LED 3.2x1.25x1.1mm Verde 3.0V 105mW Especificación - Ficha Técnica y Guía de Diseño

1. Resumen del Producto

Este LED SMD verde está diseñado para aplicaciones generales de indicación óptica y visualización. Presenta un encapsulado compacto de 3,2 mm x 1,25 mm x 1,1 mm (factor de forma PLCC-2 estándar) y utiliza un chip verde de alta eficiencia. El LED ofrece un amplio ángulo de visión de 140 grados, lo que lo hace adecuado para retroiluminación e indicadores. Con una disipación de potencia máxima de 105 mW y una corriente directa nominal de 30 mA, proporciona un rendimiento fiable en un rango de temperatura de funcionamiento de -40 °C a +85 °C. El dispositivo cumple con RoHS y tiene un nivel de sensibilidad a la humedad de 3 (MSL-3).

2. Parámetros Técnicos - Análisis en Profundidad

2.1 Características Eléctricas y Ópticas (a Ts=25 °C, IF=20 mA)

El LED se caracteriza con una corriente directa de 20 mA. Los parámetros clave incluyen:

• Tensión Directa (VF):El dispositivo está disponible en múltiples compartimentos de tensión: G1 (2,8-2,9 V), G2 (2,9-3,0 V), H1 (3,0-3,1 V), H2 (3,1-3,2 V), I1 (3,2-3,3 V), I2 (3,3-3,4 V), J1 (3,4-3,5 V). El VF típico para el compartimento medio (H1) es de 3,0 V. Esta clasificación permite a los diseñadores seleccionar la tensión exacta para optimizar la resistencia en serie o igualar corrientes.
• Longitud de Onda Dominante (λD):La emisión verde se centra alrededor de 520 nm, con compartimentos D20 (517,5-520 nm), E10 (520-522,5 nm), E20 (522,5-525 nm), F10 (525-527,5 nm), F20 (527,5-530 nm). Este control estricto de la longitud de onda garantiza una apariencia de color consistente entre lotes de producción.
• Intensidad Luminosa (IV):Se especifican múltiples compartimentos de brillo: 1AU (260-330 mcd), 1AV (330-430 mcd), 1CG (430-560 mcd), 1CL (560-700 mcd), 1CM (700-900 mcd). El compartimento más alto (1CM) proporciona una excelente salida luminosa para aplicaciones de alta visibilidad.
• Ancho de Banda Espectral a Media Altura:30 nm (típico), lo que indica un color verde relativamente puro.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):140 grados, lo que permite una amplia cobertura de iluminación.
• Corriente Inversa (IR):Máximo 10 μA a VR=5 V, lo que garantiza una baja fuga en polarización inversa.
• Resistencia Térmica (RTHJ-S):450 °C/W (típico), importante para la gestión térmica en diseños de alta potencia.

2.2 Clasificaciones Máximas Absolutas

El LED no debe operarse más allá de estos límites para evitar daños:

• Disipación de Potencia (Pd): 105 mW
• Corriente Directa (IF): 30 mA (continua)
• Corriente Directa de Pico (IFP): 60 mA (pulso, ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0,1 ms)
• ESD (HBM): 1000 V
• Temperatura de Funcionamiento (Topr): -40 °C ~ +85 °C
• Temperatura de Almacenamiento (Tstg): -40 °C ~ +85 °C
• Temperatura de Unión (Tj): 95 °C

Se debe tener cuidado para asegurar que la disipación de potencia no exceda la clasificación máxima. La corriente directa debe reducirse según la temperatura real de la unión, que debe permanecer por debajo de 95 °C.

3. Explicación del Sistema de Clasificación por Compartimentos

El LED se clasifica según tres parámetros: tensión directa (VF), longitud de onda dominante (λD) e intensidad luminosa (IV). Esto permite a los clientes pedir partes estrechamente especificadas para un rendimiento consistente en matrices o unidades de retroiluminación.

