Lámparas LED Difusas de Baja Corriente Serie LTL1CHJxDNN - Montaje Through Hole - Ángulo de Visión 60/45 Grados - Operación a 2mA - 1.8-2.4V - 75mW - Rojo/Ámbar/Amarillo/Verde - Hoja de Datos en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla una serie de lámparas LED teñidas y difusas, diseñadas específicamente para operar con niveles de corriente continua (DC) bajos. El objetivo principal de diseño es proporcionar una indicación visual consistente y fiable en circuitos donde el consumo de energía es una restricción crítica. Estos componentes se caracterizan por su compatibilidad con familias lógicas comunes y una selección de estilos de encapsulado y colores para adaptarse a diversos requisitos de aplicación.

La ventaja principal de esta familia de productos radica en su optimización para excitación de baja corriente, típicamente a 2mA. Esto asegura que los LED puedan ser excitados directamente desde las etapas de salida de circuitos lógicos TTL o CMOS sin necesidad de componentes adicionales de amplificación de corriente, simplificando el diseño del circuito y reduciendo el número de componentes. La lente difusa proporciona un ángulo de visión amplio y uniforme, haciendo que la luz emitida sea fácilmente visible desde varias perspectivas, lo cual es esencial para indicadores de estado.

Los mercados objetivo para estos LED son amplios, abarcando cualquier sistema electrónico que requiera indicación de estado de baja potencia. Esto incluye, pero no se limita a, dispositivos portátiles a batería, equipos de telecomunicaciones, periféricos informáticos como teclados y circuitos de corriente continua de baja potencia de propósito general donde la eficiencia y la longevidad son primordiales.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los límites absolutos máximos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. Para todas las variantes de color de esta serie, la disipación de potencia continua está clasificada en 75mW a una temperatura ambiente (T_A) de 25°C. La corriente directa continua máxima es de 30mA. Se aplica un factor de reducción de 0.4 mA/°C linealmente desde 70°C, lo que significa que la corriente continua permitida disminuye a medida que la temperatura sube por encima de este punto para evitar sobreestrés térmico.

La corriente directa pico, para operación pulsada con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1ms, es mayor: 90mA para los LED del espectro rojo (Rojo Hiper, Rojo Súper, Rojo) y 60mA para los LED del espectro amarillo/naranja/verde. El voltaje inverso máximo es de 5V a una corriente de fuga de 100µA. El rango de temperatura de operación y almacenamiento se especifica de -40°C a +100°C, lo que indica un rendimiento robusto en un amplio rango ambiental. La temperatura de soldadura de los terminales está clasificada a 260°C durante 5 segundos cuando se mide a 1.6mm del cuerpo del LED.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

El rendimiento se detalla en tres series principales, diferenciadas por su intensidad luminosa y ángulo de visión: la LTL1CHJxDNN (Serie F), LTL2F7JxDNN (Serie H) y LTL2R3JxDNN (Serie H con mayor intensidad). Todas las pruebas se realizan a T_A=25°C e I_F=2mA.

Intensidad Luminosa (I_v):Esta es la medida principal del brillo percibido. Para las series F y H estándar (LTL1CHJx/LTL2F7Jx), la intensidad luminosa típica varía de 5.0 a 7.2 mcd dependiendo del color. La serie LTL2R3Jx ofrece una intensidad típica más alta, que va de 7.2 a 10.6 mcd. Todas las partes tienen una intensidad mínima de 3.0 o 3.8 mcd, garantizando un nivel de brillo base.

Ángulo de Visión (2θ_1/2):Las series LTL1CHJx y LTL2F7Jx presentan un amplio ángulo de visión de 60 grados (donde la intensidad es la mitad del valor en el eje). La serie LTL2R3Jx tiene un ángulo de visión más estrecho de 45 grados, lo que típicamente se correlaciona con una mayor intensidad axial para una corriente de excitación dada, como se observa en los datos.

Parámetros de Longitud de Onda:Se definen las características espectrales clave:

• Longitud de Onda Pico (λ_P):La longitud de onda a la cual la potencia óptica de salida es máxima. Varía desde 650nm (Rojo Hiper) hasta 575nm (Verde).
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Derivada del diagrama de cromaticidad CIE, representa la longitud de onda única que mejor define el color percibido del LED. Generalmente es ligeramente más corta que la longitud de onda pico para estos dispositivos.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):El ancho del espectro de emisión a la mitad de su potencia máxima. Es aproximadamente 20nm para los LED rojos y se reduce a 15-17nm para los LED amarillos, ámbar y verdes, indicando una salida más monocromática en estos últimos colores.

Voltaje Directo (V_F):Crítico para el diseño del circuito, el voltaje directo a 2mA es muy consistente en todos los colores y series, con un valor típico de 2.4V y un máximo de 2.4V (2.3V máx. para Rojo Súper). El mínimo es 1.8V. Este bajo V_Fa baja corriente es una característica clave que permite la compatibilidad con lógica de bajo voltaje.

