dimensionales clave incluyen:

• Todas las dimensiones están en milímetros, con pulgadas proporcionadas entre paréntesis.
• Se aplica una tolerancia estándar de ±0.25mm (±0.010") a menos que se especifique lo contrario.
• La resina debajo de la brida puede sobresalir hasta un máximo de 1.0mm (0.04").
• La separación de los terminales se mide en el punto donde los terminales salen del cuerpo del paquete, lo cual es crítico para la colocación de los orificios en la PCB.
• El dibujo del paquete (referenciado como Serie LTL1CHx) típicamente mostraría la longitud total, el diámetro de la lente, la longitud y diámetro de los terminales, y la posición del punto plano u otro indicador de polaridad en la brida.

5.2 Identificación de Polaridad

Para los LEDs de montaje pasante, el terminal más largo es universalmente el ánodo (positivo), y el terminal más corto es el cátodo (negativo). Además, la mayoría de los paquetes tienen un punto plano en el borde de la brida, que típicamente se encuentra en el lado del cátodo. Siempre verifique la polaridad antes de soldar para evitar daños por polarización inversa.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La directriz principal proporcionada es para soldadura manual o por ola: la punta del soldador debe estar al menos a 1.6mm del cuerpo plástico del LED, y la temperatura no debe exceder los 260°C durante más de 5 segundos. El calor prolongado puede carbonizar la lente de epoxi, causar deslaminación interna o dañar los alambres de unión (wire bonds).

Notas Generales de Montaje:

• Evite aplicar estrés mecánico a los terminales cerca del cuerpo.
• No limpie el LED con limpiadores ultrasónicos, ya que la cavitación puede dañar la estructura interna.
• Utilice procedimientos de manejo antiestático apropiados durante el montaje para proteger el chip semiconductor de descargas electrostáticas (ESD), aunque los LEDs generalmente son más robustos que algunos CI.

7. Información de Embalaje y Pedido

El esquema de numeración de partes para la serie es LTL1CHKxKNN, donde "x" denota el código de color:

• D:Rojo Hiperintenso (AlInGaP)
• R:Súper Rojo (AlInGaP)
• E:Rojo (AlInGaP)
• F:Naranja Amarillento (AlInGaP)
• Y:Ámbar Amarillo (AlInGaP)
• S:Amarillo (AlInGaP)
• G:Verde (AlInGaP)

Todas las variantes comparten la lente transparente al agua y el mismo paquete básico. El tipo de embalaje específico (por ejemplo, a granel, en cinta y carrete) no se especifica en el contenido proporcionado, pero sería definido por el proveedor.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Como lámparas indicadoras de propósito general, estos LEDs son adecuados para:

• Indicadores de encendido/estado en electrónica de consumo, electrodomésticos y paneles de control industrial.
• Iluminación trasera para interruptores, botones y leyendas.
• Iluminación decorativa simple.
• Aplicaciones básicas de optoaislador o sensor (utilizando el LED como fuente de luz).

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Una resistencia limitadora de corriente externa es obligatoria. Calcule el valor de la resistencia usando la Ley de Ohm: R = (V_{de alimentación}- V_F) / I_F. Utilice siempre el V_Fmáximo de la hoja de datos para un diseño conservador y asegurar que la corriente no exceda el nivel deseado.
• Gestión Térmica:Para operación continua cerca de la corriente máxima nominal o en altas temperaturas ambiente, considere la curva de derivación térmica. Asegure un flujo de aire adecuado si se utilizan múltiples LEDs en un espacio confinado.
• Ángulo de Visión:El ángulo de visión de 45° crea un punto caliente más enfocado. Para una iluminación de área más amplia, un LED con lente difusa o un difusor externo sería más apropiado.
• Circuitos de Accionamiento:Los LEDs pueden ser accionados directamente desde pines GPIO de microcontroladores (que típicamente suministran/absorben hasta 20-25mA) o a través de transistores conductores para corriente más alta o multiplexación de muchos LEDs.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El diferenciador clave de la serie LTL1CHKxKNN es su uso de tecnología AlInGaP para colores desde el rojo hasta el amarillo/verde. En comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP (Fosfuro de Arseniuro de Galio), AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que significa una salida de luz más brillante para la misma cantidad de corriente eléctrica. La lente transparente al agua proporciona la mayor salida de luz posible del paquete, ya que ninguna luz es dispersada o absorbida por un tinte difuso. El estrecho ángulo de visión de 45° es una elección específica para aplicaciones que requieren un haz dirigido en lugar de un resplandor ambiental amplio.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Puedo accionar este LED directamente desde una fuente de 5V sin una resistencia?

