Hoja de Datos del LED Azul LTL87HTBK - Lente Redondo de 5mm - Voltaje Directo 4.0V - Disipación de Potencia 120mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTL87HTBK es un diodo emisor de luz (LED) azul que utiliza un material semiconductor de Nitruro de Galio e Indio (InGaN). Está encapsulado en un formato estándar pasante redondo de 5mm con una lente transparente, diseñado para aplicaciones generales de indicación e iluminación. Sus características principales incluyen bajo consumo de energía, un amplio ángulo de visión y la inherente larga vida útil y confiabilidad de la tecnología de iluminación de estado sólido.

1.1 Ventajas Principales

• Bajo Consumo de Energía:Funciona de manera eficiente con corrientes de accionamiento típicas, lo que lo hace adecuado para dispositivos alimentados por baterías.
• Amplio Ángulo de Visión (120°):Proporciona una distribución de luz amplia y uniforme, ideal para indicadores de panel y luces de estado.
• Confiabilidad de Estado Sólido:Ofrece una larga vida operativa sin filamentos o envolventes de vidrio que puedan romperse, garantizando durabilidad en diversos entornos.

1.2 Aplicaciones Destinadas

Este LED está destinado a su uso en equipos electrónicos ordinarios. Las aplicaciones típicas incluyen indicadores de estado en electrónica de consumo, retroiluminación para pantallas pequeñas, iluminación de paneles y luces decorativas. No está diseñado para aplicaciones que requieren una confiabilidad excepcional donde una falla podría comprometer la seguridad (por ejemplo, aviación, soporte vital médico).

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Especificaciones Máximas Absolutas

Estas especificaciones definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o cerca de estos límites.

• Disipación de Potencia (Pd):120 mW máximo. Esta es la potencia total (Vf * If) que el encapsulado puede disipar como calor.
• Corriente Directa (DC):30 mA continuos máximo.
• Corriente Directa Pico:100 mA máximo, permitido solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms).
• Temperatura de Operación (Ta):Rango de temperatura ambiente de -25°C a +80°C.
• Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-30°C a +100°C.
• Temperatura de Soldadura de Terminales:260°C durante 5 segundos máximo, medido a 1.6mm del cuerpo del LED.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C y definen el rendimiento típico del dispositivo.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 65 mcd hasta un valor típico de 180 mcd y un máximo de 520 mcd a una corriente directa (If) de 20 mA. Se aplica una tolerancia de ±15% a la intensidad garantizada.
• Voltaje Directo (Vf):Típicamente 4.0V, con un máximo de 4.0V a If=20mA. El mínimo es 3.5V.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):120 grados. Este es el ángulo total donde la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor axial.
• Longitud de Onda Pico (λp):468 nm. Esta es la longitud de onda en el punto más alto del espectro de emisión.
• Longitud de Onda Dominante (λd):470 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que define el color.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):25 nm. Esto indica la pureza espectral; un valor más pequeño significa una luz más monocromática.
• Corriente Inversa (Ir):100 μA máximo a un voltaje inverso (Vr) de 5V. El dispositivo no está diseñado para operación inversa.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

Para garantizar la consistencia en la producción, los LED se clasifican ("binning") en función de parámetros ópticos clave. El LTL87HTBK utiliza dos criterios principales de clasificación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LED se clasifican en grupos según su intensidad luminosa medida a 20mA. Cada grupo tiene un valor mínimo y máximo, con una tolerancia de ±15% en los límites del grupo. El código de grupo (por ejemplo, D, E, F...L) está marcado en la bolsa de empaque.

• Ejemplo:El grupo 'G' tiene un rango de intensidad de 140 a 180 mcd.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Los LED también se clasifican por su longitud de onda dominante para controlar la consistencia del color. La tolerancia para cada límite de grupo es de ±1 nm.

• Ejemplo:El grupo 'B08' tiene un rango de longitud de onda dominante de 465.0 a 470.0 nm.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque los gráficos específicos no se detallan en el texto proporcionado, las curvas de rendimiento típicas para tales LED incluirían:

4.1 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V)

Esta curva muestra la relación exponencial entre corriente y voltaje. El voltaje directo tiene un coeficiente de temperatura negativo, lo que significa que disminuye ligeramente a medida que aumenta la temperatura de la unión.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

Esta curva es generalmente lineal a corrientes bajas pero puede saturarse a corrientes más altas debido a efectos térmicos y a la caída de eficiencia.