Compartimentos de Tensión:G1, G2, H1, H2, I1, I2, J1. Cada compartimento cubre un rango de 0,1 V, lo que permite una regulación precisa de la corriente.

Compartimentos de Longitud de Onda:D20, E10, E20, F10, F20. Cada compartimento cubre 2,5 nm, asegurando consistencia de color dentro de un lote de producción.

Compartimentos de Intensidad:1AU, 1AV, 1CG, 1CL, 1CM. Estos compartimentos abarcan desde 260 mcd hasta 900 mcd, cubriendo una amplia gama de requisitos de brillo.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Tensión Directa vs. Corriente Directa

La curva I-V típica muestra que a IF=20 mA, VF es de aproximadamente 3,0 V. A medida que aumenta la corriente, la tensión sube de forma no lineal. A corrientes altas, es necesaria una gestión térmica cuidadosa debido al autocalentamiento.

4.2 Corriente Directa vs. Intensidad Relativa

La intensidad luminosa relativa aumenta con la corriente directa, pero no de forma lineal debido al calentamiento de la unión. A IF=30 mA, la intensidad es aproximadamente 1,5 veces la de IF=20 mA (según la curva típica).

4.3 Temperatura del Pin vs. Intensidad Relativa y Corriente Directa

A medida que el LED se calienta, la intensidad relativa disminuye. La resistencia térmica de 450 °C/W significa que a 20 mA, el aumento de la temperatura de la unión sobre la ambiente es moderado. Sin embargo, a corriente máxima y temperatura ambiente, la unión puede acercarse al límite de 95 °C, lo que requiere disipación térmica o reducción de corriente.

4.4 Corriente Directa vs. Longitud de Onda Dominante

La longitud de onda dominante se desplaza ligeramente con la corriente. Típicamente, los LED verdes exhiben un pequeño desplazamiento hacia el azul a corrientes más altas. La deriva está dentro de unos pocos nanómetros, lo que es aceptable para la mayoría de las aplicaciones de indicadores.

4.5 Intensidad Relativa vs. Longitud de Onda

La distribución espectral muestra un solo pico alrededor de 520 nm con un ancho de media altura de 30 nm, confirmando una emisión verde pura. No hay picos secundarios presentes.

4.6 Patrón de Radiación

El LED emite con una distribución similar a la lambertiana, con la intensidad reduciéndose a la mitad a 70° del eje óptico. Este haz ancho lo hace ideal para retroiluminación o señalización.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED está alojado en un encapsulado de 3,20 mm x 1,25 mm x 1,10 mm. La vista superior muestra una forma rectangular con dos terminales (ánodo y cátodo) según se indica. La vista inferior indica la disposición de las almohadillas: una almohadilla de 1,20 mm x 0,60 mm para el terminal 1 (cátodo) y una almohadilla de 1,20 mm x 0,45 mm para el terminal 2 (ánodo). El patrón de almohadilla de soldadura recomendado es de 5,00 mm x 2,00 mm para una adecuada disipación de calor y estabilidad mecánica. La polaridad está indicada por una marca en el encapsulado.

5.2 Polaridad y Patrones de Soldadura

La marca de polaridad se muestra en las Fig.1-4. El cátodo generalmente se indica mediante una muesca o un punto. El patrón de soldadura recomendado (Fig.1-5) garantiza una buena conexión térmica y eléctrica. Todas las dimensiones tienen una tolerancia de ±0,2 mm a menos que se indique lo contrario.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo SMT

El perfil de reflujo estándar (basado en JEDEC J-STD-020) incluye:

• Precalentamiento: 150 °C a 200 °C durante 60-120 segundos
• Tiempo por encima de 217 °C (TL): 60-150 segundos
• Temperatura pico (TP): 260 °C, con un máximo de 10 segundos por encima de 255 °C
• Enfriamiento: 6 °C/s máximo
• Tiempo total desde 25 °C hasta el pico: máximo 8 minutos

La soldadura por reflujo no debe exceder dos pasadas. Si transcurren más de 24 horas entre pasadas, el LED puede absorber humedad y dañarse. Se recomienda un horneado a 60±5 °C durante 24 horas si se exceden las condiciones de almacenamiento.

