Hoja de Datos del LED 3294-15UBGC/S400-A6 - Azul Super 505nm - 3.5V - 20mA - Ángulo de Visión 90° - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 3294-15UBGC/S400-A6 es una lámpara LED de alto brillo diseñada para aplicaciones que requieren una salida luminosa superior. Este dispositivo utiliza un material de chip InGaN/SiC para producir un color azul super emitido con una lente transparente. Se caracteriza por su fiabilidad, robustez y disponibilidad en varias opciones de embalaje, incluyendo cinta y carrete.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

La ventaja principal de esta serie de LED es su brillo mejorado, lo que la hace adecuada para aplicaciones de retroiluminación e indicadores donde la alta visibilidad es crucial. Los mercados y aplicaciones objetivo clave incluyen televisores, monitores de computadora, teléfonos y equipos informáticos generales donde se requiere una iluminación azul brillante y consistente.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos clave del dispositivo, tal como se definen en la hoja de datos.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los Límites Absolutos Máximos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se recomienda operar el LED bajo estas condiciones. Los límites se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Corriente Directa Continua (IF):25 mA. Esta es la corriente DC máxima que se puede aplicar continuamente al LED.
• Corriente Directa de Pico (IF(Pico)):100 mA. Este límite es típicamente para condiciones de pulso corto y no debe excederse.
• Tensión Inversa (VR):5 V. Aplicar una tensión inversa más allá de este límite puede causar una ruptura de la unión.
• Disipación de Potencia (Pd):120 mW. Esta es la potencia máxima que el encapsulado puede disipar, calculada como Tensión Directa (VF) * Corriente Directa (IF).
• Temperatura de Operación (Topr):-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente para una operación confiable.
• Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-40°C a +100°C.
• Descarga Electroestática (ESD):1000 V (Modelo de Cuerpo Humano). Esto indica un nivel moderado de sensibilidad a ESD; son necesarios procedimientos de manejo adecuados.
• Temperatura de Soldadura (Tsol):260°C durante 5 segundos. Esto define la tolerancia del perfil de soldadura por reflujo.

2.2 Características Electroópticas

Las Características Electroópticas se miden a una corriente de prueba estándar de IF=20mA y Ta=25°C, representando condiciones típicas de operación.

• Intensidad Luminosa (Iv):400 (Mín.) a 800 (Típ.) mcd. Este amplio rango de clasificación indica variación en la producción; los diseñadores deben considerar el valor mínimo para el brillo en el peor caso.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):90° (Típico). Este define el ángulo total en el cual la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor máximo, ofreciendo un patrón de emisión amplio.
• Longitud de Onda de Pico (λp):502 nm (Típica). La longitud de onda a la cual la emisión espectral es más fuerte.
• Longitud de Onda Dominante (λd):505 nm (Típica). La longitud de onda única percibida por el ojo humano, definiendo el color como "azul super".
• Ancho de Banda de Radiación Espectral (Δλ):30 nm (Típico). El ancho espectral a la mitad de la intensidad máxima.
• Tensión Directa (VF):3.5 V (Típica), 4.3 V (Máxima) a 20mA. Este parámetro es crucial para el diseño del controlador y la selección de la fuente de alimentación.
• Corriente Inversa (IR):50 μA (Máxima) a VR=5V.

Tolerancias de Medición:La hoja de datos anota incertidumbres específicas: ±0.1V para VF, ±10% para Iv, y ±1.0nm para λd. Estas deben considerarse en aplicaciones de precisión.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto utiliza un sistema de clasificación para categorizar las unidades según parámetros ópticos y eléctricos clave, asegurando consistencia dentro de un lote. La explicación de la etiqueta define estas clasificaciones:

• CAT:Rangos de Intensidad Luminosa (Iv). Corresponde al rango de 400-800 mcd.
• HUE:Rangos de Longitud de Onda Dominante (λd). Agrupa los LED por su punto de color azul específico alrededor de 505nm.
• REF:Rangos de Tensión Directa (VF). Agrupa los LED por su caída de tensión, importante para el emparejamiento de corriente en cadenas en serie.

