Especificación de Lámpara LED 1254-10SURD/S530-A3 - Rojo Brillante - 20mA - 400mcd - Ángulo de Visión 30° - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas para una lámpara LED de alto brillo en color rojo brillante. El dispositivo forma parte de una serie diseñada para aplicaciones que exigen una salida luminosa superior y una gran fiabilidad. Utiliza tecnología de chip AlGaInP encapsulado en resina difusa roja, proporcionando una emisión distintiva de color rojo brillante. El producto está diseñado con un enfoque en la robustez y el cumplimiento de las normas medioambientales y de seguridad modernas, incluyendo ser libre de plomo, compatible con RoHS, compatible con el REACH de la UE y que cumple con los requisitos libres de halógenos (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm). Está disponible en embalaje de cinta y carrete para procesos de montaje automatizado.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

La ventaja principal de este LED es su combinación de alta intensidad luminosa (hasta 400 mcd típico) con una construcción fiable y robusta. La disponibilidad de varios ángulos de visión (con esta variante específica que presenta un semiángulo de 30°) permite a los diseñadores seleccionar el patrón de haz óptimo para su aplicación. Su cumplimiento de las directivas medioambientales internacionales lo hace adecuado para mercados globales. Las aplicaciones objetivo son principalmente en electrónica de consumo, incluyendo televisores, monitores de ordenador, teléfonos y equipos informáticos generales donde se requieren funciones de indicador o retroiluminación.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los parámetros técnicos clave del dispositivo, tal como se definen en la hoja de datos.

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. Estas no son condiciones de funcionamiento normal.

• Corriente Directa Continua (I_F): 25 mA. Exceder esta corriente de forma continua generará un calor excesivo, degradando la vida útil del LED y pudiendo causar una falla catastrófica.
• Corriente Directa de Pico (I_FP): 60 mA (a un ciclo de trabajo de 1/10, 1 kHz). Esta especificación permite pulsos cortos de corriente más alta, útiles para esquemas de multiplexación o atenuación PWM, pero la corriente promedio debe permanecer dentro del valor de corriente continua.
• Voltaje Inverso (V_R): 5 V. Los LED tienen voltajes de ruptura inversa muy bajos. Aplicar un voltaje inverso mayor de 5V puede causar una ruptura de la unión inmediata e irreversible.
• Disipación de Potencia (P_d): 60 mW. Esta es la potencia máxima que el encapsulado puede disipar como calor a una temperatura ambiente (T_a) de 25°C. La disipación utilizable real disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente.
• Temperatura de Funcionamiento y Almacenamiento: -40°C a +85°C (Funcionamiento), -40°C a +100°C (Almacenamiento). Estos rangos definen las condiciones ambientales que el dispositivo puede soportar durante el uso y los períodos de inactividad.
• Temperatura de Soldadura: 260°C durante 5 segundos. Esto es crítico para los procesos de soldadura por ola o de reflujo para evitar daños térmicos al encapsulado de epoxi y a las uniones internas de alambre.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estas características se miden bajo condiciones de prueba estándar (T_a=25°C, I_F=20mA) y definen el rendimiento del dispositivo.

• Intensidad Luminosa (I_v): 250 mcd (Mín), 400 mcd (Típ). Esta es la medida principal del brillo. El valor típico de 400 mcd indica una salida muy brillante para una lámpara LED estándar. Los diseñadores deben usar el valor mínimo para los cálculos de brillo en el peor de los casos.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2): 30° (Típ). Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor máximo. Un ángulo de 30° produce un haz relativamente enfocado, adecuado para indicadores direccionales.
• Longitud de Onda de Pico (λ_p): 632 nm (Típ). La longitud de onda a la que la emisión espectral es más fuerte. Para un rojo brillante, esto cae en la región superior roja/naranja del espectro.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d): 624 nm (Típ). Esta es la única longitud de onda percibida por el ojo humano que coincide con el color de la luz del LED. Es el parámetro clave para la especificación del color.
• Voltaje Directo (V_F): 1.7V (Mín), 2.0V (Típ), 2.4V (Máx) a 20mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando está funcionando. Es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente. El controlador debe ser capaz de manejar el V_Fmáximo para garantizar una regulación de corriente adecuada.
• Corriente Inversa (I_R): 10 μA (Máx) a V_R=5V. Esta es la pequeña corriente de fuga cuando el diodo está polarizado inversamente dentro de su valor máximo.