Otros Parámetros:La corriente inversa (I_R) está garantizada en 100µA o menos a 5V de polarización inversa. La capacitancia de unión (C) es típicamente de 40pF cuando se mide a 0V de polarización y 1MHz de frecuencia.

3. Explicación del Sistema de Binning

La hoja de datos indica el uso de un sistema de binning (clasificación) por intensidad luminosa. La Nota 2 establece que "los productos clasificados por rango de intensidad luminosa admiten dos rangos", y la Nota 4 especifica que "el código de clasificación Iv está marcado en cada bolsa de empaque". Esto implica que los LED se clasifican (binn) en función de su intensidad luminosa medida en las condiciones de prueba. Los clientes reciben productos dentro de un rango de intensidad específico (por ejemplo, un valor mínimo y típico), lo que garantiza la uniformidad del brillo dentro de un lote de producción. Los códigos de bin exactos y sus rangos de intensidad correspondientes no se detallan en este extracto, pero serían críticos para compras de gran volumen para mantener la uniformidad en la aplicación.

Aunque no se declara explícitamente como un sistema formal de binning para longitud de onda, la lista de múltiples opciones de color (Rojo Hiper, Rojo Súper, Rojo, etc.) con longitudes de onda dominantes y pico específicas funciona efectivamente como un sistema de binning de color. Los diseñadores seleccionan el número de parte correspondiente al punto de color deseado.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque se hace referencia a curvas gráficas específicas (Fig.1 para medición de emisión pico, Fig.5 para definición del ángulo de visión) que no se proporcionan en el texto, sus implicaciones pueden discutirse basándose en el comportamiento estándar de los LED y los parámetros dados.

Curva I-V (Corriente-Voltaje):El V_Fespecificado de 1.8-2.4V a 2mA indica el punto de operación en la curva I-V del LED. Esta curva es exponencial. A corrientes significativamente inferiores a 2mA, el V_Fsería menor; conducir el LED a su corriente continua máxima de 30mA resultaría en un V_Fmás alto, probablemente superior a 2.4V, lo que debe considerarse en el margen de voltaje del circuito de excitación.

Características de Temperatura:El factor de reducción de 0.4 mA/°C por encima de 70°C es un indicador directo del rendimiento térmico. Destaca que la corriente máxima permitida disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. Esto es crucial para la fiabilidad del diseño, especialmente en espacios cerrados o altas temperaturas ambientales. El voltaje directo (V_F) de los LED de AlInGaP típicamente tiene un coeficiente de temperatura negativo, lo que significa que disminuye ligeramente al aumentar la temperatura.

Distribución Espectral:Referenciada por la longitud de onda pico (λ_P) y el ancho medio espectral (Δλ), el espectro de emisión es relativamente estrecho, característico del material AlInGaP. El espectro se desplaza ligeramente con la temperatura (típicamente hacia longitudes de onda más largas al aumentar la temperatura) y puede variar ligeramente con la corriente de excitación.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

Los LED se ofrecen en encapsulados de montaje through hole (agujero pasante). La hoja de datos proporciona dibujos dimensionales para tres series: LTL1CHx, LTL2F7x y LTL2R3x. Las notas dimensionales clave incluyen:

• Todas las dimensiones están en milímetros, con tolerancias de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario.
• Se permite una protuberancia máxima de resina bajo la brida de 1.0mm.
• El espaciado de terminales se mide en el punto donde los terminales emergen del cuerpo del encapsulado, lo cual es crítico para el espaciado de los agujeros en la PCB.

La diferenciación física entre series probablemente se relaciona con el tamaño y la forma de la lente, lo que influye directamente en el ángulo de visión y el patrón de salida de luz. El ángulo de visión de 45 grados de la serie LTL2R3x, en comparación con los 60 grados de las otras, es resultado de su diseño mecánico de lente específico.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La especificación principal de soldadura proporcionada es para los terminales: pueden soportar una temperatura de 260°C durante 5 segundos cuando se mide a 1.6mm (0.063") del cuerpo del LED. Este es un parámetro estándar de soldadura por ola o manual. Es crucial adherirse a esta especificación de tiempo-distancia para evitar que el calor excesivo viaje por los terminales y dañe el dado LED interno o el material de la lente de epoxi. Se deben observar las precauciones estándar contra descargas electrostáticas (ESD) durante el manejo. El rango de temperatura de almacenamiento es de -55°C a +100°C.

7. Información de Empaquetado y Pedido

El sistema de numeración de partes sigue un formato estructurado: LTL [Código de Serie] [Código de Color] xDNN.

