Hoja de Datos Técnicos de Lámpara LED 3294-15SURC/S 400-A7 - Rojo Brillante - 2.0V - 20mA - 200mcd - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Esta hoja de datos proporciona información técnica exhaustiva para la lámpara LED 3294-15SURC/S 400-A7. Este componente es un diodo emisor de luz de agujero pasante (estilo lámpara) diseñado para aplicaciones que requieren una iluminación indicadora robusta y fiable con un mayor brillo. El dispositivo utiliza un chip de AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio) para producir un color rojo brillante con una lente de resina transparente al agua, ofreciendo un amplio ángulo de visión adecuado para diversos fines de visualización e indicación.

Las ventajas principales de este LED incluyen su conformidad con normas clave medioambientales y de seguridad como RoHS, REACH de la UE y requisitos libres de halógenos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Está disponible en cinta y carrete para procesos de montaje automatizado, mejorando la eficiencia de fabricación. Los mercados objetivo principales para este componente son la electrónica de consumo y los periféricos informáticos, donde una indicación de estado visible y consistente es fundamental.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

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. Estos valores se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C y no deben excederse bajo ninguna condición de funcionamiento.

• Corriente Directa Continua (IF):25 mA. Esta es la corriente continua máxima que se puede aplicar continuamente al ánodo del LED.
• Corriente Directa de Pico (IFP):60 mA. Este valor se aplica en condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 a 1 kHz. Excederlo en funcionamiento continuo degradará el LED.
• Voltaje Inverso (VR):5 V. Aplicar un voltaje de polarización inversa mayor que este puede causar ruptura de la unión.
• Disipación de Potencia (Pd):60 mW. Esta es la potencia máxima que el encapsulado puede disipar, calculada como Voltaje Directo (VF) * Corriente Directa (IF).
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:El dispositivo puede operar desde -40°C hasta +85°C y almacenarse desde -40°C hasta +100°C.
• Temperatura de Soldadura (Tsol):Los terminales pueden soportar 260°C durante 5 segundos, lo que es compatible con procesos estándar de soldadura por ola o manual.

2.2 Características Electro-Ópticas

Las Características Electro-Ópticas se miden a Ta=25°C con una corriente directa (IF) de 20 mA, que es la condición de prueba estándar. Estos parámetros definen la salida de luz y el comportamiento eléctrico del LED.

• Intensidad Luminosa (Iv):100 mcd (Mín), 200 mcd (Típ). Esta es la medida de la potencia de luz percibida emitida en una dirección específica. El valor típico de 200 milicandelas indica una salida brillante adecuada para visualización directa.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):90° (Típ). Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad a 0° (en el eje). Un ángulo de 90° proporciona un cono de visión amplio.
• Longitud de Onda de Pico (λp):632 nm (Típ). Esta es la longitud de onda a la cual la emisión espectral es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λd):624 nm (Típ). Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, definiendo el color como rojo brillante.
• Voltaje Directo (VF):1.7V (Mín), 2.0V (Típ), 2.4V (Máx) a IF=20mA. Este parámetro es crucial para el diseño del circuito para determinar el valor necesario de la resistencia limitadora de corriente.
• Corriente Inversa (IR):10 μA (Máx) a VR=5V. Una corriente inversa baja indica una buena calidad de la unión.

Se proporcionan las incertidumbres de medición: Intensidad Luminosa (±10%), Longitud de Onda Dominante (±1.0nm) y Voltaje Directo (±0.1V).

3. Explicación del Sistema de Binning

La hoja de datos hace referencia a un sistema de binning para parámetros clave, indicado por códigos en la etiqueta del embalaje (CAT, HUE, REF). El binning es el proceso de clasificar los LED en grupos según su rendimiento medido para garantizar la consistencia dentro de un lote de producción.

