Hoja de Datos de Lámpara LED 204-10SYGC/S530-E2 - 5mm Redondo - Voltaje 2.0V - Amarillo Verde Brillante - 60mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 204-10SYGC/S530-E2 es una lámpara LED de alta luminosidad con terminales pasantes, diseñada para aplicaciones que requieren una iluminación robusta y fiable. Utiliza un chip semiconductor de AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio) para producir una salida de luz Amarillo Verde Brillante. El dispositivo está encapsulado en un paquete estándar redondo de 5mm de resina epoxi transparente, ofreciendo una solución compacta y versátil para diversas aplicaciones de indicación y retroiluminación.

Esta serie de LED está diseñada para ofrecer un rendimiento consistente con una elección de ángulos de visión. Cumple con las principales normas medioambientales y de seguridad, incluyendo RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), el reglamento REACH de la UE, y se fabrica como un componente libre de halógenos, garantizando su idoneidad para diseños electrónicos modernos con requisitos estrictos de materiales.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de esta lámpara LED incluyen su alta intensidad luminosa, construcción fiable y amplio cumplimiento medioambiental. Su diseño robusto la hace adecuada para aplicaciones donde la fiabilidad a largo plazo es crítica. El producto está disponible en cinta y carrete para procesos de montaje automatizado, mejorando la eficiencia de fabricación.

Las aplicaciones objetivo de este dispositivo se encuentran principalmente en la electrónica de consumo e industrial donde se necesita una indicación clara y brillante. Los casos de uso típicos incluyen indicadores de estado, retroiluminación de botones o paneles e iluminación de propósito general en espacios compactos. Sus especificaciones la convierten en una opción adecuada para soluciones de iluminación rentables y fiables.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los parámetros técnicos clave especificados en la hoja de datos. Comprender estos valores es crucial para un diseño de circuito adecuado y para asegurar que el LED opere dentro de su área de operación segura (SOA).

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 operación normal.

• Corriente Directa Continua (I_F):25 mA. Esta es la corriente máxima de CC que se puede aplicar continuamente al LED bajo condiciones ambientales especificadas (T_a=25°C). Exceder este valor generará un calor excesivo, pudiendo degradar la unión semiconductor y reducir la vida útil.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):60 mA. Esta especificación se aplica a operación pulsada con un ciclo de trabajo de 1/10 a 1 kHz. Permite períodos breves de corriente más alta, lo que puede ser útil para lograr un brillo instantáneo mayor en aplicaciones multiplexadas o pulsadas.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. El LED puede soportar un máximo de 5 voltios en la dirección de polarización inversa. Aplicar un voltaje inverso mayor puede causar ruptura de la unión y fallo catastrófico. Los diseños de circuito deben incluir protección, como una resistencia en serie o un diodo de protección en paralelo, si son posibles condiciones de voltaje inverso.
• Disipación de Potencia (P_d):60 mW. Esta es la potencia total máxima (V_F* I_F) que el encapsulado puede disipar sin exceder su temperatura máxima de unión. Es necesario un disipador de calor adecuado o una reducción de corriente a temperaturas ambientales más altas para mantenerse dentro de este límite.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:El dispositivo está clasificado para operar desde -40°C hasta +85°C y puede almacenarse desde -40°C hasta +100°C. Este amplio rango asegura la funcionalidad en entornos hostiles.
• Temperatura de Soldadura:260°C durante 5 segundos. Esto define el perfil térmico máximo que el LED puede soportar durante procesos de soldadura por ola o manual sin dañar las uniones internas o la lente de epoxi.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros, medidos a una corriente de prueba estándar de 20 mA y una temperatura ambiente de 25°C, definen el rendimiento óptico y eléctrico del LED.

