Hoja de Datos de LED SMD Bicolor - Paquete 3.2x2.8x1.9mm - Voltaje 2.0V - Potencia 75mW - Verde/Amarillo - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de una lámpara LED bicolor compacta de montaje superficial. El dispositivo está diseñado para procesos de ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB) y es adecuado para aplicaciones donde el espacio es una restricción crítica. Incorpora dos chips LED distintos en un solo encapsulado, permitiendo indicación de múltiples estados o mezcla de colores en una huella mínima.

1.1 Características Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de este componente incluyen su conformidad con las directivas RoHS, la utilización de la tecnología de semiconductores AlInGaP de alto brillo y un encapsulado compatible con formatos estándar de cinta y carrete para ensamblaje de alto volumen. Su diseño es compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR). Las aplicaciones objetivo abarcan una amplia gama de electrónica de consumo e industrial, incluyendo, entre otros, equipos de telecomunicaciones (por ejemplo, teléfonos móviles), dispositivos informáticos portátiles (por ejemplo, notebooks), hardware de red, electrodomésticos, señalización interior, retroiluminación de teclados y funciones de indicador de estado.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

2.1 Límites Absolutos Máximos

Operar el dispositivo más allá de estos límites puede causar daños permanentes. Las clasificaciones clave incluyen una disipación de potencia máxima de 75 mW por chip de color, una corriente directa continua de 30 mA y una corriente directa pico de 80 mA en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). La tensión inversa máxima permitida es de 5 V. El dispositivo está clasificado para un rango de temperatura de operación de -30°C a +85°C y un rango de temperatura de almacenamiento de -40°C a +85°C.

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas a una corriente de prueba estándar de 20 mA y una temperatura ambiente de 25°C, la tensión directa típica (Vf) para ambos chips, verde y amarillo, es de 2.0 V, con un rango especificado desde 1.5 V (Mín.) hasta 2.4 V (Máx.). La intensidad luminosa (Iv) es una métrica clave de rendimiento. Para el chip verde, el valor típico es de 35.0 mcd (mililumen), con un mínimo de 18.0 mcd. El chip amarillo exhibe una salida típica mayor de 75.0 mcd, con un mínimo de 28.0 mcd. El ángulo de visión (2θ1/2), definido como el ángulo total en el que la intensidad cae a la mitad de su valor axial, es típicamente de 130 grados, indicando un patrón de visión amplio. La longitud de onda dominante (λd) define el color percibido. Para el verde, típicamente se centra en 571 nm (rango 564-578 nm), y para el amarillo, en 589 nm (rango 582-596 nm). El ancho medio espectral (Δλ) es típicamente de 15.0 nm para ambos colores.

3. Explicación del Sistema de Clasificación por Bins

El producto se clasifica según bins de rendimiento para garantizar consistencia en la aplicación. Se utilizan dos parámetros principales de binning: Intensidad Luminosa (Iv) y Longitud de Onda Dominante (Tono).

3.1 Binning de Intensidad Luminosa

El LED verde está disponible en bins de intensidad M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd) y P (45.0-71.0 mcd). El LED amarillo ofrece bins N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd) y R (112.0-180.0 mcd). Se aplica una tolerancia de +/-15% dentro de cada bin.

3.2 Binning de Tono (Longitud de Onda)

Para el LED verde, la longitud de onda dominante se clasifica como C (567.5-570.5 nm), D (570.5-573.5 nm) y E (573.5-576.5 nm), con una tolerancia de +/-1 nm por bin. Este control preciso garantiza la consistencia del color entre lotes de producción, lo cual es crítico para aplicaciones que requieren una apariencia uniforme.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien los datos gráficos específicos se referencian en el documento fuente (por ejemplo, Figura 1 para emisión espectral, Figura 5 para ángulo de visión), las curvas típicas para tales dispositivos ilustran relaciones importantes. La curva Corriente Directa vs. Tensión Directa (I-V) muestra la relación exponencial característica de los diodos. La curva Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa típicamente muestra un aumento casi lineal de la salida de luz con la corriente hasta cierto punto, después del cual la eficiencia puede disminuir. La curva de distribución espectral mostraría un solo pico para cada chip monocromático, con el ancho medio definiendo la pureza del color. Comprender estas curvas es esencial para el diseño de circuitos, particularmente para conducir el LED con eficiencia óptima y predecir la salida de luz bajo diferentes condiciones de operación.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete y Asignación de Pines