Incertidumbres de Medición: La hoja de datos señala tolerancias específicas para las mediciones: ±0.1V para V_F, ±10% para I_v, y ±1.0nm para λ_d. Estas deben considerarse en aplicaciones de alta precisión.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

Las curvas características proporcionadas ofrecen una visión más profunda del comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables.

3.1 Distribución Espectral y Directividad

La curva deIntensidad Relativa vs. Longitud de Ondamuestra una distribución típica similar a una Gaussiana centrada alrededor de 632 nm, con un ancho de banda espectral (Δλ) de aproximadamente 20 nm. Este ancho de banda estrecho es característico de los LED AlGaInP y resulta en un color saturado. La curva deDirectividadconfirma visualmente el ángulo de visión de 30°, mostrando cómo la intensidad disminuye simétricamente con el ángulo desde el eje central.

3.2 Relaciones Eléctricas y Térmicas

La curva deCorriente 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 de 2.0V. La curva es esencial para comprender la resistencia dinámica del LED y para el análisis térmico, ya que V_Ftiene un coeficiente de temperatura negativo.

La curva deIntensidad Relativa vs. Corriente Directamuestra que la salida de luz es casi lineal con la corriente en el rango inferior, pero puede saturarse a corrientes más altas debido a la caída térmica y de eficiencia. Operar a 20mA o por debajo es óptimo para la linealidad y la longevidad.

3.3 Dependencia de la Temperatura

La curva deIntensidad Relativa vs. Temperatura Ambientedemuestra una disminución significativa en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura. Este es un factor de diseño crítico; el LED será más tenue en un ambiente caliente (por ejemplo, dentro de un dispositivo electrónico cerrado) en comparación con las condiciones de laboratorio a 25°C.

La curva deCorriente Directa vs. Temperatura Ambiente, cuando se considera junto con la especificación de disipación de potencia, forma la base para laderating. A medida que aumenta la temperatura ambiente, la corriente directa continua máxima permitida debe reducirse para mantener la temperatura de la unión dentro de límites seguros y prevenir una degradación acelerada. La hoja de datos aconseja consultar la curva de derating específica del producto.

4. Información Mecánica y del Encapsulado

4.1 Dimensiones del Encapsulado

La hoja de datos incluye un dibujo dimensional detallado de la lámpara LED. Las especificaciones mecánicas clave incluyen:

• Todas las dimensiones están en milímetros.
• La altura de la brida (el borde en la base de la cúpula) debe ser inferior a 1.5mm (0.059"). Esto es importante para el espacio libre en el montaje final.
• La tolerancia estándar para dimensiones no especificadas es de ±0.25mm, lo cual es típico para esta clase de componente.
• El dibujo define el espaciado de los terminales, el diámetro del cuerpo, la altura total y la forma de la lente. Las dimensiones precisas son críticas para el diseño de la huella en la PCB y para garantizar un ajuste adecuado en carcasas o lentes.

4.2 Identificación de Polaridad

El terminal del cátodo (negativo) se identifica típicamente por un punto plano en la lente del LED, un terminal más corto o una marca en el encapsulado. El dibujo dimensional debe indicar esto claramente. La polaridad correcta es esencial durante la instalación, ya que aplicar voltaje inverso puede dañar el dispositivo.

5. Pautas de Soldadura y Montaje

La manipulación adecuada es crucial para la fiabilidad. Las pautas se basan en prevenir daños mecánicos, térmicos y electrostáticos.

5.1 Formado de Terminales

• La flexión debe ocurrir al menos a 3 mm de la base de la bombilla de epoxi para evitar transferir tensión al chip interno y a las uniones de alambre.
• El formado debe hacerseantes soldering.
• de soldar. El corte de terminales debe realizarse a temperatura ambiente para evitar choques térmicos.
• Los orificios de la PCB deben alinearse perfectamente con los terminales del LED para evitar tensiones de montaje.