• Intensidad Luminosa (I_v):125 mcd (Mín), 250 mcd (Típ). Esto especifica la cantidad de luz visible emitida en una dirección dada. El valor típico de 250 milicandelas indica una salida brillante adecuada para muchas aplicaciones de indicación. El valor mínimo garantizado de 125 mcd es importante para la consistencia del diseño.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):20° (Típ). Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad máxima (medida en el eje). Un ángulo de visión de 20° indica un haz relativamente estrecho, concentrando la luz en dirección frontal. Esto es ideal para aplicaciones que requieren una fuente de luz dirigida en lugar de una iluminación de área amplia.
• Longitud de Onda de Pico (λ_p):575 nm (Típ). Esta es la longitud de onda a la que la distribución espectral de potencia de la luz emitida es máxima. Para un LED Amarillo Verde Brillante, esto cae en la región amarillo-verde del espectro visible.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):573 nm (Típ). Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que coincide con el color de la luz del LED. Es el parámetro principal para la especificación del color.
• Voltaje Directo (V_F):1.7 V (Mín), 2.0 V (Típ), 2.4 V (Máx) a I_F=20mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando está polarizado en directa y conduce corriente. El valor típico de 2.0V es crítico para calcular el valor de la resistencia limitadora de corriente en un circuito en serie: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Diseñar para el V_Fmáximo asegura un accionamiento de corriente suficiente bajo todas las condiciones.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (Máx) a V_R=5V. Esta es la pequeña corriente de fuga que fluye cuando el diodo está polarizado en inversa dentro de su especificación máxima.

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

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

Las curvas características proporcionadas ofrecen información valiosa sobre el comportamiento del LED bajo condiciones variables, lo cual es esencial para un diseño de sistema robusto.

3.1 Intensidad Relativa vs. Longitud de Onda

Esta curva de distribución espectral muestra la salida de luz en función de la longitud de onda. Para un LED amarillo-verde basado en AlGaInP, el espectro es típicamente un pico único y relativamente estrecho centrado alrededor de la longitud de onda dominante (573 nm típ). El ancho a media altura (FWHM), indicado por el ancho de banda de radiación espectral (Δλ) de 20 nm típ, define la pureza del color. Un ancho de banda más estrecho indica un color más saturado y puro.

3.2 Patrón de Directividad

La curva de directividad (o patrón de radiación) ilustra cómo varía la intensidad de la luz con el ángulo desde el eje central. Para un LED con un ángulo de visión de 20°, esta curva mostrará una caída brusca de intensidad más allá de aproximadamente ±10° desde el centro. Este patrón está influenciado por la forma de la lente de epoxi y la posición del chip dentro del encapsulado.

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

Esta curva fundamental demuestra la relación exponencial entre corriente y voltaje en un diodo semiconductor. Para los LEDs, el voltaje de "encendido" o "rodilla" es claramente visible. Operar significativamente por encima de este voltaje de rodilla resulta en un rápido aumento de la corriente por un pequeño aumento del voltaje. Esto resalta la importancia crítica de usar un mecanismo limitador de corriente (casi siempre una resistencia en serie para circuitos simples) en lugar de intentar accionar un LED solo con una fuente de voltaje constante.

3.4 Intensidad Relativa vs. Corriente Directa

Esta curva muestra que la salida de luz (intensidad luminosa) es generalmente proporcional a la corriente directa, pero la relación no es perfectamente lineal, especialmente a corrientes más altas. La eficiencia (salida de luz por unidad de entrada eléctrica) puede disminuir a corrientes muy altas debido al aumento de la generación de calor y otros efectos no ideales. Es importante operar dentro del rango de corriente recomendado para una eficiencia y longevidad óptimas.

3.5 Características Térmicas

Las curvas deIntensidad Relativa vs. Temperatura AmbienteyCorriente Directa vs. Temperatura Ambienteson cruciales para la gestión térmica.

• Intensidad vs. Temperatura:Típicamente, la salida luminosa de un LED disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esta curva cuantifica esa reducción. Para un rendimiento fiable en entornos de alta temperatura, puede ser necesario reducir la corriente de accionamiento para compensar esta caída de eficiencia y prevenir la fuga térmica.
• Voltaje Directo vs. Temperatura:El voltaje directo de un LED tiene un coeficiente de temperatura negativo; disminuye a medida que aumenta la temperatura. Esto puede tener implicaciones para circuitos de accionamiento a voltaje constante, ya que un V_Fmás bajo a alta temperatura podría conducir a un aumento de la corriente si no está regulada adecuadamente.

4. Información Mecánica y del Encapsulado

4.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED está encapsulado en un paquete radial redondo estándar de 5mm. Las notas dimensionales clave de la hoja de datos 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 durante el montaje en PCB.
• La tolerancia general para dimensiones no especificadas es de ±0.25mm, lo cual es estándar para este tipo de componente.