El dispositivo presenta una huella SMD estándar. Las dimensiones críticas incluyen un tamaño de cuerpo de aproximadamente 3.2 mm de largo y 2.8 mm de ancho, con una altura típica de 1.9 mm. Las tolerancias son típicamente de ±0.1 mm. El encapsulado utiliza una lente transparente. La asignación de pines es la siguiente: Los pines 1 y 3 están asignados al chip verde AlInGaP, mientras que los pines 2 y 4 están asignados al chip amarillo AlInGaP. Esta configuración permite el control independiente de cada color.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Montaje en PCB

Se proporciona un patrón de soldadura (huella) recomendado para garantizar una soldadura confiable y una alineación mecánica adecuada. Este patrón típicamente incluye pads ligeramente más grandes que los terminales del dispositivo para facilitar la formación de un buen filete de soldadura, lo cual es crítico para la resistencia de la unión y la disipación térmica.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo IR

Para procesos de ensamblaje sin plomo (Pb-free), se recomienda un perfil de reflujo específico. La temperatura máxima del cuerpo no debe exceder los 260°C, y el tiempo por encima de 260°C debe limitarse a un máximo de 10 segundos. Se recomienda una etapa de precalentamiento hasta 200°C. El perfil debe caracterizarse para el diseño específico de PCB, la pasta de soldar y el horno utilizados. El dispositivo está calificado para un máximo de dos ciclos de reflujo bajo estas condiciones.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual con cautín, la temperatura de la punta debe controlarse a un máximo de 300°C, y el tiempo de soldadura por terminal no debe exceder los 3 segundos. La soldadura manual debe realizarse solo una vez.

6.3 Almacenamiento y Manipulación

Los LED son sensibles a la humedad (MSL 3). Cuando se almacenan en su bolsa sellada original con barrera de humedad y desecante, deben mantenerse a ≤30°C y ≤90% HR y usarse dentro de un año. Una vez abierta la bolsa, los componentes deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% HR. Se recomienda completar el proceso de reflujo IR dentro de una semana después de abrir la bolsa. Para componentes almacenados fuera del embalaje original por más de una semana, se requiere un procedimiento de horneado (por ejemplo, 60°C durante al menos 20 horas) antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir daños por "popcorning" durante el reflujo.

6.4 Limpieza

Si se requiere limpieza después de la soldadura, solo deben usarse los disolventes especificados. Sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto es aceptable. Productos químicos no especificados pueden dañar el material del encapsulado.

7. Información de Empaquetado y Pedido

Los componentes se suministran en cinta portadora embutida de 8 mm de ancho enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro, de acuerdo con los estándares EIA-481. Cada carrete contiene 3000 piezas. La cinta utiliza una cinta de cubierta para sellar los bolsillos de los componentes. Para cantidades menores a un carrete completo, se aplica una cantidad mínima de empaque de 500 piezas para lotes restantes.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED bicolor es ideal para indicación de múltiples estados. Por ejemplo, en un router de red, el chip verde podría indicar "encendido/funcionamiento normal", mientras que el chip amarillo podría indicar "actividad de datos" o "alerta del sistema". En electrónica de consumo, puede servir como un indicador combinado de carga/estado. Su pequeño tamaño lo hace adecuado para retroiluminar teclados miniatura o iconos en dispositivos portátiles.

8.2 Consideraciones de Diseño

Limitación de Corriente:Siempre use una resistencia limitadora de corriente en serie para cada chip LED. El valor de la resistencia se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_alimentación - Vf_LED) / I_deseada. Usando la Vf típica de 2.0V y una corriente deseada de 20 mA con una alimentación de 5V, R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω.

