Hoja de Datos de Lámpara LED 1003SUGD/S400-A4 - Verde Brillante - 20mA - 3.3V - 50mcd - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de una lámpara LED de alto brillo en color Verde Brillante. El dispositivo forma parte de una serie diseñada para aplicaciones que exigen una salida luminosa superior. Utiliza tecnología de chip InGaN encapsulado en una resina difusora verde, lo que resulta en una emisión distintiva de color verde brillante. Sus características clave incluyen un amplio ángulo de visión de 110 grados, disponibilidad en cinta y carrete para montaje automatizado, y cumplimiento con los requisitos RoHS y libres de plomo, garantizando responsabilidad ambiental y compatibilidad de fabricación.

El LED está diseñado para ofrecer fiabilidad y robustez en diversas aplicaciones electrónicas. Su construcción prioriza un rendimiento estable en condiciones operativas estándar, lo que lo convierte en un componente adecuado tanto para electrónica de consumo como industrial, donde la consistencia del color y la salida de luz son críticas.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los Límites Absolutos Máximos definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No están destinados para la operación normal.

• Corriente Directa Continua (I_F): 25 mA. Esta es la corriente DC máxima que se puede aplicar continuamente al LED.
• Corriente Directa de Pico (I_FP): 100 mA. Esta especificación de corriente pulsada (a un ciclo de trabajo de 1/10, 1 kHz) permite breves períodos de mayor excitación, útil para multiplexación o efectos estroboscópicos.
• Voltaje Inverso (V_R): 5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar la ruptura de la unión.
• Disipación de Potencia (P_d): 90 mW. Esta es la potencia máxima que el encapsulado puede disipar, calculada como V_F* I_F.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento: Oscila entre -40°C y +85°C (operación) y -40°C y +100°C (almacenamiento).
• Temperatura de Soldadura: Soporta 260°C durante 5 segundos, compatible con perfiles estándar de reflujo sin plomo.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden en una condición de prueba estándar de 20mA de corriente directa y 25°C de temperatura ambiente (Ta). Definen el rendimiento típico que los usuarios pueden esperar.

• Intensidad Luminosa (I_v): El valor típico es de 50 milicandelas (mcd), con un mínimo de 16 mcd. Esto cuantifica el brillo percibido de la salida de luz verde.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2): 110 grados (típico). Este amplio ángulo indica que el LED emite luz en un cono amplio, adecuado para iluminación de área o indicadores que requieren amplia visibilidad.
• Longitud de Onda de Pico (λ_p): 518 nm (típico). Esta es la longitud de onda en la que la distribución espectral de potencia es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d): 525 nm (típico). Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que coincide con el color del LED, definiendo su tono "verde brillante".
• Voltaje Directo (V_F): 3.3 V (típico), con un máximo de 4.0 V a 20mA. Esto es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa (I_R): Máximo de 50 µA a 5V de polarización inversa, lo que indica una buena integridad de la unión.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características que ilustran el rendimiento bajo condiciones variables. Estas son esenciales para un diseño robusto.

3.1 Distribución Espectral y de Directividad

Lacurva de Intensidad Relativa vs. Longitud de Ondamuestra un espectro de emisión estrecho centrado alrededor de 518-525 nm, característico de los LED verdes basados en InGaN. Lacurva de Directividadconfirma visualmente el ángulo de visión de 110 grados, mostrando cómo la intensidad de la luz disminuye desde el eje central.

3.2 Características Eléctricas y Térmicas

Lacurva de Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V)exhibe la clásica relación exponencial del diodo. En el punto de operación típico de 20mA, el voltaje es aproximadamente 3.3V. Los diseñadores deben usar esta curva para asegurar que el driver pueda suministrar voltaje suficiente, especialmente a bajas temperaturas donde V_F increases.

Lacurva de Intensidad Relativa vs. Corriente Directaes generalmente lineal en el rango de corriente más bajo, indicando color y eficiencia estables. Lascurvas de Intensidad Relativa vs. Temperatura AmbienteyCorriente Directa vs. Temperatura Ambientedemuestran los efectos térmicos. La salida luminosa disminuye al aumentar la temperatura, mientras que el voltaje directo disminuye. Esto subraya la necesidad de gestión térmica para mantener un brillo consistente.