El dibujo dimensional proporciona medidas precisas para el espaciado de terminales, diámetro del cuerpo, altura de la lente, y longitud y diámetro de los terminales. Estos son críticos para el diseño de la huella en PCB, asegurando un ajuste adecuado en los orificios de montaje y un posicionamiento correcto de la lente en relación con el panel o difusor.

4.2 Identificación de Polaridad

Para LEDs con terminales radiales, el cátodo se identifica típicamente por un punto plano en el borde de la brida de plástico y/o por el terminal más corto. El diagrama de la hoja de datos debe indicar claramente qué terminal es el cátodo (generalmente el marcado con el borde plano). La polaridad correcta es esencial para el funcionamiento del dispositivo.

5. Pautas de Soldadura y Montaje

Cumplir estas pautas es primordial para asegurar la fiabilidad y longevidad del LED después del montaje.

5.1 Formado de Terminales

• El doblado debe ocurrir en un punto al menos a 3mm de la base de la bombilla de epoxi para evitar transferir tensión a las uniones de alambre internas.
• El formado debe hacerseantesde la soldadura, mientras los terminales y el encapsulado están a temperatura ambiente.
• Un estrés excesivo durante el formado puede agrietar el epoxi o dañar la unión interna del chip.
• Los orificios de la PCB deben alinearse perfectamente con los terminales del LED para evitar tensión de montaje.

5.2 Proceso de Soldadura

La hoja de datos proporciona recomendaciones específicas tanto para soldadura manual como por inmersión:

• Soldadura Manual:Temperatura máxima de la punta del soldador 300°C (para un soldador de 30W máximo), tiempo de soldadura máximo 3 segundos por terminal. Mantener una distancia mínima de 3mm desde la unión de soldadura a la bombilla de epoxi.
• Soldadura por Inmersión (Ola):Temperatura de precalentamiento máxima 100°C hasta 60 segundos. Temperatura máxima del baño de soldadura 260°C durante un tiempo máximo de inmersión de 5 segundos. Nuevamente, mantener 3mm de espacio libre desde la bombilla.
• Un gráfico de perfil de soldadura recomendado típicamente muestra un aumento gradual de temperatura, un tiempo controlado por encima del líquido y un enfriamiento controlado. Debe evitarse el ciclado térmico rápido.
• Regla Crítica:La soldadura por inmersión o manual debe realizarse solo una vez. El calentamiento repetido aumenta significativamente el riesgo de fallo.
• Después de la soldadura, el LED debe protegerse de golpes mecánicos o vibraciones hasta que vuelva a temperatura ambiente para prevenir tensión en el epoxi caliente y ablandado y en las uniones internas.

5.3 Condiciones de Almacenamiento

Los LEDs son dispositivos sensibles a la humedad. El almacenamiento recomendado después del envío es a 30°C o menos y 70% de humedad relativa o menos, con una vida útil de 3 meses. Para un almacenamiento más largo (hasta un año), deben guardarse en un contenedor sellado con atmósfera de nitrógeno y desecante. Deben evitarse cambios rápidos de temperatura en ambientes húmedos para prevenir condensación dentro del encapsulado.

5.4 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, usar solo alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante no más de un minuto. Se desaconseja encarecidamente la limpieza ultrasónica, ya que las vibraciones de alta frecuencia pueden fracturar las delicadas uniones de alambre dentro del encapsulado. Si es absolutamente necesario, el proceso debe calificarse cuidadosamente de antemano.

6. Gestión Térmica y de ESD

6.1 Gestión Térmica

Una gestión térmica efectiva es clave para la fiabilidad y la salida de luz estable del LED. La corriente debe reducirse apropiadamente a temperaturas ambientales más altas, como lo indica la curva de reducción. La temperatura que rodea al LED en la aplicación final debe controlarse. Esto a menudo implica considerar el diseño de la PCB (área de cobre para dispersión de calor), el flujo de aire ambiente y, potencialmente, el uso de disipadores de calor para aplicaciones de alta potencia o alta densidad.