Los diseñadores deben especificar o ser conscientes de las clasificaciones requeridas para su aplicación para mantener la uniformidad de color y brillo.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Las curvas características típicas proporcionan información sobre el comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables.

4.1 Intensidad Relativa vs. Longitud de Onda

Esta curva muestra la distribución de potencia espectral, con un pico aproximadamente a 502nm y un ancho de banda (Δλ) de 30nm, confirmando la emisión monocromática azul.

4.2 Patrón de Directividad

El gráfico polar ilustra el ángulo de visión de 90°, mostrando un patrón de emisión casi Lambertiano donde la intensidad disminuye con el coseno del ángulo de visión.

4.3 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V)

La curva I-V es exponencial, típica de un diodo. A la corriente de prueba de 20mA, la tensión es típicamente de 3.5V. La curva es esencial para el diseño térmico, ya que VF tiene un coeficiente de temperatura negativo.

4.4 Intensidad Relativa vs. Corriente Directa (Curva L-I)

La intensidad luminosa aumenta de forma superlineal con la corriente antes de potencialmente saturarse a corrientes más altas. Operar por encima de los 20mA recomendados puede aumentar la salida pero reducirá la eficiencia y la vida útil debido al aumento de calor.

4.5 Características Térmicas

Intensidad Relativa vs. Temperatura Ambiente:La salida luminosa disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. Esta reducción de potencia es crítica para aplicaciones en entornos de alta temperatura.
Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente:Para una alimentación de tensión constante, la corriente aumentaría con la temperatura debido a la disminución de VF. Esto resalta la importancia de los controladores de corriente constante para una operación estable.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dibujo de Dimensiones del Encapsulado

El dibujo mecánico proporciona dimensiones críticas para el diseño de la huella en PCB y el espacio de montaje. Notas clave incluyen:
1. Todas las dimensiones están en milímetros.
2. La altura de la brida debe ser inferior a 1.5mm (0.059").
3. La tolerancia estándar es de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario.

5.2 Identificación de Polaridad

El LED tiene un terminal de cátodo y otro de ánodo. Típicamente, el terminal más largo es el ánodo (+), y el lado plano en la lente o una marca en la brida indica el cátodo (-). La huella en el PCB debe diseñarse para coincidir con esta orientación.

6. Guías de Soldadura y Montaje

Un manejo adecuado es esencial para mantener el rendimiento y la fiabilidad del LED.

6.1 Formado de Terminales

• Doblar los terminales en un punto al menos a 3mm de la base del bulbo de epoxi.
• Realizar el formado antes de soldar.
• Evitar tensiones en el encapsulado. Los agujeros en el PCB desalineados que causen tensión en los terminales pueden degradar la resina epoxi.
• Cortar los terminales a temperatura ambiente.

6.2 Condiciones de Almacenamiento

• Almacenar a ≤30°C y ≤70% HR después del envío. La vida útil en almacén es de 3 meses.
• Para un almacenamiento más prolongado (hasta 1 año), usar un contenedor sellado con nitrógeno y desecante.
• Evitar cambios rápidos de temperatura en ambientes húmedos para prevenir la condensación.

6.3 Proceso de Soldadura

Regla General:Mantener una distancia mínima de 3mm desde la unión de soldadura al bulbo de epoxi.
Soldadura Manual:Temperatura máxima de la punta del soldador 300°C (30W máx.), tiempo de soldadura máximo 3 segundos.
Soldadura por Ola/Inmersión:Precalentamiento máximo 100°C (60 seg máx.). Baño de soldadura máximo 260°C durante 5 segundos.
Perfil:Se proporciona un gráfico recomendado del perfil de temperatura de soldadura, enfatizando una fase controlada de calentamiento, pico y enfriamiento.
Notas Críticas:
- Evitar tensión en los terminales durante las fases de alta temperatura.
- No soldar (por inmersión/manual) más de una vez.
- Proteger el LED de golpes/vibraciones hasta que se enfríe a temperatura ambiente.
- Evitar el enfriamiento rápido desde la temperatura máxima.
- Usar la temperatura más baja posible que logre una unión de soldadura confiable.