4.3 Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente

La salida de luz de un LED disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esta curva de reducción de potencia es crítica para diseñar aplicaciones que operen en un amplio rango de temperaturas.

4.4 Distribución Espectral

Un gráfico que muestra la intensidad relativa versus la longitud de onda, centrado alrededor de 468 nm con un ancho medio típico de 25 nm, definiendo el punto de color azul.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo es un LED redondo estándar de 5mm. Las notas dimensionales clave incluyen:

• Todas las dimensiones están en milímetros (pulgadas).
• La tolerancia es de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario.
• La protuberancia máxima de resina debajo de la brida es de 1.0mm.
• La separación de los terminales se mide en el punto donde emergen del cuerpo del encapsulado.

5.2 Identificación de Polaridad

El terminal más largo es el ánodo (positivo), y el terminal más corto es el cátodo (negativo). Además, el lado del cátodo a menudo tiene un punto plano en la brida de plástico de la lente del LED.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

6.1 Formado de Terminales

• Doble los terminales en un punto al menos a 3mm de la base de la lente del LED.
• No utilice la base del marco de terminales como punto de apoyo.
• Realice el formado de terminales a temperatura ambiente y antes del proceso de soldadura.

6.2 Parámetros de Soldadura

Mantenga una distancia mínima de 2mm desde la base de la lente hasta el punto de soldadura. Evite sumergir la lente en la soldadura.

• Soldadura Manual (Cautín):Temperatura máxima 300°C durante un máximo de 3 segundos (una sola vez).
• Soldadura por Ola:Precalentar a un máximo de 100°C hasta 60 segundos. Ola de soldadura a un máximo de 260°C hasta 10 segundos.

Advertencia:Una temperatura o tiempo excesivos pueden deformar la lente o causar una falla catastrófica.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

• Ambiente de almacenamiento recomendado: ≤30°C y ≤70% de humedad relativa.
• Los LED retirados del embalaje original deben usarse dentro de los tres meses.
• Para almacenamiento prolongado fuera del embalaje original, utilice un recipiente sellado con desecante o un ambiente de nitrógeno.

7. Empaquetado e Información de Pedido

7.1 Especificación de Empaquetado

• Unidad Básica:1000, 500 o 250 piezas por bolsa de empaque antiestática.
• Cartón Interno:10 bolsas de empaque por cartón (total 10,000 pcs).
• Cartón Externo:8 cartones internos por caja (total 80,000 pcs). El último paquete en un lote de envío puede no estar completo.

8. Recomendaciones de Diseño de Aplicación

8.1 Diseño del Circuito de Accionamiento

Los LED son dispositivos accionados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme al conectar múltiples LED en paralelo, serecomienda encarecidamenteutilizar una resistencia limitadora de corriente individual en serie con cada LED. Accionar múltiples LED en paralelo directamente desde una fuente de voltaje (sin resistencias individuales) puede provocar una discrepancia significativa en el brillo debido a las variaciones naturales en el voltaje directo (Vf) de cada dispositivo.

8.2 Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

Este LED es susceptible a daños por descarga electrostática. Se deben tomar precauciones durante el manejo y montaje:

• Utilice pulseras o guanti antiestáticos conectados a tierra.
• Asegúrese de que todo el equipo, las estaciones de trabajo y los estantes de almacenamiento estén correctamente conectados a tierra.
• Utilice un ionizador para neutralizar la carga estática que pueda acumularse en la lente de plástico.

8.3 Gestión Térmica

Aunque este es un dispositivo de baja potencia, operar en o cerca de la corriente continua máxima (30mA) generará calor. Asegure una ventilación adecuada en la aplicación para mantener la temperatura de la unión del LED dentro del rango operativo especificado, ya que el calor excesivo reduce la salida de luz y la vida útil.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTL87HTBK, como un LED azul InGaN estándar de 5mm, se diferencia por su combinación específica de grupos de intensidad luminosa y grupos de longitud de onda dominante. En comparación con los LED azules de tecnología más antigua (por ejemplo, usando carburo de silicio), los LED InGaN ofrecen una eficiencia significativamente mayor y una luz azul más brillante y saturada. Su ventaja clave radica en el sistema de clasificación bien definido, que permite a los diseñadores seleccionar componentes para obtener un color y brillo consistentes en sus aplicaciones.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

10.1 ¿Qué valor de resistencia debo usar con una fuente de 5V?