• Código de Serie:1CHJ, 2F7J o 2R3J. Esto define el estilo de encapsulado, el ángulo de visión y el grupo de intensidad.
• Código de Color:La letra que sigue a 'J' indica el color y la tecnología:
  • D: Rojo Hiper (AlInGaP)
  • R: Rojo Súper (AlInGaP)
  • E: Rojo (AlInGaP)
  • F: Ámbar / Naranja Amarillo (AlInGaP)
  • Y: Amarillo / Ámbar Amarillo (AlInGaP)
  • S: Amarillo (AlInGaP)
  • G: Verde (AlInGaP)
• El sufijo 'xDNN' probablemente indica opciones de empaquetado (por ejemplo, a granel, en cinta y carrete).

El código de bin de intensidad luminosa está marcado en la bolsa de empaque, según las notas. Las cantidades específicas de empaquetado (por ejemplo, por bolsa, por carrete) no se indican en este extracto.

8. Recomendaciones de Aplicación

.1 Typical Application Circuits

La aplicación más directa es la conexión directa a la salida de una puerta lógica. Se requiere una simple resistencia limitadora de corriente en serie. El valor de la resistencia (R_s) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R_s= (V_CC- V_F) / I_F. Por ejemplo, con una fuente TTL de 5V (V_CC=5V), un V_Fde 2.4V y una I_Fdeseada de 2mA: R_s= (5 - 2.4) / 0.002 = 1300 Ohmios. Una resistencia estándar de 1.2kΩ o 1.5kΩ sería adecuada. Para pines GPIO de microcontroladores (a menudo 3.3V), el valor de la resistencia sería menor: por ejemplo, (3.3 - 2.4) / 0.002 = 450Ω.

8.2 Consideraciones de Diseño

Limitación de Corriente:Siempre use una resistencia en serie. Aunque estos LED están clasificados para baja corriente, conectarlos directamente a una fuente de voltaje sin limitación de corriente los destruirá casi instantáneamente debido a la corriente excesiva.

Selección del Ángulo de Visión:Elija la serie de 60 grados (LTL1CHJx/LTL2F7Jx) para indicadores que necesiten ser vistos desde un amplio rango de ángulos (por ejemplo, luces de panel). Elija la serie de 45 grados (LTL2R3Jx) cuando se desee un haz más enfocado y brillante en el eje, o cuando el indicador se vaya a ver más directamente.

Selección de Color:Considere el entorno de la aplicación. El verde y el amarillo a menudo ofrecen la mayor eficacia luminosa para el ojo humano bajo condiciones de iluminación típicas. El rojo es tradicional para indicadores de "encendido" o "en espera". El ámbar puede ser útil para estados de "advertencia" o "atención".

Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, en diseños de alta densidad o altas temperaturas ambientales, asegúrese de que la corriente máxima se reduzca según el factor de 0.4 mA/°C por encima de 70°C ambiente.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El diferenciador clave de esta familia de productos es sucaracterización y rendimiento garantizado a una corriente de excitación muy baja de 2mA. Muchos LED estándar se especifican a 20mA. Esta optimización de baja corriente ofrece varias ventajas:

1. Excitación Directa desde Lógica:Elimina la necesidad de buffers con transistores cuando se excita desde pines de microcontrolador o CI lógicos, ahorrando costo y espacio en la placa.
2. Consumo de Energía Ultra Bajo:A 2mA y ~2.4V, el consumo de energía es inferior a 5mW por LED, lo cual es crítico para aplicaciones alimentadas por batería y de recolección de energía.
3. Reducción de la Generación de Calor:Una corriente de operación más baja minimiza el aumento de temperatura de la unión, mejorando la fiabilidad a largo plazo y el mantenimiento del flujo luminoso.

En comparación con tecnologías más antiguas como los LED de GaAsP, el uso de material AlInGaP proporciona mayor eficiencia, mejor estabilidad térmica y colores más saturados (rojos, amarillos más puros). La disponibilidad de múltiples ángulos de visión (45° y 60°) dentro de la misma familia de especificaciones eléctricas proporciona flexibilidad de diseño que no siempre está disponible en líneas de LED de baja corriente.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P: ¿Puedo excitar este LED a 20mA para obtener más brillo?

A: Aunque la corriente continua absoluta máxima es de 30mA, las características ópticas (intensidad luminosa, longitud de onda) solo se especifican a 2mA. Excitar a 20mA producirá más luz, pero la intensidad y el color exactos pueden variar respecto a los valores de la hoja de datos, y el V_Fserá más alto. Asegúrese de que la disipación de potencia (I_F* V_F) no exceda los 75mW después de aplicar la reducción por temperatura.

P: ¿Cuál es la diferencia entre Rojo Hiper, Rojo Súper y Rojo?

