Hoja de Datos de LED SMD Bicolor AlInGaP - Dimensiones del Paquete - Verde 2.0V / Naranja 2.0V - Potencia 75mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones técnicas de un Diodo Emisor de Luz (LED) de montaje superficial (SMD) bicolor y de alto brillo. El dispositivo incorpora dos chips semiconductores distintos de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) dentro de un solo encapsulado, permitiendo la emisión de luz verde y naranja. Está diseñado para ser compatible con procesos de ensamblaje automatizado y técnicas de soldadura modernas, lo que lo hace adecuado para la fabricación electrónica de alto volumen.

Las ventajas principales de este producto incluyen su cumplimiento de las normativas medioambientales (RoHS), la utilización de tecnología avanzada AlInGaP para un brillo superior y un formato de encapsulado estandarizado que garantiza una amplia compatibilidad con los equipos de colocación y soldadura de la industria. Sus mercados objetivo principales incluyen la electrónica de consumo, indicadores industriales, iluminación interior automotriz y diversas aplicaciones de señalización donde se requiere una indicación bicolor fiable.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites.

• Disipación de Potencia (P_d):75 mW por chip de color a una temperatura ambiente (T_a) de 25°C. Exceder este valor conlleva el riesgo de sobreestrés térmico.
• Corriente Directa:La corriente directa continua máxima (I_F) es de 30 mA. Se permite una corriente directa de pico más alta de 80 mA solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para evitar el sobrecalentamiento.
• Derivación de Corriente:La corriente directa continua máxima permitida disminuye linealmente a una tasa de 0.4 mA/°C a medida que la temperatura ambiente supera los 25°C. Esta es una consideración de diseño crítica para entornos de alta temperatura.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Aplicar un voltaje de polarización inversa superior a este puede causar la ruptura de la unión.
• Rangos de Temperatura:El dispositivo puede operar y almacenarse dentro de un amplio rango de temperatura de -55°C a +85°C.
• Tolerancia de Soldadura:El LED puede soportar soldadura por ola o infrarroja a 260°C durante 5 segundos, o soldadura por fase de vapor a 215°C durante 3 minutos, lo que confirma su robustez para los procesos estándar de reflujo SMT.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

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

• Intensidad Luminosa (I_V):Una medida clave del brillo. El chip verde tiene una intensidad típica de 35.0 mcd (mín. 18.0 mcd), mientras que el chip naranja es significativamente más brillante con una intensidad típica de 90.0 mcd (mín. 28.0 mcd). La intensidad se mide utilizando un sensor filtrado para coincidir con la respuesta fotópica del ojo humano (curva CIE).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):Aproximadamente 130 grados para ambos colores. Este amplio ángulo de visión indica un patrón de radiación difuso, adecuado para aplicaciones que requieren visibilidad desde un amplio rango de ángulos.
• Longitud de Onda:La longitud de onda dominante típica (λ_d) del chip verde es de 571 nm, con una longitud de onda de emisión pico (λ_p) en 574 nm. El chip naranja emite a una λ_dtípica de 605 nm y λ_pde 611 nm. El ancho medio espectral (Δλ) es de aproximadamente 15 nm para el verde y 17 nm para el naranja, definiendo la pureza del color.
• Voltaje Directo (V_F):Típicamente 2.0 V para ambos colores a 20 mA, con un máximo de 2.4 V. Este bajo voltaje es compatible con fuentes de alimentación comunes a nivel lógico.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10 μA a 5 V de polarización inversa, lo que indica una buena calidad de la unión.
• Capacitancia (C):Típicamente 40 pF a 0V de polarización y 1 MHz. Esto es relevante para aplicaciones de conmutación de alta frecuencia.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Los LED se clasifican en lotes (bins) según su intensidad luminosa y longitud de onda dominante para garantizar la consistencia en las series de producción. Los diseñadores pueden especificar lotes para lograr una apariencia uniforme en sus productos.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Para el chipVerde, los lotes van desde M (18.0-28.0 mcd) hasta Q (71.0-112.0 mcd). Para el chipNaranja, los lotes van desde N (28.0-45.0 mcd) hasta R (112.0-180.0 mcd). Se aplica una tolerancia de ±15% dentro de cada lote.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante (Solo Verde)

Los LED verdes se clasifican adicionalmente por longitud de onda dominante: Lote C (567.5-570.5 nm), Lote D (570.5-573.5 nm) y Lote E (573.5-576.5 nm), con una tolerancia de ±1 nm por lote. Esto permite un emparejamiento de color preciso en aplicaciones críticas.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien en la hoja de datos se hace referencia a gráficos específicos (Fig.1, Fig.6), las curvas típicas para este tipo de dispositivos ilustrarían las siguientes relaciones:

• Curva I-V:Muestra la relación exponencial entre el voltaje directo y la corriente. La curva tendrá una rodilla distintiva alrededor del V_Ftípico de 2.0V.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:La intensidad generalmente aumenta linealmente con la corriente en el rango de operación normal (hasta la corriente continua nominal).
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:La intensidad típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura debido a la reducción de la eficiencia cuántica interna. El factor de derivación de 0.4 mA/°C se utiliza para compensar eléctricamente este efecto.
• Distribución Espectral:Un gráfico de potencia radiante relativa versus longitud de onda, que muestra un solo pico en λ_p(574nm para verde, 611nm para naranja) con el ancho medio especificado.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete y Polaridad

El dispositivo se ajusta a un contorno de paquete SMD estándar EIA. La asignación de pines está claramente definida: Los pines 1 y 3 son para el chip verde, mientras que los pines 2 y 4 son para el chip naranja. La lente es transparente como el agua. Todas las tolerancias dimensionales son de ±0.10 mm a menos que se especifique lo contrario.

5.2 Diseño Recomendado de la Almohadilla de Soldadura

Se proporciona una recomendación de patrón de pistas para garantizar la formación confiable de la junta de soldadura, la alineación adecuada y una resistencia mecánica suficiente durante y después del proceso de reflujo. Adherirse a este patrón es crucial para el rendimiento de fabricación.

6. Guía de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfiles de Soldadura por Reflujo

Se proporcionan perfiles sugeridos detallados tanto para procesos de soldadura estándar (SnPb) como sin plomo (SnAgCu) utilizando reflujo por infrarrojos (IR). Los parámetros clave incluyen zonas de precalentamiento, tiempo por encima del líquido, temperatura máxima (se recomienda un máximo de 240°C) y tasas de enfriamiento. Estos perfiles son esenciales para prevenir choques térmicos y garantizar conexiones de soldadura fiables sin dañar el encapsulado del LED.

6.2 Almacenamiento y Manejo

• Almacenamiento:Los LED deben almacenarse en condiciones que no superen los 30°C y el 70% de humedad relativa. Los componentes retirados de su embalaje con barrera de humedad deben someterse a reflujo dentro de una semana o secarse antes de su uso si se almacenan por más tiempo.
• Limpieza:Si es necesario, la limpieza debe realizarse únicamente con disolventes especificados como alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Productos químicos no especificados pueden dañar la lente de epoxi.
• Precauciones contra ESD:El dispositivo es sensible a las descargas electrostáticas. Los procedimientos de manejo incluyen el uso de pulseras antiestáticas conectadas a tierra, tapetes antiestáticos y asegurar que todo el equipo esté correctamente conectado a tierra.

7. Información de Empaquetado y Pedido

Los LED se suministran en cinta estándar de la industria de 8 mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro. Cada carrete contiene 3000 piezas. Las especificaciones de la cinta y el carrete cumplen con ANSI/EIA 481-1-A-1994. Las notas clave de empaquetado incluyen: los bolsillos vacíos están sellados, la cantidad mínima de pedido para restos es de 500 piezas y se permite un máximo de dos componentes faltantes consecutivos por carrete.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED bicolor es ideal para indicadores de estado, retroiluminación de botones o iconos, iluminación de tableros automotrices, pantallas de electrodomésticos de consumo y señales de paneles de control industrial donde dos estados distintos (por ejemplo, encendido/en espera, activo/alarma) necesitan indicarse por color.

8.2 Consideraciones de Diseño del Circuito

Método de Conducción:Los LED son dispositivos controlados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme al conectar múltiples LED en paralelo, serecomienda encarecidamenteutilizar una resistencia limitadora de corriente separada en serie con cada LED (Modelo de Circuito A). Se desaconseja conectar LED en paralelo sin resistencias individuales (Modelo de Circuito B), ya que pequeñas variaciones en la característica de voltaje directo (V_F) entre LED individuales pueden provocar un desequilibrio significativo de corriente y un brillo desigual.

El valor de la resistencia en serie (R_s) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R_s= (V_{de alimentación}- V_F) / I_F, donde I_Fes la corriente de operación deseada (por ejemplo, 20 mA).

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Los factores diferenciadores clave de este LED son sucapacidad bicolor en un solo encapsulado SMD compactoy el uso de latecnología AlInGaP. En comparación con tecnologías más antiguas como el GaP estándar, el AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en un mayor brillo para la misma corriente de entrada. La integración de dos chips ahorra espacio en la placa y simplifica el ensamblaje en comparación con el uso de dos LED monocromáticos separados.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo conducir tanto el chip verde como el naranja simultáneamente a su corriente continua máxima (30mA cada uno)?