6.2 Soldadura Manual y Retrabajo

La soldadura manual con un soldador debe limitarse a 300 °C durante menos de 3 segundos. Solo se permite un retrabajo. Para retrabajo, se recomienda un soldador de doble punta para evitar tensiones térmicas.

6.3 Precauciones de Manipulación

Evite montar en PCB deformados. No aplique fuerza mecánica durante o después de la soldadura. No se permite el enfriamiento rápido después de la soldadura. El LED es sensible a ESD (Clase 1, 1000 V HBM), por lo que se debe usar protección ESD adecuada durante la manipulación y el ensamblaje.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Empaquetado en Cinta y Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora con 3000 piezas por carrete (diámetro de 7 pulgadas). Dimensiones de la cinta: ancho 8,00 mm, paso 4,00 mm. El carrete tiene un diámetro de 178 mm, diámetro del cubo 60 mm y orificio del husillo 13,0 mm. Una etiqueta incluye número de pieza, número de especificación, número de lote, código de compartimento (para flujo, cromaticidad, tensión, longitud de onda), cantidad y código de fecha.

7.2 Bolsa Barrera contra la Humedad y Caja

Cada carrete se sella en una bolsa barrera contra la humedad con un desecante y una tarjeta indicadora de humedad. Luego, la bolsa se empaqueta en una caja de cartón para el envío. Condiciones de almacenamiento: antes de abrir la bolsa, almacenar a ≤30 °C y ≤75 % HR durante un máximo de 1 año. Después de abrir, usar dentro de 168 horas a ≤30 °C y ≤60 % HR. Se requiere horneado a 60±5 °C durante ≥24 horas si el indicador de humedad muestra exposición o se excede el tiempo de almacenamiento.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Aplicaciones Típicas

• Indicadores ópticos en dispositivos electrónicos (por ejemplo, LED de estado, retroiluminación de pulsadores)
• Retroiluminación de interruptores y símbolos en productos automotrices o de consumo
• Señalización general y retroiluminación de pantallas
• Iluminación decorativa donde se requieran tamaño compacto y ángulo amplio

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Use siempre una resistencia en serie para limitar la corriente a ≤30 mA. Sin resistencia, pequeñas variaciones de tensión pueden causar grandes cambios de corriente y daños.
• Gestión Térmica:Para corriente máxima o temperatura ambiente alta, considere el área de cobre de la PCB para disipación de calor. La resistencia térmica de 450 °C/W requiere un diseño cuidadoso para mantener la temperatura de unión por debajo de 95 °C.
• Protección Ambiental:Evite la exposición a compuestos de azufre (>100 PPM), bromo (>900 PPM), cloro (>900 PPM) y COV que puedan desprenderse de adhesivos o materiales de encapsulado. Estos pueden causar decoloración y degradación de la salida de luz.
• Operación en Paralelo:Si se utilizan múltiples LED en paralelo, cada uno debe tener su propia resistencia en serie para equilibrar la corriente.

9. Comparación Técnica

En comparación con los LED verdes estándar en encapsulados PLCC-2 similares, este dispositivo ofrece un amplio ángulo de visión (140°) y múltiples compartimentos de brillo de hasta 900 mcd. La clasificación estricta de longitud de onda (±2,5 nm por compartimento) garantiza una consistencia de color superior, lo que es crítico para conjuntos de múltiples LED. La baja resistencia térmica de 450 °C/W (típico) es competitiva para un encapsulado de 3,2x1,25 mm, lo que permite corrientes de excitación más altas cuando se disipa el calor adecuadamente. Además, la clasificación MSL-3 y el cumplimiento RoHS lo hacen adecuado para ensamblaje SMT automatizado.

