Hoja de Datos de Lámpara LED 313-2SUBC/C470/S400-A4 - Color Azul - Voltaje Directo 3.4V - Corriente de Operación 20mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas de la lámpara LED 313-2SUBC/C470/S400-A4. Este componente es un diodo emisor de luz azul de alto brillo, diseñado para aplicaciones que requieren un rendimiento fiable y robusto. Cumple con las principales normativas medioambientales, incluyendo RoHS, REACH de la UE y estándares libres de halógenos, garantizando su idoneidad para diseños electrónicos modernos con requisitos estrictos de materiales.

El LED se suministra en cinta y carrete para procesos de montaje automatizado y está disponible con varios ángulos de visión para adaptarse a diferentes necesidades de aplicación. Su objetivo principal de diseño es ofrecer una mayor intensidad luminosa en un formato de encapsulado de lámpara estándar.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los valores máximos absolutos definen los límites más allá de los cuales puede producirse un daño permanente en el dispositivo. Estos valores se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Corriente Directa Continua (IF):25 mA. Esta es la corriente continua máxima que se puede aplicar de forma continua.
• Corriente Directa de Pico (IFP):100 mA. Esto solo es permisible en condiciones de pulsos con un ciclo de trabajo de 1/10 a 1 kHz.
• Voltaje Inverso (VR):5 V. Superar este voltaje en polarización inversa puede causar la ruptura de la unión.
• Disipación de Potencia (Pd):120 mW. Esta es la potencia máxima que el dispositivo puede disipar.
• Temperatura de Operación (Topr):-40 a +85 °C. El rango dentro del cual el dispositivo está diseñado para funcionar.
• Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-40 a +100 °C.
• Temperatura de Soldadura (Tsol):260°C durante 5 segundos, definiendo la tolerancia del perfil de soldadura por reflujo.

2.2 Características Electro-Ópticas

Las características electro-ópticas se miden en condiciones estándar de prueba (Ta=25°C, IF=20mA) y representan el rendimiento típico del dispositivo.

• Intensidad Luminosa (Iv):630 (Mín), 1000 (Típ) mcd. Esta es una medida del brillo percibido de la luz azul. La incertidumbre de medición es de ±10%.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):20° (Típ). Esto define el ancho angular en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor máximo.
• Longitud de Onda de Pico (λp):468 nm (Típ). La longitud de onda a la que la emisión espectral es más fuerte.
• Longitud de Onda Dominante (λd):470 nm (Típ). La longitud de onda única percibida por el ojo humano, con una incertidumbre de ±1.0 nm.
• Ancho de Banda del Espectro de Radiación (Δλ):35 nm (Típ). El ancho espectral de la luz emitida.
• Voltaje Directo (VF):3.4 (Típ), 4.0 (Máx) V. La caída de voltaje a través del LED cuando opera a 20mA, con una incertidumbre de ±0.1V.
• Corriente Inversa (IR):50 µA (Máx) a VR=5V. La pequeña corriente de fuga cuando el dispositivo está polarizado inversamente.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto utiliza un sistema de clasificación para categorizar las unidades según parámetros ópticos y eléctricos clave, garantizando consistencia para el usuario final. Las etiquetas en el embalaje indican estas clasificaciones:

• CAT:Clasificación de Intensidad Luminosa. Agrupa los LED según su salida medida de Iv.
• HUE:Clasificación de Longitud de Onda Dominante. Agrupa los LED según su λd para garantizar consistencia de color.
• REF:Clasificación de Voltaje Directo. Agrupa los LED según su VF para ayudar en el diseño del circuito para un control de corriente consistente.

Este sistema permite a los diseñadores seleccionar LED que coincidan con los requisitos específicos de su aplicación, particularmente importante para aplicaciones donde la uniformidad de color o brillo es crítica.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varias curvas características que ilustran el comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables.

4.1 Intensidad Relativa vs. Longitud de Onda

Esta curva muestra la distribución de potencia espectral de la luz azul emitida, centrada alrededor de 468-470 nm con un ancho de banda típico de 35 nm. Confirma la naturaleza monocromática de la salida del LED.