R: No. La disipación de potencia máxima absoluta es de 75 mW por chip. A 30 mA y un V_Ftípico de 2.0V, la potencia por chip es de 60 mW, lo cual está dentro de los límites. Sin embargo, conducir ambos simultáneamente a plena potencia genera 120 mW de calor total en un encapsulado muy pequeño, lo que probablemente excede la capacidad general de disipación térmica del dispositivo y de la PCB. Consulte las curvas de derivación térmica y considere corrientes de conducción más bajas u operación pulsada para ambos colores simultáneamente.

P: ¿Por qué se necesita una resistencia limitadora de corriente separada para cada LED en paralelo?

R: El voltaje directo (V_F) de los LED tiene una variación natural, incluso dentro del mismo lote. En una conexión en paralelo sin resistencias individuales, el LED con el V_Fligeramente más bajo consumirá una cantidad desproporcionadamente mayor de corriente, volviéndose más brillante y caliente, lo que podría llevar a una falla y desviar más corriente a los LED restantes en un efecto en cascada. Las resistencias en serie aseguran que la corriente se establezca principalmente por el valor de la resistencia y el voltaje de alimentación, haciendo que el sistema sea mucho más estable y fiable.

P: ¿Qué significa una lente "transparente como el agua" para la apariencia del color?

R: Una lente transparente (no difusa) no dispersa la luz internamente. Esto resulta en una apariencia más enfocada, de "punto caliente" cuando se ve directamente en el eje, siendo a menudo visible la estructura del chip. Maximiza la intensidad luminosa axial pero proporciona un "punto óptimo" de visión más estrecho en comparación con una lente difusa (lechosa) que dispersa la luz para un ángulo de visión más amplio y uniforme con una estructura de chip menos visible.

11. Estudio de Caso de Diseño Práctico

Escenario:Diseñar un indicador de doble estado para un dispositivo portátil. El verde indica "Carga Completa" y el naranja indica "Cargando". El dispositivo se alimenta con un riel de 3.3V.

Pasos de Diseño:

1. Selección de Corriente:Elija una corriente de conducción. Para una buena visibilidad y longevidad, se seleccionan 15 mA, muy por debajo del máximo de 30 mA.

2. Cálculo de la Resistencia:

- Para Verde: R_{s_verde}= (3.3V - 2.0V) / 0.015 A = 86.7 Ω. Use una resistencia estándar de 86.6 Ω (1%) o 91 Ω (5%).

- Para Naranja: R_{s_naranja}= (3.3V - 2.0V) / 0.015 A = 86.7 Ω. Use el mismo valor.

3. Circuito:Conecte el ánodo verde (pin 1 o 3) al riel de 3.3V a través de un transistor/MOSFET controlado por la señal lógica de "cargado", con la resistencia de 87Ω en serie. Conecte el ánodo naranja (pin 2 o 4) de manera similar, controlado por la señal de "cargando". Conecte todos los cátodos a tierra.

4. Diseño de la Placa:Siga el diseño recomendado de las almohadillas de soldadura. Asegúrese de que la PCB tenga suficiente área de cobre alrededor de las almohadillas del LED para actuar como disipador de calor, especialmente si ambos LED podrían estar encendidos brevemente durante las transiciones de estado.

12. Introducción al Principio Tecnológico

AlInGaP es un compuesto semiconductor III-V utilizado en la región activa de LED de alto brillo que emiten en el espectro rojo, naranja, amarillo y verde. Al ajustar las proporciones de Aluminio, Indio, Galio y Fósforo, se puede diseñar con precisión el bandgap del material, lo que determina directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones y los huecos se recombinan, liberando energía en forma de fotones. La eficiencia de esta recombinación radiativa en AlInGaP es muy alta, lo que conduce a una eficacia luminosa superior en comparación con tecnologías más antiguas. El encapsulado bicolor alberga dos de estos chips semiconductores direccionables de forma independiente montados en un marco de pines y encapsulados en una lente de epoxi transparente.

13. Tendencias y Desarrollos de la Industria

La industria de la optoelectrónica continúa impulsando una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), una mejor reproducción cromática y una mayor miniaturización. Mientras que el AlInGaP domina el espectro visible de longitud de onda larga, la tecnología InGaN (Nitruro de Indio y Galio) es predominante para LED azules, verdes y blancos. Las tendencias relevantes para este producto incluyen la creciente adopción de procesos de soldadura sin plomo (abordados por el perfil proporcionado), la demanda de huellas de paquete más pequeñas con potencia óptica mantenida o aumentada, y la integración de funcionalidades más complejas (como CI integrados para LED RGB direccionables) en los encapsulados de LED. El énfasis en la fiabilidad y las pruebas estandarizadas para aplicaciones automotrices e industriales también impulsa procedimientos de clasificación y calificación más estrictos para componentes como este LED bicolor.