• CAT (Rangos de Intensidad Luminosa):Los LED se clasifican en bins según su intensidad luminosa medida (por ejemplo, 150-200 mcd, 200-250 mcd). Esto permite a los diseñadores seleccionar piezas con un rango de brillo específico.
• HUE (Rangos de Longitud de Onda Dominante):Los LED se clasifican según su longitud de onda dominante, asegurando la consistencia del color. Para un LED rojo brillante, los bins pueden definir rangos específicos de nanómetros alrededor del valor típico de 624 nm.
• REF (Rangos de Voltaje Directo):El voltaje directo se clasifica para agrupar LED con características Vf similares. Esto puede ser importante para aplicaciones donde se desea una caída de voltaje consistente en múltiples LED en serie, aunque típicamente es menos crítico que la regulación de corriente.

Es necesario consultar el documento detallado de especificaciones de binning del fabricante para comprender las definiciones exactas de los códigos y los rangos disponibles para el 3294-15SURC/S 400-A7.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varias curvas características típicas, que son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar.

4.1 Intensidad Relativa vs. Longitud de Onda

Esta curva muestra la distribución espectral de potencia. Para un LED rojo de AlGaInP, se espera un espectro relativamente estrecho centrado alrededor de 624-632 nm (longitudes de onda dominante y de pico). La curva confirma la naturaleza monocromática de la salida, ideal para aplicaciones indicadoras de color específico.

4.2 Patrón de Directividad

La curva de directividad (o patrón de radiación) ilustra cómo varía la intensidad de la luz con el ángulo de visión. Un patrón típico para un LED estilo lámpara con lente transparente al agua muestra una distribución amplia y suave, respaldando la especificación de ángulo de visión de 90°.

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

Este gráfico muestra la relación exponencial típica de un diodo. La curva permite a los diseñadores estimar el Vf a corrientes distintas de la condición de prueba estándar de 20mA. Es crucial para diseñar el circuito de excitación, especialmente para aplicaciones alimentadas por batería donde el margen de voltaje es limitado.

4.4 Intensidad Relativa vs. Corriente Directa

Esta curva demuestra la relación entre la salida de luz (intensidad relativa) y la corriente de excitación. La salida de luz generalmente aumenta linealmente con la corriente hasta cierto punto. Operar significativamente por encima de 20mA puede producir rendimientos decrecientes y aumentar el calor, reduciendo potencialmente la vida útil.

4.5 Curvas de Dependencia de la Temperatura

Intensidad Relativa vs. Temperatura Ambiente:La salida de luz del LED típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esta curva cuantifica esa degradación, lo cual es crítico para aplicaciones que operan en entornos de alta temperatura.

Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva puede mostrar la relación entre la corriente directa permisible y la temperatura ambiente, a menudo indicando una línea de degradación para mantenerse dentro del límite de disipación de potencia máxima (Pd).

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dibujo de Dimensiones del Encapsulado

La hoja de datos proporciona un dibujo mecánico detallado de la lámpara LED. Las dimensiones clave incluyen el diámetro total de la lente de epoxi (típicamente 5mm para este estilo), el espaciado de los terminales (estándar 2.54mm / 0.1\" para PCB de agujero pasante) y la altura total. Las notas especifican que todas las dimensiones están en milímetros, la altura de la brida debe ser inferior a 1.5mm y la tolerancia general es de ±0.25mm a menos que se indique lo contrario. El dibujo también indica claramente los terminales del ánodo y el cátodo, generalmente siendo el terminal más largo el ánodo (+).

5.2 Identificación de Polaridad

La polaridad correcta es esencial para el funcionamiento del LED. El dispositivo utiliza la convención estándar: el terminal más largo es el ánodo (positivo) y el terminal más corto es el cátodo (negativo). Además, a menudo hay un punto plano en el borde de la base de la lente de plástico cerca del terminal del cátodo. El diseño de la huella en el PCB debe acomodar el diámetro y espaciado de terminales especificados.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

El manejo adecuado es crítico para mantener la fiabilidad y el rendimiento del LED.

6.1 Formado de Terminales

• Doble los terminales en un punto al menos a 3mm de la base de la bombilla de epoxi para evitar tensión en los alambres de unión internos.
• Realice el formado de terminalesantes soldering.
• Evite estresar el encapsulado. Los agujeros del PCB desalineados que causan una inserción forzada pueden degradar la resina epoxi y el LED.
• Corte los terminales a temperatura ambiente.