6.2 Protección contra ESD (Descarga Electroestática)

El chip semiconductor es altamente sensible a las descargas electrostáticas. Los eventos de ESD pueden causar fallos inmediatos o daños latentes que reducen la fiabilidad a largo plazo. Deben seguirse procedimientos adecuados de manejo de ESD durante todas las etapas de producción, montaje y manipulación. Esto incluye el uso de estaciones de trabajo conectadas a tierra, pulseras antiestáticas y contenedores conductores. Los materiales de embalaje especificados (bolsas antiestáticas) están diseñados para proteger los dispositivos durante el transporte y almacenamiento.

7. Embalaje e Información de Pedido

7.1 Especificación de Embalaje

Los LEDs se embalan para garantizar protección contra la humedad, descargas electrostáticas y daños físicos:

• Embalaje Primario:Un mínimo de 200-1000 piezas se embalan en una bolsa antiestática.
• Embalaje Secundario:Cuatro bolsas se colocan en un cartón interior.
• Embalaje Terciario:Diez cartones interiores se embalan en un cartón maestro exterior para envío.

7.2 Explicación de Etiquetas

Las etiquetas de embalaje contienen varios códigos para trazabilidad e identificación:

• CPN:Número de Producción del Cliente.
• P/N:Número de Producción del Fabricante (el número de pieza).
• QTY:Cantidad de Embalaje dentro de la bolsa/cartón.
• CAT / Ranks:Puede indicar clasificaciones de rendimiento (ej., para intensidad luminosa o longitud de onda).
• HUE:Valor de Longitud de Onda Dominante para ese lote específico.
• LOT No:Número de Lote para trazabilidad completa de fabricación.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El circuito de accionamiento más básico y común para un solo LED es una resistencia limitadora de corriente en serie. El valor de la resistencia se calcula como: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Por ejemplo, con una alimentación de 5V, un V_Ftípico de 2.0V, y una I_Fdeseada de 20mA: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. La potencia nominal de la resistencia debe ser al menos P = I_F²* R = (0.02)²* 150 = 0.06W, por lo que una resistencia estándar de 1/8W (0.125W) o 1/4W es suficiente.

Para accionar múltiples LEDs, típicamente se conectan en serie (si el voltaje de alimentación es lo suficientemente alto para superar la suma de los V_Fs) con una sola resistencia, o en paralelo cada uno con su propia resistencia en serie. No se recomienda la conexión en paralelo sin resistencias individuales debido a la variación de V_Fentre LEDs, lo que puede causar un reparto desigual de corriente y brillo.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Accionamiento de Corriente:Diseñe siempre para una corriente constante o bien regulada, no para voltaje.
• Diseño Térmico:Considere la temperatura ambiente y proporcione un alivio térmico adecuado en la PCB, especialmente si se acciona cerca de la corriente continua máxima.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 20° crea un haz enfocado. Para una iluminación más amplia, puede necesitarse una lente difusora o un reflector. La lente transparente proporciona la mayor transmisión de luz.
• Protección contra Voltaje Inverso:En circuitos donde es posible el voltaje inverso (ej., acoplamiento AC, cargas inductivas), incluya un diodo de protección en paralelo con el LED (cátodo a ánodo) para limitar el voltaje inverso a un nivel seguro (~0.7V).

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Comparado con tecnología más antigua como los LEDs verdes basados en GaP (Fosfuro de Galio), este dispositivo de AlGaInP ofrece un brillo y eficiencia significativamente mayores para una corriente dada. El color Amarillo Verde Brillante a menudo es más visualmente distintivo y vibrante que el verde estándar.

Dentro de su propia categoría de LEDs redondos de 5mm, sus diferenciadores clave son su combinación específica de alta intensidad luminosa típica (250 mcd), ángulo de visión estrecho (20°), y cumplimiento total con las normas medioambientales modernas (RoHS, REACH, Libre de Halógenos). Las especificaciones máximas detalladas y conservadoras y las pautas de manejo también indican un diseño centrado en la robustez y fiabilidad en aplicaciones exigentes.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Puedo accionar este LED con una alimentación de 3.3V?

R: Sí. Usando la fórmula R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 Ω. Un valor de resistencia estándar de 68 Ω daría I_F≈ 19.1 mA, lo cual es aceptable.

