Hoja de Datos Técnicos - Lámpara LED Bicolor 209-3SURSYGW/S530-A3 - 3mm Redonda - Voltaje 2.0V - Rojo Brillante y Verde Amarillo

1. Descripción General del Producto

El 209-3SURSYGW/S530-A3 es una lámpara LED bicolor que incorpora dos chips semiconductores en un solo encapsulado redondo de 3mm. Este dispositivo está diseñado para proporcionar una salida de luz uniforme y un amplio ángulo de visión, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones de indicación y retroiluminación. La lámpara está disponible en una configuración que emite dos colores distintos: Rojo Brillante y Verde Amarillo Brillante, logrados mediante el uso de tecnología de material AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio) para ambos chips. El encapsulado se ofrece en tipo resina Blanca Difusa para la versión bicolor, lo que ayuda a difundir la luz para una apariencia más uniforme.

Las ventajas principales de este producto incluyen la fiabilidad de estado sólido que conduce a una larga vida operativa, el bajo consumo de energía que lo hace compatible con circuitos integrados, y el cumplimiento de los principales estándares ambientales y de seguridad como RoHS, REACH de la UE y requisitos libres de halógenos. Su diseño está orientado a aplicaciones en electrónica de consumo y periféricos informáticos.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

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

• Corriente Directa Continua (IF): 25 mA para ambos chips, el SUR (Rojo Brillante) y el SYG (Verde Amarillo Brillante).
• Corriente Directa Pico (IFP): 60 mA para ambos chips, permitida bajo un ciclo de trabajo de 1/10 a 1 kHz.
• Voltaje Inverso (VR): 5 V. Exceder este valor puede causar ruptura de la unión.
• Disipación de Potencia (Pd): 60 mW por chip. Esta es la potencia máxima que el dispositivo puede disipar a Ta=25°C.
• Temperatura de Operación (Topr): -40°C a +85°C. El dispositivo está diseñado para funcionar dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Temperatura de Almacenamiento (Tstg): -40°C a +100°C.
• Temperatura de Soldadura (Tsol): 260°C durante un máximo de 5 segundos, definiendo la tolerancia del perfil de soldadura por reflujo.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C y una corriente directa (IF) de 20 mA, a menos que se especifique lo contrario.

• Voltaje Directo (VF): El valor típico es 2.0V para ambos colores, con un rango de 1.7V (Mín) a 2.4V (Máx). Este bajo voltaje es clave para operación de baja potencia.
• Corriente Inversa (IR): Máximo de 10 µA a VR=5V, indicando un buen aislamiento de la unión.
• Intensidad Luminosa (IV): El chip SUR (Rojo) tiene una intensidad típica de 50 mcd, mientras que el chip SYG (Verde Amarillo) tiene una intensidad típica de 20 mcd. Esta diferencia es inherente a la respuesta fotópica del ojo humano y a los materiales del chip.
• Ángulo de Visión (2θ1/2): Un amplio semiángulo de 80 grados es típico para ambos colores, proporcionando un patrón de emisión amplio.
• Longitud de Onda Pico (λp): SUR: 632 nm (Rojo), SYG: 575 nm (Verde Amarillo).
• Longitud de Onda Dominante (λd): SUR: 624 nm, SYG: 573 nm. Esta es la percepción de color de una sola longitud de onda por el ojo humano.
• Ancho de Banda del Espectro de Radiación (Δλ): Aproximadamente 20 nm para ambos, definiendo la pureza espectral.

Nota: Las incertidumbres de medición se especifican para el Voltaje Directo (±0.1V), la Intensidad Luminosa (±10%) y la Longitud de Onda Dominante (±1.0nm).

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

3.1 Características del Chip SUR (Rojo Brillante)

Las curvas proporcionadas ofrecen información sobre el comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables.