4.2 Patrón de Directividad

El gráfico de directividad visualiza el ángulo de visión de 20 grados, mostrando cómo la intensidad luminosa disminuye a medida que el ángulo de observación se aleja del eje central (0 grados).

4.3 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva IV)

Esta curva fundamental muestra la relación exponencial entre la corriente (I) y el voltaje (V) para un diodo semiconductor. El voltaje directo típico de 3.4V a 20mA está claramente indicado. La curva es esencial para diseñar el circuito limitador de corriente.

4.4 Intensidad Relativa vs. Corriente Directa

Esta curva demuestra que la salida de luz (intensidad relativa) aumenta con la corriente directa. Sin embargo, la operación debe permanecer dentro de los valores máximos absolutos (25mA continuos) para evitar sobrecalentamiento y degradación acelerada.

4.5 Curvas de Dependencia de la Temperatura

Dos curvas clave muestran el efecto de la temperatura ambiente (Ta):
Intensidad Relativa vs. Temperatura Ambiente:Muestra que la salida luminosa típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esta es una consideración crítica para la gestión térmica en aplicaciones de alta potencia o alta temperatura ambiente.
Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente:Ilustra cómo la característica del voltaje directo cambia con la temperatura, lo que puede afectar la corriente consumida si se alimenta con una fuente de voltaje constante.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El LED utiliza un encapsulado estándar tipo lámpara con dos terminales. El dibujo del encapsulado proporciona dimensiones críticas para el diseño de la huella en la PCB y la integración mecánica.

• Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros.
• Una especificación clave es que la altura de la brida debe ser inferior a 1.5mm (0.059\").
• La tolerancia estándar para las dimensiones, a menos que se especifique lo contrario, es de ±0.25mm.
• El dibujo indica claramente el cátodo (generalmente el terminal más corto o un lado plano en la lente) para la polaridad correcta durante la instalación.

La adherencia a estas dimensiones es crucial para una colocación adecuada en el montaje automatizado y para garantizar que el LED se asiente correctamente en la PCB.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

El manejo adecuado es esencial para mantener la fiabilidad y el rendimiento del dispositivo.

6.1 Formado de Terminales

• El doblado debe realizarse al menos a 3mm de la base de la bombilla de epoxi para evitar tensión en el chip interno y las uniones de alambre.
• El formado debe hacerseantes soldering.
• Los terminales deben cortarse a temperatura ambiente.
• Los orificios de la PCB deben alinearse perfectamente con los terminales del LED para evitar tensión en el montaje.

6.2 Almacenamiento

• Almacenamiento recomendado: ≤ 30°C y ≤ 70% de Humedad Relativa.
• Vida útil después del envío: 3 meses bajo estas condiciones.
• Para almacenamiento más prolongado (hasta 1 año), use un contenedor sellado con nitrógeno y desecante.
• Una vez abierto, usar dentro de las 24 horas para evitar la absorción de humedad.
• Evite cambios rápidos de temperatura en ambientes húmedos para prevenir la condensación.

6.3 Proceso de Soldadura

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

Soldadura Manual:
Temperatura de la punta del soldador: 300°C Máx (soldador de 30W máx).
Tiempo de soldadura por terminal: 3 segundos Máx.

Soldadura por Ola (DIP):
Temperatura de precalentamiento: 100°C Máx (60 seg máx).
Temperatura y tiempo del baño de soldadura: 260°C Máx durante 5 segundos Máx.
Se proporciona un perfil de temperatura de soldadura recomendado, enfatizando un calentamiento controlado, un tiempo definido por encima del líquido y un enfriamiento controlado.

Notas Importantes:
Evite tensión en los terminales durante operaciones a alta temperatura.
No soldar (por inmersión o manual) más de una vez.
Proteja el LED de golpes mecánicos hasta que se enfríe a temperatura ambiente después de soldar.
Use la temperatura más baja posible que logre una unión de soldadura fiable.