6.4 Limpieza

• Limpiar solo con alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante ≤1 minuto.
• Evitar la limpieza ultrasónica. Si es absolutamente necesario, calificar previamente el proceso para asegurar que no ocurran daños.

6.5 Gestión Térmica

Un diseño térmico adecuado es obligatorio. La corriente de operación debe reducirse apropiadamente según la temperatura ambiente de la aplicación y la resistencia térmica de la configuración de montaje. Consultar las curvas de reducción de potencia (implícitas, aunque no mostradas explícitamente en el extracto proporcionado) para orientación. Una disipación de calor inadecuada conducirá a una salida de luz reducida, cambio de color y degradación acelerada.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificación de Embalaje

Los LED se embalan para prevenir daños durante el envío y almacenamiento:
- Embalaje Primario:Bolsa antiestática.
- Embalaje Secundario:Cartón interior que contiene 4 bolsas.
- Embalaje Terciario:Cartón exterior que contiene 10 cartones interiores.
Cantidad de Embalaje:Mínimo 200 a 1000 piezas por bolsa. Un cartón exterior completo contiene 40 bolsas (4 bolsas/cartón interior * 10 cartones interiores).

7.2 Explicación de la Etiqueta

Las etiquetas en el embalaje contienen la siguiente información para trazabilidad e identificación: CPN (Número de Pieza del Cliente), P/N (Número de Pieza del Fabricante: 3294-15UBGC/S400-A6), QTY (Cantidad), CAT/HUE/REF (Códigos de Clasificación), y LOT No. (Número de Lote para trazabilidad).

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED es ideal para:
- Retroiluminación:Para paneles LCD en televisores, monitores y pantallas industriales que requieren retroiluminación azul o como parte de un sistema de luz blanca RGB.
- Indicadores de Estado:Indicadores de potencia, actividad o modo de alto brillo en equipos de telecomunicaciones e informática.
- Iluminación Decorativa:Iluminación de acento donde se desea un color azul vívido.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Selección del Controlador:Usar un controlador de corriente constante ajustado a 20mA (o menos para reducir calor/aumentar vida útil) para asegurar una salida luminosa y color estables. Considerar la caída de tensión directa típica de 3.5V.
• Resistencia Limitadora de Corriente:Si se usa una fuente de tensión, calcular la resistencia en serie precisamente usando la VF máxima (4.3V) para asegurar que la corriente nunca exceda el límite absoluto máximo en las peores condiciones.
• Gestión Térmica:Diseñar el PCB con un área de cobre adecuada o usar un PCB de núcleo metálico (MCPCB) para disipar calor, especialmente en espacios cerrados o altas temperaturas ambientales.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 90° es adecuado para iluminación de área amplia. Para luz enfocada, pueden requerirse ópticas secundarias (lentes).
• Protección ESD:Implementar protección ESD en las líneas de entrada y asegurar que el personal de montaje use pulseras de conexión a tierra adecuadas.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Aunque una comparación directa con competidores no está en la hoja de datos, se pueden inferir los diferenciadores clave de este LED:
- Clasificación de Alto Brillo:Con una intensidad típica de 800mcd a 20mA, ofrece una alta eficacia luminosa para un encapsulado estándar de lámpara LED de 3mm o 5mm.
- Punto de Color Específico:El "azul super" de 505nm es un tono distintivo, potencialmente diferente de los LED azul real (~450nm) o azul puro (~470nm).
- Construcción Robusta:El énfasis en la fiabilidad y la construcción sin plomo cumple con los estándares modernos ambientales y de durabilidad.
- Documentación Integral:Las guías detalladas de manejo, soldadura y almacenamiento reducen el riesgo de aplicación.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Puedo alimentar este LED continuamente a 25mA?
R1: Aunque el Límite Absoluto Máximo es 25mA, las Características Electroópticas se especifican a 20mA. Para una operación confiable a largo plazo y para considerar los efectos térmicos, se recomienda encarecidamente operar a 20mA o menos. Usar el límite máximo solo como un límite de estrés, no como un punto de operación.