• Intensidad Relativa vs. Longitud de Onda: Muestra un pico pronunciado alrededor de 632 nm, confirmando la emisión roja.
• Patrón de Directividad: Ilustra el perfil de emisión tipo Lambertiano correspondiente al ángulo de visión de 80 grados.
• Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva IV): Demuestra la relación exponencial, crucial para diseñar circuitos limitadores de corriente. La curva muestra el voltaje de encendido típico y la resistencia dinámica.
• Intensidad Relativa vs. Corriente Directa: Muestra que la salida de luz aumenta con la corriente pero puede exhibir no linealidad o saturación a corrientes más altas, enfatizando la necesidad de condiciones de excitación adecuadas.
• Intensidad Relativa vs. Temperatura Ambiente: Indica una disminución en la intensidad luminosa a medida que aumenta la temperatura ambiente, una característica común de los LED debido al aumento de la recombinación no radiativa.
• Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente: Probablemente muestra la relación bajo polarización de voltaje constante, destacando los efectos térmicos sobre la corriente.

3.2 Características del Chip SYG (Verde Amarillo Brillante)

Se proporcionan curvas similares para el chip SYG, con diferencias clave en los gráficos específicos de longitud de onda.

• Intensidad Relativa vs. Longitud de Onda: El pico está centrado alrededor de 575 nm.
• Coordenada de Cromaticidad vs. Corriente Directa: Esta curva única para el chip SYG muestra cómo el color percibido (coordenadas de cromaticidad) puede cambiar ligeramente con variaciones en la corriente de excitación, lo cual es importante para aplicaciones críticas en color.
• La curva IV, la intensidad vs. corriente y las curvas de dependencia térmica siguen tendencias similares al chip SUR pero con valores específicos de las propiedades del material SYG.

4. Información Mecánica y de Empaquetado

4.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED está alojado en un encapsulado redondo estándar de 3mm. Las notas dimensionales clave incluyen:

• Todas las dimensiones están en milímetros.
• La altura de la brida debe ser inferior a 1.5mm (0.059\").
• Se aplica una tolerancia general de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario.
• El diagrama muestra el espaciado de las patillas, el diámetro del cuerpo y la altura total, que son críticos para el diseño de la huella en PCB y el ajuste mecánico.

4.2 Identificación de Polaridad

El encapsulado presenta una brida o lado plano en la patilla del cátodo (negativo). Se debe observar la polaridad correcta durante la instalación para evitar daños por polarización inversa.

5. Guías de Soldadura y Montaje

5.1 Formado de Patillas

• El doblado debe ocurrir al menos a 3mm de la base de la bombilla de epoxi para evitar tensión en el dado interno y las uniones de alambre.
• El formado debe hacerseantes soldering.
• Evite aplicar tensión al encapsulado. Los orificios del PCB deben alinearse perfectamente con las patillas del LED para evitar tensión en el montaje.
• Corte las patillas a temperatura ambiente.

5.2 Condiciones de Almacenamiento

• Almacenamiento recomendado: ≤30°C y ≤70% de Humedad Relativa después del envío.
• Vida útil en almacén: 3 meses bajo estas condiciones. Para almacenamiento más prolongado (hasta 1 año), use un contenedor sellado con atmósfera de nitrógeno y desecante.
• Evite transiciones rápidas de temperatura en ambientes húmedos para prevenir condensación.

5.3 Proceso de Soldadura

Mantenga una distancia mínima de 3mm desde la unión de soldadura hasta la bombilla de epoxi.

• Soldadura Manual: Temperatura máxima de la punta del soldador 300°C (para soldador de 30W máximo). Tiempo máximo de soldadura 3 segundos.
• Soldadura por Ola/Inmersión: Temperatura máxima de precalentamiento 100°C (durante máximo 60 seg). Temperatura máxima del baño de soldadura 260°C durante máximo 5 segundos.
• Se proporciona un gráfico de perfil de soldadura recomendado, que típicamente muestra una fase de rampa, precalentamiento, reflujo y enfriamiento para gestionar el estrés térmico.
• Evite tensión en las patillas a altas temperaturas. No suelde más de una vez.

6. Información de Empaquetado y Pedido

6.1 Especificación de Empaque

Los LED se empaquetan en materiales resistentes a la humedad y antiestáticos para proteger contra descargas electrostáticas (ESD) y la humedad ambiental.

• Flujo de Empaque: Los LED se colocan en una bolsa antiestática. Múltiples bolsas se colocan en una caja interior. Múltiples cajas interiores se empaquetan en una caja exterior.
• Cantidad de Empaque: Mínimo 200 a 1000 piezas por bolsa. 4 bolsas por caja interior. 10 cajas interiores por caja exterior.