R:No.Sin una resistencia limitadora de corriente, el LED intentará extraer corriente excesiva, excediendo rápidamente sus valores máximos y llevando a un fallo inmediato. Siempre se requiere una resistencia en serie para el accionamiento a voltaje constante.

P: ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda de Pico y Longitud de Onda Dominante?

R: La Longitud de Onda de Pico es donde se emite la mayor potencia óptica. La Longitud de Onda Dominante se calcula a partir de coordenadas de color y coincide mejor con el color percibido por el ojo humano. Para LEDs monocromáticos, a menudo están cerca, pero la Longitud de Onda Dominante es el estándar para especificar el color.

P: El LED se calienta durante la operación. ¿Es esto normal?

R: Sí, es normal que un LED genere calor. La eficiencia no es del 100%; parte de la potencia eléctrica se convierte en calor en la unión. Por eso la especificación de derivación térmica y las consideraciones térmicas son importantes para la fiabilidad a largo plazo.

P: ¿Puedo usar PWM (Modulación por Ancho de Pulso) para atenuar este LED?

R: Sí, estos LEDs son muy adecuados para atenuación por PWM. Puede accionarlos con la corriente directa de pico (60mA o 90mA dependiendo del color) a un ciclo de trabajo bajo para lograr una corriente promedio que atenúe el LED. Asegúrese de que la frecuencia PWM sea lo suficientemente alta (típicamente >100Hz) para evitar parpadeo visible.

11. Ejemplos Prácticos de Diseño y Uso

Ejemplo 1: Indicador de Estado de Microcontrolador

Un uso común es como indicador de encendido. Conecte el ánodo de un LED rojo (LTL1CHKEKNN) a un riel de 3.3V del microcontrolador a través de una resistencia. Calcule la resistencia: Suponiendo V_F= 2.4V y la I_Fdeseada = 10mA (para menor potencia), R = (3.3V - 2.4V) / 0.01A = 90Ω. Una resistencia estándar de 100Ω proporcionaría aproximadamente 9mA, lo cual es seguro y suficientemente brillante.

Ejemplo 2: Indicador de Panel de 12V

Para un panel automotriz o industrial de 12V, la resistencia en serie disipará más potencia. Para un LED verde (LTL1CHKGKNN) a 20mA: R = (12V - 2.4V) / 0.02A = 480Ω. La potencia en la resistencia es P = I²R = (0.02)²* 480 = 0.192W. Una resistencia estándar de 1/4W (0.25W) es adecuada pero funcionará caliente. Usar una resistencia de 1/2W proporciona un mejor margen de seguridad.

12. Introducción al Principio Tecnológico

Estos LEDs se basan en una estructura de doble heterounión utilizando Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) como la capa activa emisora de luz. Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa desde las capas semiconductoras tipo N y tipo P, respectivamente. Se recombinan radiativamente, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación AlInGaP determina la energía del bandgap del material, lo que dicta directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida. Un bandgap más ancho produce longitudes de onda más cortas (verde/amarillo), mientras que un bandgap más estrecho produce longitudes de onda más largas (rojo). La lente de epoxi transparente al agua sirve para proteger el chip semiconductor, dar forma al haz a través de su geometría de domo y proporcionar un medio para una extracción eficiente de luz del material semiconductor de alto índice de refracción.

13. Tendencias de Desarrollo Tecnológico

Si bien esta hoja de datos representa un producto maduro y ampliamente utilizado, la tecnología LED continúa evolucionando. Las tendencias relevantes para esta clase de dispositivo incluyen:

• Mayor Eficiencia:Las mejoras continuas en ciencia de materiales y crecimiento epitaxial conducen a más lúmenes por vatio (lm/W), lo que significa luz más brillante o menor consumo de energía para el mismo brillo.
• Consistencia de Color:Tolerancias de clasificación (binning) más estrictas para longitud de onda e intensidad luminosa se están convirtiendo en estándar, permitiendo una apariencia más uniforme en aplicaciones con múltiples LEDs.
• Embalaje:Si bien el montaje pasante sigue siendo popular para prototipos y ciertas aplicaciones, los paquetes de dispositivo de montaje superficial (SMD) (como 0603, 0805) se han convertido en gran medida en el estándar de la industria para producción de alto volumen debido a su menor tamaño y idoneidad para el montaje automatizado.
• Ampliación de Aplicaciones:La fiabilidad fundamental y la eficiencia de LEDs como estos continúan impulsando su adopción en nuevas áreas más allá de simples indicadores, como en iluminación general de bajo nivel, señalización e iluminación interior automotriz.