6.4 Limpieza

• Si es necesario, limpie solo con alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante ≤ 1 minuto.
• Seque a temperatura ambiente antes de usar.
• Generalmente no se recomienda la limpieza ultrasónica. Si es absolutamente necesaria, se requiere una precalificación extensa para garantizar que no se produzcan daños, ya que depende de la potencia, la frecuencia y las condiciones de montaje.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificación de Embalaje

Los LED se embalan para prevenir descargas electrostáticas (ESD) y daños por humedad:
1. Los LED se colocan en bolsas antiestáticas.
2. Las bolsas se empaquetan en cajas internas.
3. Las cajas internas se empaquetan en cajas externas maestras.

Cantidad de Embalaje:
200 a 500 piezas por bolsa.
5 bolsas por caja interna.
10 cajas internas por caja externa.

7.2 Explicación de Etiquetas

Las etiquetas del embalaje incluyen:
CPN:Número de Parte del Cliente.
P/N:Número de Parte del Fabricante (ej., 313-2SUBC/C470/S400-A4).
QTY:Cantidad en el paquete.
CAT/HUE/REF:Códigos de clasificación para Intensidad Luminosa, Longitud de Onda Dominante y Voltaje Directo, respectivamente.
LOT No:Número de lote de fabricación trazable.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Basado en su alto brillo y color azul, este LED es adecuado para:
•Indicadores de Estado:Indicadores de encendido, espera o función activa en electrónica de consumo e industrial.
•Retroiluminación:Para pantallas LCD pequeñas, teclados o iluminación decorativa en dispositivos como monitores, televisores o teléfonos (como se lista en la hoja de datos).
•Iluminación de Paneles:Iluminación para interruptores, paneles de control o instrumentación.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre use una resistencia en serie o un controlador de corriente constante para limitar la corriente directa al valor deseado (ej., 20mA para brillo típico), nunca conecte directamente a una fuente de voltaje.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja (120mW máx.), asegure una ventilación adecuada si se usan múltiples LED o si las temperaturas ambiente son altas, ya que la eficiencia disminuye con la temperatura.
• Diseño de PCB:Siga las dimensiones del encapsulado con precisión. Asegúrese de que la marca de polaridad en la PCB coincida con el cátodo del LED.
• Protección ESD:Aunque no se indica explícitamente como altamente sensible, se recomiendan las precauciones estándar de manejo ESD para semiconductores durante el montaje.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Las características diferenciadoras clave de este LED, basadas en la hoja de datos, son:
1. Alto Brillo:Una intensidad luminosa típica de 1000 mcd a 20mA es notable para un LED azul de encapsulado de lámpara estándar.
2. Cumplimiento Ambiental:Cumplimiento total con los estándares RoHS, REACH y libre de halógenos lo hace adecuado para mercados globales con estrictas regulaciones ambientales.
3. Construcción Robusta:Diseñado para fiabilidad, con pautas claras para soldadura y manejo para garantizar longevidad.
4. Clasificación (Binning):La provisión de clasificaciones de intensidad, longitud de onda y voltaje permite un control de diseño más estricto en aplicaciones que requieren uniformidad.

En comparación con LED no clasificados o de menor intensidad, esta pieza ofrece mejor consistencia y rendimiento para aplicaciones donde estos factores son críticos.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo alimentar este LED a 30mA para más brillo?
R: No. El Valor Máximo Absoluto para la corriente directa continua es 25mA. Exceder este valor arriesga daño permanente debido al sobrecalentamiento y degradación acelerada. Para mayor brillo, seleccione un LED clasificado para una corriente más alta.

P: ¿Qué valor de resistencia debo usar con una fuente de 5V?
R: Usando la Ley de Ohm: R = (Vfuente - Vf) / If. Con un Vf típico de 3.4V y un If objetivo de 20mA: R = (5 - 3.4) / 0.02 = 80 ohmios. Use el Vf máximo (4.0V) para calcular el valor de resistencia mínimo seguro: R_min = (5 - 4.0) / 0.02 = 50 ohmios. Un valor estándar como 68 o 75 ohmios sería apropiado, asegurando que la corriente se mantenga por debajo de 20mA incluso con un LED de bajo Vf.