6.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del empaque incluye varios códigos:

• CPN: Número de Parte del Cliente.
• P/N: Número de Parte del Fabricante (ej., 209-3SURSYGW/S530-A3).
• QTY: Cantidad en el paquete.
• CAT: Rangos para Intensidad Luminosa y Voltaje Directo (información de clasificación).
• HUE: Rango de Color (clasificación por longitud de onda).
• REF: Referencia de Voltaje Directo.
• LOT No: Número de lote de fabricación trazable.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Como se enumera en la hoja de datos, las aplicaciones principales incluyen:

• Televisores (indicadores de estado, retroiluminación)
• Monitores (luces de encendido/actividad)
• Teléfonos (indicadores de estado de línea, mensajes en espera)
• Computadoras (indicadores de actividad del disco duro, encendido)

La capacidad bicolor permite una indicación de doble estado (ej., rojo para espera/error, verde para encendido/ok) utilizando una sola huella de componente.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente: Utilice siempre una resistencia en serie o un driver de corriente constante para limitar la corriente directa a 20mA o menos para operación continua, respetando el Valor Máximo Absoluto de 25mA.
• Gestión Térmica: Aunque la disipación de potencia es baja, asegúrese de que la temperatura ambiente de operación no exceda los 85°C. Evite colocarlo cerca de otras fuentes de calor.
• Protección ESDAunque se empaqueta en materiales antiestáticos, se deben observar las precauciones estándar de manejo ESD durante el montaje.
• Diseño Óptico: El amplio ángulo de visión es adecuado para visualización directa. Para luz enfocada o guiada, pueden ser necesarias lentes externas o guías de luz.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Si bien no se proporciona una comparación directa con otros números de parte en esta hoja de datos única, se pueden inferir las características diferenciadoras clave de este producto:

• Doble Chip, Bicolor en Encapsulado de 3mm: Integra dos funciones (dos colores) en un tamaño de encapsulado muy común y pequeño, ahorrando espacio en la placa en comparación con el uso de dos LED separados.
• Chips Emparejados: Los dos chips están emparejados para una salida de luz uniforme, lo cual es importante para la consistencia estética en aplicaciones de indicación.
• Material AlGaInP: Tanto para el rojo como para el verde amarillo, este material generalmente ofrece mayor eficiencia y mejor estabilidad térmica en comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP para ciertos colores.
• Cumplimiento Integral: Cumple con los estándares RoHS, REACH y Libre de Halógenos, lo cual es esencial para la fabricación de electrónica moderna que sirve a mercados globales.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

9.1 ¿Puedo excitar este LED a 25mA continuamente?

Si bien el Valor Máximo Absoluto para la corriente directa continua es 25mA, las Características Electro-Ópticas se especifican a 20mA. Para una operación confiable a largo plazo y teniendo en cuenta posibles variaciones en el voltaje de alimentación y la temperatura, es una práctica de diseño estándar operar en o por debajo de la condición de prueba típica de 20mA. Operar a 25mA puede reducir la vida útil y aumentar el estrés térmico.

9.2 ¿Por qué es diferente la intensidad luminosa para los chips rojo y verde amarillo?

La diferencia (50 mcd vs. 20 mcd típico) se debe principalmente a dos factores: la eficiencia inherente del material AlGaInP para producir luz en esas longitudes de onda específicas, y la sensibilidad del ojo humano (respuesta fotópica). El ojo es más sensible a la luz verde (~555 nm). El chip verde amarillo (575 nm) está más cerca de este pico que el chip rojo (632 nm), pero la eficiencia del material y la óptica interna del encapsulado también juegan un papel importante en la intensidad final medida en milicandelas.

9.3 ¿Cómo interpreto el 'CAT' y el 'HUE' en la etiqueta para mi diseño de circuito?

'CAT' se refiere a las clasificaciones combinadas para intensidad luminosa y voltaje directo. 'HUE' se refiere a la clasificación por longitud de onda (color). Para aplicaciones que requieren una consistencia estricta en brillo o color entre múltiples LED, debe especificar o seleccionar LED de las mismas clasificaciones CAT y HUE. Para aplicaciones de indicación no críticas, esto puede ser menos importante. La hoja de datos proporciona los rangos (Mín/Típ/Máx); las clasificaciones representan subdivisiones dentro de estos rangos.

10. Ejemplo de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Indicador de Estado de Sistema de Doble Estado para un Router de Red.