A: La diferencia está en sus características espectrales. El Rojo Hiper (650nm pico) emite luz a una longitud de onda más larga, apareciendo de un rojo más profundo/oscuro. El Rojo Súper (639nm) y el Rojo estándar (632nm) tienen longitudes de onda progresivamente más cortas, apareciendo de un rojo más brillante para el ojo humano para una potencia radiante dada debido a la mayor sensibilidad del ojo en esa región. La elección depende del punto de color deseado.

P: ¿Cómo interpreto el código de bin de intensidad luminosa en la bolsa?

A: La hoja de datos menciona su existencia pero no define los códigos. Para producción, debe obtener el documento de especificación de binning del fabricante para comprender el rango de intensidad exacto asociado con cada código (por ejemplo, Código A: 3.0-4.5 mcd, Código B: 4.5-6.0 mcd). Esto asegura la consistencia en su aplicación.

P: ¿Es necesario un diodo de protección contra inversión?

A: El LED puede soportar un voltaje inverso de 5V. Si existe alguna posibilidad de que se aplique un voltaje inverso mayor a 5V a través del LED (por ejemplo, en un circuito inductivo o si se conecta incorrectamente), se recomienda un diodo de protección contra polaridad inversa externo en paralelo con el LED (cátodo con cátodo).

11. Ejemplos Prácticos de Diseño y Uso

Ejemplo 1: Indicador de Estado Multicanal para un Router:Un router de red tiene LED de estado para Energía, Internet, Wi-Fi y Ethernet. Usando el LTL2F7JGDNN (Verde) para energía e internet, y el LTL2F7JEDNN (Rojo) para parpadeo de actividad, todos excitados directamente desde los pines GPIO del procesador principal (3.3V) con resistencias en serie de 470Ω. El ángulo de visión de 60 grados asegura la visibilidad desde el otro lado de una habitación. La baja corriente de 2mA por LED minimiza la carga total en el riel de alimentación del procesador.

Ejemplo 2: Advertencia de Batería Baja en un Dispositivo Portátil:En un medidor de mano, un LED LTL1CHJFDNN (Ámbar) está conectado a un circuito comparador que monitorea el voltaje de la batería. Cuando el voltaje cae por debajo de un umbral, la salida del comparador se pone en alto, encendiendo el LED. El bajo consumo de corriente (2mA) añade una carga mínima a la batería ya agotada, extendiendo el tiempo útil de advertencia.

Ejemplo 3: Retroiluminación para un Panel de Interruptores de Membrana:La serie LTL2R3Jx con su ángulo de visión de 45 grados y mayor intensidad es adecuada para iluminación lateral de una tecla de membrana translúcida pequeña. El haz más estrecho puede dirigirse de manera más efectiva hacia la guía de luz, proporcionando una iluminación uniforme con menor pérdida óptica en comparación con un LED de ángulo más amplio.

12. Principio de Funcionamiento

Estos LED se basan en material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP). Cuando se aplica un voltaje directo que excede el voltaje de banda prohibida del material (aproximadamente 1.8-2.4V), los electrones y huecos se inyectan en la región activa de la unión semiconductor. Su recombinación libera energía en forma de fotones (luz). El color específico de la luz está determinado por la energía de la banda prohibida de la aleación de AlInGaP, que se controla durante el proceso de crecimiento del cristal ajustando las proporciones de Aluminio, Indio, Galio y Fósforo. Una lente de epoxi difusa encapsula el dado semiconductor. Esta lente contiene partículas de dispersión que aleatorizan la dirección de la luz emitida, transformando la emisión inherentemente direccional del pequeño dado en un ángulo de visión amplio y uniforme adecuado para aplicaciones de indicador.

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LED de baja corriente y alta eficiencia como estos está impulsado por varias tendencias perdurables en la electrónica:

• Miniaturización e Integración:A medida que los dispositivos se reducen, el espacio y la energía disponibles para indicadores disminuyen. Los LED que funcionan bien con corrientes inferiores a 5mA son esenciales.
• Internet de las Cosas (IoT) y Recolección de Energía:Para sensores IoT sin batería o alimentados por pilas de botón, cada microamperio cuenta. Optimizar los LED indicadores para un consumo de corriente mínimo extiende directamente la vida operativa del dispositivo.
• Avances en Materiales:Las mejoras continuas en el crecimiento epitaxial y el diseño de chips de AlInGaP e InGaN (para azul/verde/blanco) continúan ampliando los límites de la eficiencia (más salida de luz por mA de corriente) y la fiabilidad.
• Estandarización:Existe una tendencia hacia un binning más estricto y una caracterización más detallada en múltiples niveles de corriente, dando a los diseñadores una mayor predictibilidad en sus diseños ópticos.

Aunque los encapsulados de dispositivo de montaje superficial (SMD) dominan los nuevos diseños, los LED through hole como estos siguen siendo relevantes para prototipos, uso de aficionados, reparaciones y aplicaciones que requieren mayor robustez mecánica o un montaje manual más fácil.