6.2 Almacenamiento

• Almacene a ≤30°C y ≤70% HR. La vida útil en almacén es de 3 meses desde el envío.
• Para un almacenamiento más prolongado (hasta 1 año), use un recipiente sellado con nitrógeno y desecante.
• Después de abrir, use dentro de las 24 horas.
• Evite cambios rápidos de temperatura en ambientes húmedos para prevenir la condensación.

6.3 Proceso de Soldadura

Regla General:Mantenga una distancia mínima de 3mm desde la unión de soldadura hasta la bombilla de epoxi.

Soldadura Manual:Temperatura de la punta del soldador ≤300°C (para un soldador de 30W máximo), tiempo de soldadura ≤3 segundos.

Soldadura por Ola/Inmersión:Precalentamiento ≤100°C durante ≤60 segundos. Temperatura del baño de soldadura ≤260°C durante ≤5 segundos.

Se proporciona un perfil de temperatura de soldadura recomendado, que típicamente muestra un calentamiento gradual, una precalentación estable, un tiempo corto por encima del líquido (por ejemplo, 260°C) y un enfriamiento controlado. Evite el enfriamiento rápido. No aplique tensión a los terminales mientras estén calientes. No se recomienda re-soldar (más de un ciclo).

6.4 Limpieza

Si es necesaria la limpieza, use alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante no más de un minuto. No use limpieza ultrasónica a menos que sea absolutamente necesario y solo después de una precalificación, ya que puede dañar la estructura interna.

6.5 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es relativamente baja (60 mW máx.), se debe considerar una gestión térmica adecuada durante el diseño. Operar a altas temperaturas ambientales o a altas corrientes aumentará la temperatura de la unión, lo que puede reducir la salida de luz (depreciación de lúmenes) y acelerar la degradación a largo plazo. Asegurar un espaciado adecuado en el PCB y posiblemente usar un pequeño disipador de calor en los terminales puede ayudar en aplicaciones exigentes.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificación de Embalaje

Los LED se embalan para prevenir descargas electrostáticas (ESD) y daños por humedad:

1. Los LED se colocan en bolsas antiestáticas.

2. Múltiples bolsas se empaquetan en una caja interior.

3. Múltiples cajas interiores se empaquetan en una caja exterior maestra.

Cantidad de Embalaje:Mínimo 200 a 1000 piezas por bolsa. Típicamente, 4 bolsas por caja interior y 10 cajas interiores por caja exterior.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del embalaje contiene varios códigos:

CPN:Número de Producción del Cliente (opcional).

P/N:Número de Producción (el número de pieza: 3294-15SURC/S 400-A7).

QTY:Cantidad en la bolsa/caja.

CAT, HUE, REF:Códigos de binning para Intensidad Luminosa, Longitud de Onda Dominante y Voltaje Directo, respectivamente.

LOT No:Número de lote de fabricación trazable.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Como se enumera en la hoja de datos, este LED es adecuado para:

Televisores y Monitores:Indicadores de estado de encendido, modo de espera o funciones.

Teléfonos:Indicadores de línea en uso, mensaje en espera o encendido.

Computadoras y Periféricos:Luz de actividad del disco duro, encendido/apagado o luces de estado de red en routers/módems.

Su color rojo brillante y buen brillo lo hacen ideal para cualquier aplicación que requiera una indicación de estado o advertencia clara y visible.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre use una resistencia en serie para limitar la corriente directa al valor deseado (por ejemplo, 20mA para brillo típico). Calcule el valor de la resistencia como R = (Vsupply - Vf_LED) / I_deseada.
• Diseño del Circuito Impreso:Asegúrese de que los agujeros del PCB estén perfectamente alineados con los terminales del LED para evitar tensión mecánica durante la inserción.
• Ángulo de Visión:El ángulo de visión de 90° es adecuado para indicadores en el panel frontal. Para una visibilidad más amplia, considere tapas de lente o guías de luz.
• Múltiples LEDs:Para excitar múltiples LEDs, conéctelos en serie con una fuente de voltaje más alta y una sola resistencia limitadora de corriente, o conéctelos en paralelo cada uno con su propia resistencia (preferible para un brillo consistente).