P: ¿Por qué es tan importante la distancia de soldadura (3mm de la bombilla)?

R: El calor viaja por los terminales metálicos. Si se aplica soldadura demasiado cerca de la bombilla de epoxi, el calor excesivo puede ablandar o agrietar el epoxi, dañar el sellado interno o re-derretir las uniones de alambre internas, llevando a un fallo inmediato o intermitente.

P: La hoja de datos muestra una intensidad típica de 250 mcd. ¿Qué significa el mínimo de 125 mcd para mi diseño?

R: Debe diseñar su sistema óptico (ej., brillo requerido detrás de un difusor) basándose en el valormínimogarantizado (125 mcd) para asegurar que todas las unidades en su producción cumplan el requisito. El valor típico es lo que la mayoría de las unidades lograrán, pero hay una variación natural.

P: ¿Puedo usar este LED en exteriores?

R: El rango de temperatura de operación (-40°C a +85°C) permite el uso en exteriores en términos de temperatura. Sin embargo, el encapsulado de epoxi puede ser susceptible a degradación por UV e ingreso de humedad durante períodos muy largos si no está adecuadamente encapsulado o protegido. Para entornos exteriores hostiles, se recomiendan LEDs específicamente clasificados para tales condiciones (a menudo con lentes de silicona).

11. Ejemplo de Aplicación Práctica

Escenario: Diseñando un panel de indicadores de estado para equipos industriales.El panel tiene múltiples indicadores que muestran estado de encendido, fallo y espera. El espacio es limitado y los indicadores deben ser visibles en entornos muy iluminados.

Elección de Diseño:El LED 204-10SYGC/S530-E2 es seleccionado para el indicador "En Espera" debido a su color amarillo-verde brillante, que es distinto del rojo (fallo) y verde (encendido). Su ángulo de visión de 20° asegura que la luz se dirija hacia la línea de visión del operador sin excesivo desbordamiento, mejorando el contraste. El LED se acciona a 15 mA (por debajo de la corriente de prueba de 20mA) a través de una resistencia limitadora de corriente desde la línea de 24V CC del equipo. Esta corriente más baja aumenta la longevidad y reduce el calor. La huella en la PCB está diseñada exactamente según las dimensiones del encapsulado, con orificios de 0.8mm para los terminales. Durante el montaje, una plantilla de soldadura dedicada asegura que se mantenga la regla de 3mm de espacio libre durante la soldadura por ola. El montaje final pasa una prueba de envejecimiento de 48 horas para detectar fallos tempranos.

12. Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LEDs) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de electroluminiscencia. El 204-10SYGC/S530-E2 utiliza un semiconductor compuesto de AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio). Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, 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 (electrones y huecos) se recombinan, liberan energía. En este sistema de material específico, la banda prohibida de energía es tal que la energía liberada corresponde a un fotón en el rango de longitud de onda amarillo-verde (~573 nm). El encapsulado de resina epoxi transparente sirve como lente, dando forma al haz de salida de luz y protegiendo el delicado chip semiconductor.

13. Tendencias Tecnológicas

Si bien los LEDs con terminales pasantes como el encapsulado redondo de 5mm siguen siendo populares para prototipos, uso educativo y ciertas aplicaciones industriales, la tendencia general de la industria se ha desplazado significativamente hacia encapsulados de dispositivo de montaje superficial (SMD) (ej., 0603, 0805, 2835, 5050). Los LEDs SMD ofrecen ventajas en montaje automatizado, ahorro de espacio en la placa y, a menudo, mejor rendimiento térmico debido a un perfil más bajo y conexión directa a la almohadilla de la PCB que actúa como disipador de calor.

Además, la eficiencia (lúmenes por vatio) de la tecnología LED continúa mejorando en todos los rangos de color debido a avances en el crecimiento epitaxial, diseño de chips y eficiencia de extracción del encapsulado. Para aplicaciones de indicación, el enfoque a menudo está en la fiabilidad, consistencia del color y rentabilidad en lugar de empujar los límites absolutos de eficiencia. El cumplimiento de las regulaciones medioambientales en evolución (como los requisitos libres de halógenos) sigue siendo un impulsor clave para actualizaciones de componentes e introducciones de nuevos productos.