5.2 Almacenamiento

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

5.3 Proceso de Soldadura

Soldadura Manual: Temperatura de la punta del soldador ≤300°C (para un soldador de 30W máximo), tiempo de soldadura ≤3 segundos por terminal. Mantenga una distancia mínima de 3 mm desde la unión de soldadura hasta la bombilla de epoxi.

Soldadura por Inmersión (Ola): Precalentamiento ≤100°C durante ≤60 segundos. Temperatura del baño de soldadura ≤260°C durante ≤5 segundos. Mantenga la regla de distancia de 3 mm.

Notas Críticas de Soldadura:

• Evite tensiones en los terminales durante las fases de alta temperatura.
• No suelde (por inmersión o manual) el mismo LED más de una vez.
• Proteja el LED de impactos mecánicos hasta que se enfríe a temperatura ambiente después de soldar.
• Permita un enfriamiento gradual; evite el enfriamiento rápido por inmersión.
• Utilice siempre la temperatura y el tiempo de soldadura efectivos más bajos.

5.4 Limpieza

Si es necesaria la limpieza:

• Use alcohol isopropílico a temperatura ambiente.
• El tiempo de inmersión no debe ser superior a un minuto.
• Seque al aire a temperatura ambiente.
• Evite la limpieza ultrasónicaa menos que sea absolutamente necesaria y solo después de pruebas de precalificación exhaustivas, ya que la cavitación puede dañar la estructura interna.

5.5 Gestión Térmica y ESD

Gestión Térmica: El diseño térmico efectivo es obligatorio. La corriente debe reducirse (derating) de acuerdo con la temperatura ambiente, como se muestra en la curva de derating del producto. Controlar la temperatura de funcionamiento del LED es clave para mantener el brillo y la fiabilidad a largo plazo.

ESD (Descarga Electroestática): Este LED es sensible a la ESD. Se deben seguir las precauciones estándar contra ESD durante la manipulación y el montaje: utilice estaciones de trabajo conectadas a tierra, pulseras antiestáticas y contenedores conductores. La ESD puede causar daños latentes o catastróficos al chip semiconductor.

6. Información de Embalaje y Pedido

6.1 Especificación del Embalaje

El dispositivo se embala para garantizar resistencia a la humedad y protección contra descargas electrostáticas.

• Embalaje Primario: 200-1000 piezas por bolsa antiestática.
• Embalaje Secundario: 4 bolsas por cartón interior.
• Embalaje Terciario: 10 cartones interiores por cartón maestro (exterior).

6.2 Explicación de Etiquetas

Las etiquetas en el embalaje contienen información clave para la trazabilidad e identificación:

• CPN: Número de Parte del Cliente.
• P/N: Número de Parte del Fabricante (ej., 1254-10SURD/S530-A3).
• QTY: Cantidad de piezas en la bolsa/cartón.
• CAT: Código de clasificación o binning (ej., para intensidad o longitud de onda).
• HUE: Código de Longitud de Onda Dominante.
• REF: Información de referencia.
• LOT No: Número de Lote de Fabricación para trazabilidad.

7. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED es ideal para:

• Indicadores de Estado: Luces de encendido, espera o función activa en televisores, monitores y ordenadores donde el alto brillo garantiza una buena visibilidad.
• Retroiluminación: Para leyendas o símbolos pequeños en paneles de control o teléfonos.
• Señalización de Propósito General: Cualquier aplicación que requiera una señal visual roja clara y brillante en electrónica de consumo.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente: Siempre alimente el LED con una fuente de corriente constante o una fuente de voltaje con una resistencia en serie. Calcule el valor de la resistencia en función del voltaje de alimentación (V_CC), el V_Fmáximo del LED y la I_Fdeseada (ej., 20mA). R = (V_CC- V_{F_max}) / I_F.
• Gestión Térmica: Asegúrese de que la PCB y el diseño circundante permitan la disipación de calor. Evite colocar el LED cerca de otros componentes generadores de calor. Considere usar vías térmicas en la almohadilla de la PCB si se esperan ciclos de trabajo altos o temperaturas ambientales elevadas.
• Integración Óptica: El ángulo de visión de 30° proporciona un haz enfocado. Para una iluminación más amplia, pueden ser necesarios difusores o lentes externos. Asegúrese de que la carcasa mecánica proporcione una alineación adecuada y no obstruya el ángulo de visión.
• Protección contra ESD: En aplicaciones sensibles o expuestas, considere agregar un pequeño diodo de supresión de voltaje transitorio (TVS) o una red de resistencia-condensador en paralelo con el LED para protegerlo contra picos de voltaje.

8. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Puedo alimentar este LED a 30mA para obtener más brillo?

R1: No. El Valor Máximo Absoluto para la corriente directa continua es de 25 mA. Operar a 30 mA excede esta especificación, lo que sobrecargará la unión, conduciendo a una rápida degradación del brillo, cambio de color y potencialmente a una falla inmediata. Siempre opere a o por debajo de la corriente continua máxima especificada.

P2: El V_Ftípico es 2.0V, pero mi circuito usa una fuente de 5V. ¿Qué valor de resistencia debo usar?

R2: Debe diseñar para el peor caso (máximo) V_Fpara garantizar que la corriente nunca exceda el límite. Usando V_{F_max}= 2.4V e I_F= 20mA: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ohmios. El valor estándar más cercano es 130Ω o 150Ω. Usar 150Ω da I_F≈ (5-2.4)/150 = 17.3mA, que es un punto de operación seguro y común.

P3: ¿Cuánto disminuirá el brillo si la temperatura interna de mi dispositivo es de 60°C?

R3: Refiriéndose a la curva "Intensidad Relativa vs. Temperatura Ambiente", a 60°C la intensidad relativa es aproximadamente 0.8 (o 80%) de su valor a 25°C. Por lo tanto, si el LED emite 400 mcd a 25°C, emitirá aproximadamente 320 mcd a 60°C. Esto debe tenerse en cuenta en el diseño óptico.

P4: ¿Es este LED adecuado para aplicaciones automotrices?

R4: El rango de temperatura de funcionamiento especificado (-40°C a +85°C) cubre muchos requisitos ambientales automotrices. Sin embargo, las aplicaciones automotrices suelen exigir componentes calificados según estándares específicos (como AEC-Q102) para fiabilidad bajo vibración, humedad y ciclos de temperatura extendidos. Esta hoja de datos estándar no indica dicha calificación. Para uso automotriz, se debe buscar una variante de producto específicamente calificada.

9. Introducción Tecnológica y Tendencias

9.1 Principio de Funcionamiento

Este LED se basa en un chip semiconductor de AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio). Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa del semiconductor donde se recombinan. Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación AlGaInP determina la energía de la banda prohibida, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, rojo brillante alrededor de 624-632 nm. El encapsulado de resina epoxi difusa roja sirve para proteger el chip, actuar como una lente primaria para dar forma al haz (ángulo de 30°) y difundir la luz para reducir el deslumbramiento y crear una apariencia uniforme.

9.2 Tendencias de la Industria

La industria LED continúa evolucionando con varias tendencias claras que impactan componentes como este:

• Mayor Eficiencia (lm/W): Si bien esta hoja de datos especifica intensidad luminosa (mcd), la tendencia más amplia es hacia una mayor eficacia luminosa, lo que significa más salida de luz por vatio eléctrico de entrada, reduciendo el consumo de energía y la carga térmica.
• Miniaturización: Los encapsulados se están haciendo constantemente más pequeños mientras mantienen o mejoran la salida de luz.
• Fiabilidad y Vida Útil Mejoradas: Las mejoras en el diseño del chip, los materiales de encapsulado (como silicona en lugar de epoxi para una mejor resistencia al calor y a los UV) y los procesos de fabricación están llevando las vidas útiles nominales muy por encima de las 50,000 horas.
• Cumplimiento Ambiental Más Estricto: El movimiento hacia productos libres de halógenos, compatibles con RoHS y REACH, como se ve en este producto, es ahora un requisito básico, impulsado por regulaciones globales y la demanda del consumidor.
• Soluciones Inteligentes e Integradas: La tendencia se está moviendo desde lámparas indicadoras discretas hacia módulos LED integrados con controladores (CI) y controladores incorporados, permitiendo atenuación, mezcla de colores y protocolos de comunicación como I2C.

Si bien este LED en particular representa una tecnología madura y bien establecida para uso indicador estándar, sus especificaciones reflejan las demandas continuas de rendimiento, fiabilidad y responsabilidad medioambiental en el mercado de componentes electrónicos.