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como los LED rojos de GaAsP (Fosfuro de Galio y Arsénico), este LED basado en AlGaInP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en una salida más brillante con la misma corriente de excitación. La resina transparente al agua, a diferencia de una resina difusa o teñida, proporciona la máxima extracción de luz posible y un color rojo más saturado y vívido. Su conformidad con los estándares medioambientales modernos (RoHS, Libre de Halógenos) lo convierte en una opción adecuada para productos vendidos en mercados regulados como la UE. El encapsulado robusto y las pautas detalladas de manejo indican un diseño centrado en la fiabilidad en la fabricación en volumen.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Qué valor de resistencia debo usar con una fuente de 5V para excitar este LED a 20mA?

R: Usando el Vf típico de 2.0V: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ohmios. Use el valor estándar más cercano (por ejemplo, 150Ω o 160Ω). Considere siempre el Vf máximo (2.4V) para asegurar suficiente corriente en el peor caso.

P: ¿Puedo excitar este LED directamente desde un pin de un microcontrolador (3.3V o 5V)?

R: No se recomienda conectarlo directamente sin una resistencia limitadora de corriente. Un pin típico de MCU puede suministrar/absorber solo 20-25mA, que está en el límite máximo absoluto de este LED. Siempre use una resistencia. Para lógica de 3.3V: R ≈ (3.3V - 2.0V)/0.02A = 65Ω.

P: La intensidad luminosa es de 200 mcd típico. ¿Es esto lo suficientemente brillante para uso exterior a la luz del día?

R: 200 mcd es adecuado para indicadores interiores o visualización a corta distancia. Para visibilidad bajo luz solar directa, se requeriría una intensidad mucho mayor (a menudo >1000 mcd) o una lente enfocada.

P: ¿Cuál es la diferencia entre la Longitud de Onda de Pico (632 nm) y la Longitud de Onda Dominante (624 nm)?

R: La Longitud de Onda de Pico es donde el espectro de emisión física es más fuerte. La Longitud de Onda Dominante es la longitud de onda única que percibe el ojo humano, teniendo en cuenta la sensibilidad al color del ojo (respuesta fotópica). La longitud de onda dominante es la mejor métrica para describir el color percibido.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un Indicador de Encendido para una Fuente de Alimentación Conmutada (SMPS) de Escritorio.

La SMPS proporciona una tensión de espera de 5V. El objetivo es añadir un indicador de encendido brillante y fiable.

Implementación:Coloque el LED en el panel frontal. Conecte el ánodo a través de una resistencia limitadora de 150Ω a la línea de espera de 5V. Conecte el cátodo a tierra. La potencia nominal de la resistencia necesaria es P = I²R = (0.02)² * 150 = 0.06W, por lo que una resistencia estándar de 1/8W (0.125W) es suficiente.

Consideraciones:Asegúrese de que el LED esté montado de forma segura, con los terminales formados correctamente antes de soldarlos en el PCB de control. El ángulo de visión de 90° proporcionará una buena visibilidad desde varios ángulos. El color rojo brillante es un indicador universal de "encendido". La fiabilidad a largo plazo descrita en la hoja de datos garantiza que el indicador dure toda la vida útil de la fuente de alimentación.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de la electroluminiscencia. 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 forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por el intervalo de banda de energía del material semiconductor utilizado en la región activa. Para este dispositivo, el sistema de material AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio) tiene un intervalo de banda correspondiente a la luz roja. La resina epoxi transparente al agua actúa como una lente, dando forma a la salida de luz y protegiendo el delicado chip semiconductor.

13. Tendencias Tecnológicas

La industria del LED continúa evolucionando, con tendencias generales centradas en una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), mayor fiabilidad y menor coste. Para LED de tipo indicador como la serie 3294, las tendencias incluyen el desarrollo de ángulos de visión aún más amplios, voltajes directos más bajos para reducir el consumo de energía en dispositivos con batería y una compatibilidad mejorada con los procesos de soldadura sin plomo y de alta temperatura requeridos para el montaje moderno de PCB. También hay un movimiento hacia una mayor miniaturización en encapsulados de montaje superficial (SMD), aunque las lámparas de agujero pasante siguen siendo populares para prototipos, reparaciones y aplicaciones que requieren un alto brillo en un solo punto o un montaje mecánico específico.