P2: ¿Por qué hay un rango tan amplio en la Intensidad Luminosa (400-800 mcd)?
R2: Esto se debe a variaciones en la producción en la epitaxia del semiconductor y el proceso de fabricación del chip. Los dispositivos se clasifican (código CAT) después de la producción. Para un brillo uniforme en una matriz, especificar una clasificación estrecha o usar LED del mismo lote de producción.

P3: ¿Cómo interpreto los valores "Típicos" en la hoja de datos?
R3: "Típico" representa la media o el valor más común de la producción. El diseño debe basarse en valores "Mínimos" para un rendimiento garantizado (ej., usar 400 mcd para el brillo en el peor caso) y valores "Máximos" para cálculos de estrés (ej., usar 4.3V para el cálculo de la resistencia).

P4: ¿Es necesario un disipador de calor?
R4: Para operar a 20mA en temperaturas ambientales moderadas (<50°C), la disipación de calor interna (~70mW) puede ser manejada por los terminales y el cobre estándar del PCB. Para temperaturas ambientales más altas, corrientes más altas o dispositivos cerrados, una gestión térmica adicional (ej., más cobre, MCPCB) es esencial para prevenir sobrecalentamiento y fallo prematuro.

11. Ejemplo Práctico de Caso de Uso

Escenario: Diseñar un panel de indicadores de estado para un conmutador de red montado en rack.
1. Requisito:Un indicador azul brillante de "Enlace Activo" visible desde varios metros de distancia.
2. Selección:Se elige el 3294-15UBGC/S400-A6 por su alto brillo (800mcd típ.) y su ángulo de visión apropiado (90°).
3. Diseño del Circuito:El sistema usa una línea de 5V. Se calcula una resistencia en serie: R = (V_alimentación - VF_máx) / IF = (5V - 4.3V) / 0.020A = 35 ohmios. Se selecciona una resistencia estándar de 36 ohmios, limitando la corriente a ~19.4mA a VF_típ, lo cual es seguro y proporciona brillo suficiente.
4. Diseño del PCB:La huella del LED se coloca con una pequeña área de cobre conectada al terminal del cátodo para una disipación de calor menor. El diseño del panel incluye un tubo de luz para guiar y difundir la luz.
5. Montaje:Los LED se sueldan manualmente con un soldador de temperatura controlada ajustado a 280°C, con la unión hecha a >3mm del cuerpo, completando en 2 segundos.

12. Introducción al Principio Tecnológico

Este LED se basa en una heteroestructura semiconductor. La región activa utiliza Nitruro de Galio e Indio (InGaN) crecido sobre un sustrato de Carburo de Silicio (SiC). Cuando se aplica una tensión directa, los electrones y huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación InGaN determina la energía del bandgap, que a su vez define la longitud de onda de la luz emitida—en este caso, aproximadamente 505nm (azul). La lente de epoxi transparente encapsula el chip, proporciona protección mecánica y da forma al haz de salida de luz (ángulo de visión de 90°).

13. Tendencias de Desarrollo Tecnológico

La evolución de la tecnología LED como este dispositivo sigue varias tendencias clave:
1. Aumento de la Eficiencia:Las mejoras continuas en ciencia de materiales y diseño de chips apuntan a producir más lúmenes por vatio (lm/W), reduciendo el consumo de energía para la misma salida de luz.
2. Precisión y Consistencia del Color:Los avances en el crecimiento epitaxial y los procesos de clasificación conducen a distribuciones más estrechas de longitud de onda e intensidad, mejorando la uniformidad del color en matrices.
3. Fiabilidad y Vida Útil Mejoradas:Mejores materiales de encapsulado, interfaces térmicas e integración de controladores contribuyen a una mayor vida operativa bajo condiciones adversas.
4. Miniaturización e Integración:Aunque las lámparas discretas siguen siendo populares, la tendencia es hacia encapsulados de dispositivo de montaje superficial (SMD) y módulos integrados para mayor densidad y montaje automatizado.
5. Gama de Colores Expandida:El desarrollo de LED con picos de longitud de onda específicos y estrechos (como este azul de 505nm) permite gamas de colores más amplias en aplicaciones de pantalla cuando se combinan con LED rojos y verdes.