Usando la Ley de Ohm: R = (V_fuente - Vf_led) / If. Para un Vf típico de 4.0V a 20mA: R = (5V - 4.0V) / 0.020A = 50 ohmios. El valor estándar más cercano es 51 ohmios. Siempre calcule la disipación de potencia en la resistencia: P = I²R = (0.02)² * 51 = 0.0204W, por lo que una resistencia estándar de 1/4W es suficiente.

10.2 ¿Puedo accionar este LED con una fuente de 3.3V?

Posiblemente, pero no de manera confiable. El voltaje directo mínimo es 3.5V, y el típico es 4.0V. Una fuente de 3.3V puede no encender el LED, o puede producir una luz muy tenue e inconsistente. Se recomienda un convertidor elevador ("boost") o un voltaje de suministro más alto.

10.3 ¿Por qué hay una tolerancia de ±15% en la intensidad luminosa?

Esta tolerancia tiene en cuenta las variaciones del sistema de medición y las pequeñas variaciones de producción. El sistema de clasificación proporciona un rango más preciso para la selección. La intensidad real de un dispositivo en el grupo 'G' (140-180 mcd) estará dentro de ese rango, más la tolerancia de medición.

11. Estudio de Caso de Diseño Práctico

11.1 Panel de Indicadores de Estado con Múltiples LED

Escenario:Diseñar un panel de control con 10 indicadores de estado azules, todos requiriendo brillo uniforme, alimentados desde una línea de 12V.

Solución de Diseño:

1. Topología del Circuito:Utilice 10 circuitos de accionamiento idénticos en paralelo, cada uno consistente en el LED y su propia resistencia en serie. Evite una sola resistencia accionando todos los LED en paralelo.
2. Cálculo de la Resistencia:Objetivo If = 20mA. Vf (típico) = 4.0V. R = (12V - 4.0V) / 0.020A = 400 ohmios. Use una resistencia estándar de 390 o 430 ohmios. Potencia: P = (0.02)² * 400 = 0.16W, por lo que una resistencia de 1/4W es adecuada.
3. Clasificación:Especifique LED del mismo grupo de intensidad luminosa (por ejemplo, todos del grupo 'G') y del mismo grupo de longitud de onda dominante (por ejemplo, todos del grupo 'B08') para garantizar consistencia visual.
4. Diseño de Placa:Mantenga la distancia de doblado de terminales de 3mm y la distancia de soldadura de 2mm. Proporcione algo de espacio entre los LED para la disipación de calor.

12. Principio de Funcionamiento

El LTL87HTBK es un diodo semiconductor de unión p-n basado en Nitruro de Galio e Indio (InGaN). Cuando se aplica un voltaje directo que excede el voltaje de encendido del diodo (aproximadamente 3.5V), los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa (la unión). Cuando los electrones se recombinan con los huecos en esta región activa, se libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación InGaN determina la energía de la banda prohibida, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, azul alrededor de 470 nm.

13. Tendencias Tecnológicas

Los LED azules InGaN, pioneros a principios de la década de 1990, fueron un avance fundamental en la iluminación de estado sólido. Posibilitaron la creación de LED blancos (combinando luz azul con fósforos amarillos) y pantallas a todo color. Las tendencias actuales en esta tecnología se centran en aumentar la eficiencia (lúmenes por vatio), mejorar el índice de reproducción cromática (IRC) para aplicaciones de luz blanca y desarrollar encapsulados miniaturizados y de alta densidad. Si bien los LED pasantes de 5mm siguen siendo populares para indicadores, los encapsulados de dispositivo de montaje superficial (SMD) ahora son dominantes para iluminación debido a su mejor rendimiento térmico y adecuación para el montaje automatizado.