P: ¿Por qué el ángulo de visión es solo de 20 grados?
R: El ángulo de visión de 20 grados es una característica de diseño de este LED específico, lograda a través de la forma de la lente de epoxi. Concentra la luz en un haz más estrecho, resultando en una mayor intensidad luminosa axial (mcd). Para una iluminación más amplia, se requeriría un LED con un ángulo de visión más amplio (ej., 60° o 120°).

P: ¿Cómo afecta la temperatura al rendimiento?
R: Como se muestra en las curvas, el aumento de la temperatura ambiente provoca una disminución en la salida de luz y un cambio en el voltaje directo. Para una operación estable, especialmente en entornos de alta temperatura, se debe considerar un diseño térmico adecuado (ej., área de cobre en la PCB, ventilación) y posiblemente compensación de temperatura en el circuito de control.

11. Ejemplo Práctico de Caso de Uso

Escenario: Diseñando un panel de indicadores de estado para un router de red.
El panel requiere un LED azul brillante y distintivo para indicar el estado "WAN Activo". Se necesitan cuatro LED idénticos para simetría.

Pasos de Diseño:
1. Selección:Se elige el 313-2SUBC/C470/S400-A4 por su alto brillo (1000 mcd típ.) y color azul.
2. Diseño del Circuito:La fuente de lógica interna del router es de 3.3V. Usar el Vf típico de 3.4V presenta un desafío, ya que 3.3V es menor que el Vf requerido. Por lo tanto, el LED no puede ser alimentado directamente desde 3.3V. Se necesitaría un circuito elevador simple (charge pump o boost) para generar un voltaje >4.0V, o se debe seleccionar un LED alternativo con un Vf más bajo. Esto resalta la importancia de verificar el voltaje de suministro frente al voltaje directo al inicio del diseño.
3. Diseño de PCB:El dibujo del encapsulado se usa para crear la huella. Se añade un marcador de polaridad (ej., una almohadilla cuadrada para el cátodo) a la serigrafía de la PCB.
4. Montaje:Los LED se solicitan en cinta y carrete. La máquina pick-and-place se programa con las coordenadas del centroide correctas de la huella. El perfil de soldadura por reflujo sigue la recomendación de 260°C de pico durante 5 segundos.
5. Clasificación (Binning):Para garantizar que los cuatro LED tengan color y brillo idénticos, se realiza un pedido solicitando unidades de las mismas clasificaciones HUE y CAT.

12. Introducción al Principio de Operación

Este LED es una fuente de luz semiconductor. Su núcleo es un chip hecho de materiales InGaN (Nitruro de Galio e Indio), como se indica en la Guía de Selección de Dispositivos. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el umbral del diodo (aproximadamente 3.4V), los electrones y huecos se inyectan en la región activa de la unión semiconductor. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación InGaN determina la energía del bandgap, que a su vez dicta la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, azul (~470 nm). El encapsulado de resina epoxi sirve para proteger el delicado chip semiconductor, actúa como una lente para dar forma al haz de salida de luz (creando el ángulo de visión de 20°), y está formulado para ser transparente al agua para maximizar la transmisión de luz.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

Los LED azules basados en tecnología InGaN representan un avance significativo en la iluminación de estado sólido. El desarrollo de LED azules eficientes fue un gran logro científico, permitiendo la creación de LED blancos (combinando azul con fósforos amarillos) y pantallas RGB a todo color. Este componente en particular ejemplifica una versión madura y comercialmente optimizada de esta tecnología. Las tendencias actuales en el desarrollo de LED se centran en aumentar la eficiencia (lúmenes por vatio), mejorar el índice de reproducción cromática (IRC) para luz blanca, lograr mayores densidades de potencia y una mayor miniaturización. Si bien este es un encapsulado de lámpara estándar, la industria se está moviendo cada vez más hacia encapsulados de dispositivo de montaje superficial (SMD) como 2835 o 3030 para un mejor rendimiento térmico y montaje automatizado. El cumplimiento ambiental (RoHS, Libre de Halógenos) destacado en esta hoja de datos es ahora un requisito estándar, reflejando el enfoque de la industria electrónica en la sostenibilidad y la seguridad de los materiales.