Gestión Térmica:Si bien la disipación de potencia es baja, asegurar un cobre de PCB adecuado alrededor de las almohadillas térmicas (si las hay) o los terminales ayuda a disipar el calor, especialmente en entornos de alta temperatura ambiente, manteniendo la longevidad del LED y una salida de luz estable.

Protección contra ESD:El dispositivo es sensible a las descargas electrostáticas (ESD). Deben emplearse controles ESD adecuados (pulseras, estaciones de trabajo conectadas a tierra, espuma conductora) durante la manipulación y el ensamblaje.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED SMD de un solo color, este dispositivo ofrece ahorro de espacio al combinar dos funciones en un solo paquete, reduciendo el área de PCB y el tiempo de ensamblaje. El uso de la tecnología AlInGaP típicamente ofrece una mayor eficiencia luminosa y una mejor estabilidad térmica en comparación con otras tecnologías LED para estos colores específicos (verde y amarillo), resultando en una salida más brillante y consistente en el rango de temperatura de operación.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

R: Técnicamente sí, pero debe considerar la disipación de potencia total. La operación simultánea a 30mA cada uno resultaría en una disipación de potencia combinada que puede exceder los límites recomendados si las tensiones directas están en el extremo superior de su rango. Es más seguro operar por debajo de los límites absolutos máximos, quizás a 20 mA cada uno, y asegurar un diseño térmico adecuado.

P: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda pico y la longitud de onda dominante?

R: La longitud de onda pico (λp) es la longitud de onda a la cual la distribución espectral de potencia es máxima. La longitud de onda dominante (λd) es la longitud de onda única de la luz monocromática que coincide con el color percibido del LED cuando se compara con una luz blanca de referencia. λd es más relevante para la especificación del color en aplicaciones centradas en el ser humano.

P: ¿Por qué es tan importante la condición de almacenamiento después de abrir la bolsa?

R: Los encapsulados SMD pueden absorber humedad del aire. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede vaporizarse rápidamente, creando presión interna que puede delaminar el encapsulado o agrietar el dado, una falla conocida como "popcorning". Las condiciones de almacenamiento y los procedimientos de horneado especificados previenen esto.

11. Caso Práctico de Aplicación

Escenario: Diseño de un Indicador de Doble Estado para un Dispositivo Portátil

Un diseñador está creando un reproductor multimedia compacto con un solo LED indicador. Los requisitos son: verde fijo para "reproducción", verde intermitente para "pausa" y amarillo fijo para "carga/en espera". Usar este LED bicolor simplifica el diseño. Un microcontrolador con dos pines GPIO puede controlar independientemente los chips verde y amarillo mediante interruptores de transistores simples o directamente si el GPIO puede suministrar/absorber suficiente corriente. El amplio ángulo de visión de 130 grados asegura que el estado sea visible desde varios ángulos. El diseñador selecciona componentes del mismo bin de intensidad y tono para garantizar un color y brillo uniformes en todas las unidades de producción.

12. Introducción al Principio

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz cuando una corriente eléctrica pasa a través de ellos. Este fenómeno se llama electroluminiscencia. En un LED AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), la energía eléctrica hace que los electrones y los huecos se recombinen dentro de la región activa del semiconductor, liberando energía en forma de fotones (luz). El color específico de la luz está determinado por la energía de la banda prohibida del material semiconductor, que se diseña ajustando las proporciones de los elementos constituyentes. Un encapsulado LED bicolor alberga dos de estos chips semiconductores con diferentes bandas prohibidas, eléctricamente aislados pero compartiendo una estructura mecánica común.

13. Tendencias de Desarrollo

La tendencia general en la tecnología LED SMD continúa hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), permitiendo pantallas más brillantes o un menor consumo de energía. La miniaturización sigue siendo un impulsor clave, permitiendo un empaquetado más denso y nuevos factores de forma en la electrónica de consumo. También hay un enfoque en la mejora de la reproducción cromática y la consistencia, así como en una mayor confiabilidad bajo condiciones ambientales adversas. La integración, como combinar circuitos integrados de control con LED en un solo paquete ("LED inteligentes"), es otra área en crecimiento para simplificar el diseño del sistema.