10. Preguntas Frecuentes

P1: ¿Cuál es la corriente de funcionamiento recomendada para este LED?
R: La corriente de prueba típica es de 20 mA, proporcionando un buen equilibrio entre brillo y margen térmico. La corriente continua máxima absoluta es de 30 mA, pero la temperatura de unión debe mantenerse por debajo de 95 °C.

P2: ¿Puedo usar este LED en una aplicación de modulación por ancho de pulso (PWM)?
R: Sí, la corriente pico puede ser de hasta 60 mA con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0,1 ms. Para PWM con mayor ciclo de trabajo, asegúrese de que la corriente promedio sea ≤30 mA.

P3: ¿Cómo selecciono el compartimento de tensión correcto para mi diseño?
R: Si necesita un rango de tensión estrecho para espejo de corriente o conexión en serie, elija un compartimento específico (por ejemplo, H1 para 3,0-3,1 V). Para uso general, se recomienda el típico 3,0 V (H1).

P4: ¿Cuál es la vida útil de almacenamiento después de abrir la bolsa barrera contra la humedad?
R: 168 horas a ≤30 °C y ≤60 % HR. Si no se usa dentro de este tiempo, hornee a 60±5 °C durante al menos 24 horas antes del reflujo.

P5: ¿Puedo usar este LED en exteriores?
R: El rango de temperatura de funcionamiento es de -40 °C a +85 °C, adecuado para muchas aplicaciones en exteriores. Sin embargo, el dispositivo no está clasificado para exposición directa al agua; puede ser necesario un recubrimiento conformado adicional.

11. Ejemplo Práctico de Diseño

Ejemplo: Retroiluminación de un pulsador con dos LED en paralelo.

• Brillo deseado: aproximadamente 500 mcd por LED (usando el compartimento 1CG o 1CL).
• Tensión de alimentación: 5 V CC.
• Tensión directa del LED (típica): 3,0 V a 20 mA.
• Resistencia en serie: R = (5 V - 3,0 V) / 0,04 A (dos LED en paralelo, cada uno 20 mA) = 50 Ω. Elija una resistencia de 51 Ω, 1/4 W.
• Verificación térmica: A 25 °C ambiente, aumento de temperatura de unión = 20 mA * 3,0 V * 450 °C/W = 0,027 W * 450 = 12,15 °C. Temperatura de unión = 37,15 °C, muy por debajo de 95 °C. Incluso a 85 °C ambiente, la unión = 97,15 °C, ligeramente por encima; considere usar un área de almohadilla más grande para reducir la resistencia térmica o reducir la corriente a 18 mA.

12. Principios de Funcionamiento

El LED es un diodo de unión p-n fabricado con nitruro de galio (GaN) o materiales semiconductores compuestos III-V relacionados que emiten luz verde cuando se polarizan directamente. La banda prohibida de energía determina la longitud de onda. En este caso, la longitud de onda dominante alrededor de 520 nm corresponde a una banda prohibida de aproximadamente 2,38 eV. El dispositivo está encapsulado en una silicona o epoxi transparente que proporciona extracción óptica y protección mecánica. El amplio ángulo de visión se logra mediante un encapsulado difusor o un diseño que dispersa la luz emitida.

13. Tendencias de Desarrollo

Los LED verdes continúan mejorando en eficiencia (lm/W) gracias a mejores técnicas de crecimiento epitaxial y diseños de chip. Las tendencias futuras para los LED SMD en este factor de forma incluyen una mayor eficacia luminosa, resistencia térmica reducida y compartimentos de longitud de onda más estrechos para una mejor mezcla de colores en aplicaciones RGB. Además, la integración de chips de protección ESD dentro del encapsulado se está volviendo más común para mejorar la robustez. La demanda de LED miniaturizados de alto brillo para dispositivos portátiles e IoT está impulsando nuevas innovaciones en el empaquetado y la gestión térmica.