4. Información Mecánica y de Encapsulado

4.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED presenta un encapsulado estándar de tipo "lámpara" con terminales radiales. Las dimensiones críticas incluyen el espaciado de terminales, el diámetro del cuerpo y la altura total. La altura de la brida se especifica en menos de 1.5mm. La tolerancia estándar para las dimensiones es de ±0.25mm a menos que se indique lo contrario. Los ingenieros deben consultar el dibujo dimensional detallado para el diseño preciso de la huella en el PCB.

4.2 Identificación de Polaridad

La polaridad se indica típicamente por la longitud de los terminales (el terminal más largo es el ánodo) y/o por una marca plana en la lente o cuerpo del LED cerca del terminal del cátodo. La polaridad correcta es esencial para su funcionamiento.

5. Guías de Soldadura y Montaje

El manejo adecuado es crítico para prevenir daños y garantizar la fiabilidad a largo plazo.

5.1 Formado de Terminales

• El doblado debe realizarse al menos a 3mm de la base de la ampolla de epoxi para evitar estrés en el sellado.
• Forme los terminales antes de soldar.
• Corte los terminales a temperatura ambiente.
• Asegúrese de que los orificios del PCB se alineen perfectamente con los terminales del LED para evitar estrés de montaje.

5.2 Proceso de Soldadura

Soldadura Manual: Temperatura máxima de la punta del soldador 300°C (para soldador de 30W), tiempo máximo de soldadura 3 segundos por terminal, manteniendo una distancia mínima de 3mm desde la unión a la ampolla de epoxi.
Soldadura por Ola/Inmersión: Precalentamiento máximo a 100°C (máx. 60 seg), baño de soldadura a 260°C máximo durante 5 segundos máximo, con la misma regla de distancia de 3mm.
Un gráfico de perfil de soldadura recomendado sugiere un aumento rápido de temperatura hasta un pico de 260°C, seguido de un enfriamiento controlado. Evite el enfriamiento rápido. No suelde más de una vez. Proteja el LED de impactos mecánicos mientras está caliente.

5.3 Limpieza y Almacenamiento

La limpieza, si es necesaria, debe usar alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante ≤1 minuto. Evite la limpieza ultrasónica a menos que esté precalificada. Para el almacenamiento, mantenga condiciones de ≤30°C y ≤70% HR. Para almacenamiento a largo plazo más allá de 3 meses, use un contenedor sellado con nitrógeno y desecante.

5.4 Gestión de Calor y ESD

La gestión térmica es vital. La corriente de operación debe reducirse (de-rating) en función de la temperatura ambiente, consultando la curva de de-rating. El rendimiento del LED depende de la temperatura. El dispositivo es sensible a las Descargas Electroestáticas (ESD). Deben observarse las precauciones estándar contra ESD (estaciones de trabajo conectadas a tierra, pulseras antiestáticas) durante el manejo.

6. Información de Embalaje y Pedido

6.1 Especificación de Empaquetado

Los LED se empaquetan en bolsas antiestáticas resistentes a la humedad. La jerarquía de empaquetado es:
1. Cantidad por Unidad: 1,500 piezas por bolsa antiestática.
2. Cartón Interno: 5 bolsas por cartón interno (7,500 piezas en total).
3. Cartón Maestro/Externo: 10 cartones internos por cartón maestro (75,000 piezas en total).

6.2 Explicación de Etiquetas

Las etiquetas en el embalaje incluyen:
- CPN: Número de Parte del Cliente.
- P/N: Número de Parte del Fabricante (1003SUGD/S400-A4).
- QTY: Cantidad contenida.
- CAT/HUE: Indica el rango/bin de color basado en la longitud de onda dominante.
- LOT No.: Número de lote de fabricación trazable.

7. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Aplicaciones Típicas

Este LED es adecuado para retroiluminación e indicación de estado en:
- Televisores
- Monitores de Computadora- Equipos Informáticos en General

7.2 Diseño de Circuito

Siempre use una resistencia limitadora de corriente en serie. El valor de la resistencia (R) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_{de alimentación}- V_F) / I_F. Use el V_Fmáximo (4.0V) de la hoja de datos para un diseño robusto que asegure que I_Fno exceda los 20mA incluso con tolerancias de componentes. Por ejemplo, con una fuente de 5V: R = (5V - 4.0V) / 0.020A = 50Ω. Una resistencia estándar de 51Ω o 56Ω sería apropiada.