Un diseñador necesita un solo LED para mostrar dos estados: Rojo Sólido para 'Error del Sistema/Arranque' y Verde Amarillo Sólido para 'Operación Normal/En Línea'.

• Selección de Componentes: El 209-3SURSYGW/S530-A3 es ideal ya que proporciona ambos colores requeridos en un solo encapsulado de 3mm.
• Diseño del Esquemático: El LED tiene tres patillas: ¿ánodo común o cátodo común? La hoja de datos lo describe como una lámpara bicolor con dos chips. Típicamente, tales encapsulados de 3 pines tienen un cátodo común (o ánodo) para ambos dados, siendo la otra patilla para cada dado separada. El diseñador debe verificar el diagrama de conexión interna (implícito en la estructura del número de parte) y diseñar el circuito de excitación en consecuencia, utilizando dos pines GPIO de un microcontrolador con resistencias en serie (ej., 150-200 Ohmios para una fuente de 5V para lograr ~20mA).
• Diseño del PCB: Use las dimensiones del encapsulado para crear la huella, asegurándose de que el espaciado de orificios de 3mm y el marcador de polaridad (brida) estén correctamente representados. Mantenga la separación de 3mm desde el cuerpo del LED a cualquier almohadilla de soldadura según la guía de soldadura.
• Control por Software: Para mostrar rojo, active el pin del chip SUR a nivel alto (si es cátodo común) mientras mantiene el pin SYG a nivel bajo. Para mostrar verde amarillo, active el pin del chip SYG a nivel alto y mantenga el pin SUR a nivel bajo. Asegúrese de que solo un color se active a la vez, a menos que se desee un efecto de color mixto específico (lo que requeriría un balance de corriente).

11. Introducción al Principio Tecnológico

El LED opera bajo el principio de electroluminiscencia en materiales semiconductores. Los chips centrales están hechos de AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio), que es un semiconductor compuesto III-V.

• Generación de Luz: Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n del chip, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor, que se diseña cuidadosamente ajustando las proporciones de Aluminio, Galio e Indio en la red cristalina de AlGaInP.
• Determinación del Color: Para el chip SUR, la composición se ajusta para producir fotones con energía correspondiente a la luz roja (~624-632 nm). Para el chip SYG, una composición ligeramente diferente produce fotones para la luz verde amarilla (~573-575 nm).
• Función del Encapsulado: El encapsulado de resina epoxi cumple múltiples propósitos: encapsula y protege el frágil dado semiconductor y las uniones de alambre de daños mecánicos y ambientales, actúa como una lente para dar forma al haz de salida de luz (logrando el ángulo de visión de 80 grados), y en la versión 'Blanca Difusa', contiene partículas difusoras para dispersar la luz y crear una apariencia más uniforme y menos deslumbrante.

12. Tendencias y Contexto de la Industria

Este producto refleja varias tendencias en curso en la industria LED:

• Miniaturización con Mayor Funcionalidad: Integrar múltiples chips (bicolor) en un encapsulado estándar y pequeño como el redondo de 3mm permite a los diseñadores agregar funciones sin aumentar el espacio en la placa.
• Enfoque en la Ciencia de Materiales: El uso de AlGaInP tanto para rojo como para verde amarillo indica un movimiento hacia sistemas de materiales de mayor rendimiento que ofrecen mejor eficiencia, brillo y estabilidad térmica en comparación con alternativas tradicionales.
• Cumplimiento Ambiental Estricto: La lista explícita de cumplimiento RoHS, REACH y Libre de Halógenos es ahora un requisito fundamental para los componentes utilizados en electrónica vendida globalmente, impulsada por regulaciones ambientales y demanda del consumidor.
• Estandarización y Fiabilidad: Las especificaciones detalladas para valores máximos absolutos, perfiles de soldadura y condiciones de almacenamiento destacan el enfoque de la industria en garantizar la fiabilidad de los componentes en procesos de fabricación automatizados de alto volumen. La provisión de extensas curvas de rendimiento permite a los ingenieros hacer predicciones más precisas del comportamiento del LED en sus aplicaciones específicas.

Si bien este es un tipo de producto maduro, su diseño y documentación encarnan las expectativas actuales para un componente optoelectrónico discreto confiable, conforme y bien especificado.