7.3 Diseño Térmico

En aplicaciones donde se usan múltiples LED o las temperaturas ambientales son altas, considere el diseño del PCB para la disipación de calor. Evite colocar LED cerca de otros componentes generadores de calor. Para aplicaciones de alta fiabilidad, implemente refrigeración activa o pasiva si es necesario para mantener la temperatura de unión del LED dentro de los límites seguros, según lo definido por la curva de de-rating.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como los LED verdes de GaP, este LED basado en InGaN ofrece un brillo significativamente mayor (intensidad luminosa) y un color verde más saturado y "brillante" debido a su espectro más estrecho y mayor pureza en la longitud de onda dominante. Su amplio ángulo de visión de 110 grados es ventajoso frente a LED de ángulo más estrecho cuando se necesita amplia visibilidad sin ópticas secundarias. Su cumplimiento RoHS y capacidad de soldadura sin plomo lo hacen adecuado para la fabricación electrónica global moderna.

9. Preguntas Frecuentes (FAQ)

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

La Longitud de Onda de Pico (λ_p)es la longitud de onda física donde el LED emite la mayor potencia óptica.La Longitud de Onda Dominante (λ_d)es una cantidad colorimétrica que representa la longitud de onda única de la luz monocromática que parecería tener el mismo color que el LED para un observador humano estándar. Para LED verdes, λ_da menudo es ligeramente más larga que λ_p.

9.2 ¿Puedo alimentar este LED continuamente a 25mA?

Si bien el Límite Absoluto Máximo para corriente continua es 25mA, la condición de prueba estándar y los datos de rendimiento típico se especifican a 20mA. Operar a 25mA puede producir una mayor salida de luz pero aumentará la disipación de potencia (calor) y potencialmente reducirá la fiabilidad a largo plazo. Se recomienda diseñar para la corriente de excitación típica de 20mA a menos que la aplicación requiera específicamente el brillo extra marginal y se gestionen las implicaciones térmicas.

9.3 ¿Qué tan crítica es la regla de distancia de 3mm para soldar?

Muy crítica. La resina epoxi que encapsula el chip del LED es sensible a altas temperaturas. Soldar demasiado cerca de la ampolla puede causar estrés térmico, lo que lleva a microgrietas en el epoxi, amarillamiento prematuro (reduciendo la salida de luz) o incluso fallo inmediato. Mantenga siempre la distancia especificada.

10. Caso Práctico de Diseño

Escenario: Diseñar un panel de indicadores de estado para un dispositivo usando diez de estos LED verdes, alimentados desde un riel estable de 5V en el PCB principal.

Pasos de Diseño:

1. Cálculo de Corriente: Objetivo I_F= 20mA por LED.
2. Cálculo de la Resistencia: Usando el peor caso de V_F(4.0V) para fiabilidad: R = (5V - 4.0V) / 0.020A = 50Ω. Seleccione una resistencia estándar de 51Ω, 1/8W o 1/10W. Disipación de potencia en la resistencia: P = I²R = (0.02)²* 51 = 0.0204W, muy por debajo de su capacidad.
3. Diseño del PCB: Coloque cada LED con su resistencia limitadora de corriente cerca. Asegúrese de que la huella en el PCB coincida con el dibujo dimensional de la hoja de datos, con orificios para los terminales radiales. Proporcione unos milímetros de separación entre LED para ayudar a la disipación de calor.
4. Nota de Montaje: Instruya al montaje para doblar los terminales (si es necesario) antes de la inserción y seguir las guías de soldadura manual (300°C máx., 3 seg máx., distancia de 3mm).

Este diseño simple asegura una operación de indicador confiable y consistente durante la vida útil del producto.

11. Principio Tecnológico

Este LED se basa en un chip semiconductor de Nitruro de Galio e Indio (InGaN). Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones y huecos se inyectan en la región activa de la unión semiconductora. Su recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación InGaN determina la energía del bandgap, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, verde. La resina difusora verde encapsulante sirve para proteger el chip, dar forma al haz de salida de luz (creando el ángulo de visión de 110 grados) y difundir la luz para que parezca más uniforme.

12. Tendencias de la Industria

La industria LED continúa evolucionando hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), una mejor reproducción cromática y una mayor miniaturización. Si bien este dispositivo es un componente estándar de orificio pasante, una tendencia significativa es la migración a encapsulados de Dispositivo de Montaje Superficial (SMD) (como 0603, 0402) para el montaje automatizado y el ahorro de espacio. Además, existe un desarrollo continuo en la eficiencia de los LED verdes, históricamente menor que la de los azules y rojos, para mejorar el rendimiento de los sistemas LED RGB (Rojo-Verde-Azul) para pantallas e iluminación. Este componente representa una solución madura y confiable dentro de este panorama tecnológico en evolución.