Hoja de Datos de LED SMD Naranja - 2.0x1.25x1.1mm - 2.5V - 75mW - Tecnología AlInGaP - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas para un LED SMD (Dispositivo de Montaje Superficial) naranja de alto brillo. El dispositivo está diseñado para procesos modernos de ensamblaje electrónico, presentando un encapsulado compacto estándar EIA adecuado para equipos de colocación automatizada. Utiliza tecnología de semiconductor AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para producir una fuente de luz naranja vibrante con alta eficiencia luminosa. El producto cumple con los estándares de fabricación ecológica y no contiene plomo de acuerdo con las directivas RoHS.

1.1 Ventajas Principales

• Compatible con Automatización:Suministrado en cinta de 8mm en carretes de 7 pulgadas, optimizado para máquinas pick-and-place de alta velocidad.
• Listo para Soldadura por Reflujo:Compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) y de fase vapor, garantizando uniones de soldadura fiables en producción masiva.
• Alto Brillo:Proporciona una intensidad luminosa típica de hasta 900 mcd a una corriente de conducción estándar de 20mA.
• Ángulo de Visión Amplio:Cuenta con un ángulo de visión de 110 grados (2θ1/2), ofreciendo una buena dispersión de la luz.
• Construcción Robusta:Diseñado para soportar los procesos estándar de montaje y limpieza de SMD.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los siguientes límites definen las condiciones más allá de las cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW a Ta=25°C. Esta es la potencia máxima que el encapsulado del LED puede disipar de forma segura en forma de calor.
• Corriente Directa en CC (IF):30 mA continua. La máxima corriente en estado estacionario que se puede aplicar.
• Corriente Directa Pico:80 mA, permitida solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms).
• Voltaje Inverso (VR):5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Rango de Temperatura de Operación:-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente para un funcionamiento fiable.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +100°C.
• Derating (Reducción de Carga):La corriente directa en CC debe reducirse linealmente en 0.46 mA por cada grado Celsius por encima de los 35°C de temperatura ambiente para evitar sobrecalentamiento.

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas a Ta=25°C bajo condiciones de prueba especificadas, estos parámetros definen el rendimiento típico.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde 450 mcd (mín.) hasta 1120 mcd (máx.), con un valor típico de 900 mcd a IF=20mA. Medida usando un sensor filtrado según la curva de respuesta fotópica del ojo CIE.
• Voltaje Directo (VF):Típicamente 2.5V, con un rango de 1.7V a 2.5V a IF=20mA. Se aplica una tolerancia de ±0.1V dentro de clasificaciones de voltaje específicas.
• Longitud de Onda Pico (λP):611 nm. La longitud de onda a la cual la emisión espectral es más fuerte.
• Longitud de Onda Dominante (λd):605 nm. La longitud de onda única percibida por el ojo humano, derivada del diagrama de cromaticidad CIE.
• Ancho Espectral a Media Altura (Δλ):15 nm. El ancho del espectro de emisión a la mitad de la intensidad pico, indicando la pureza del color.
• Corriente Inversa (IR):Máximo 100 μA a VR=5V.
• Capacitancia (C):Típica 40 pF medida a VF=0V, f=1 MHz.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar consistencia en las aplicaciones, los LEDs se clasifican en grupos de rendimiento. Se clasifican dos parámetros clave: Intensidad Luminosa y Voltaje Directo.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Unidades: mcd @ IF=20mA. Cada clasificación tiene una tolerancia de ±15%.

• U1:450.0 – 560.0 mcd
• U2:560.0 – 710.0 mcd
• V1:710.0 – 900.0 mcd
• V2:900.0 – 1120.0 mcd

3.2 Clasificación por Voltaje Directo

Unidades: V @ IF=20mA. Cada clasificación tiene una tolerancia de ±0.10V.

• 0:1.7 – 1.8 V
• 1:1.8 – 1.9 V
• 2:1.9 – 2.0 V
• 3:2.0 – 2.1 V
• 4:2.1 – 2.2 V
• 5:2.2 – 2.3 V
• 6:2.3 – 2.4 V
• 7:2.4 – 2.5 V

Los diseñadores deben seleccionar los códigos de clasificación apropiados para cumplir con los requisitos de consistencia de brillo y voltaje de su aplicación, especialmente cuando se usan múltiples LEDs en paralelo.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien las curvas gráficas específicas se referencian en la hoja de datos (Fig.1, Fig.6), sus implicaciones son críticas para el diseño.

4.1 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La salida de luz (Iv) es aproximadamente proporcional a la corriente directa (IF) dentro del rango de operación recomendado. Conducir el LED por encima de 20mA aumentará el brillo pero también generará más calor, requiriendo una cuidadosa gestión térmica y el cumplimiento de los límites absolutos máximos.

4.2 Voltaje Directo vs. Corriente Directa

La característica V-I no es lineal. El voltaje directo tiene un coeficiente de temperatura positivo, lo que significa que disminuye ligeramente a medida que aumenta la temperatura de la unión para una corriente dada.

4.3 Distribución Espectral

El espectro de emisión está centrado alrededor de 611 nm (pico) con un ancho a media altura relativamente estrecho de 15 nm, característico de la tecnología AlInGaP, proporcionando un color naranja saturado.

4.4 Consideraciones Térmicas

El factor de reducción de carga de 0.46 mA/°C por encima de 35°C es crucial para la fiabilidad. En entornos de alta temperatura ambiente o en PCBs mal diseñados, la corriente continua máxima permitida debe reducirse para evitar exceder el límite de temperatura de la unión y una depreciación acelerada del lumen.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED cumple con el contorno estándar de la industria para encapsulados SMD. Las dimensiones clave (en milímetros) definen su huella: aproximadamente 2.0mm de longitud, 1.25mm de ancho y 1.1mm de altura. Los dibujos detallados especifican el espaciado de las almohadillas, la altura del componente y la geometría de la lente.

5.2 Identificación de Polaridad

El cátodo está claramente marcado. La orientación correcta durante el montaje es esencial. Se proporciona el diseño recomendado de las almohadillas de fijación en el PCB para garantizar una soldadura adecuada y estabilidad mecánica durante el reflujo.

5.3 Embalaje en Cinta y Carrete

• Cinta:Los componentes están alojados en cinta portadora embutida de 8mm de ancho.
• Carrete:La cinta se enrolla en un carrete estándar de 7 pulgadas (178mm) de diámetro.
• Cantidad:4000 piezas por carrete completo.
• Embalaje:Cumple con las especificaciones EIA-481-1-B. Se permite un máximo de dos componentes faltantes consecutivos (bolsillos vacíos).

6. Pautas de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se recomienda un perfil de reflujo sin plomo según J-STD-020B.

• Precalentamiento:120–150°C durante un máximo de 120 segundos.
• Temperatura Pico:Máximo 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquido:Máximo 30 segundos dentro de la zona de temperatura pico.
• Son necesarias tasas controladas de calentamiento y enfriamiento para prevenir choque térmico.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual:

• Temperatura del Soldador:Máximo 300°C.
• Tiempo de Soldadura:Máximo 3 segundos por terminal.
• Esto debe realizarse solo una vez para evitar dañar el encapsulado de plástico.

6.3 Limpieza

Solo deben usarse agentes de limpieza 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 la lente de epoxi o el encapsulado.

6.4 Sensibilidad a la Humedad y Almacenamiento

Este producto está clasificado como Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) 3 según JEDEC J-STD-020.

• Bolsa Sellada:Almacenar a ≤30°C y ≤90% HR. Usar dentro de un año desde la fecha de sellado de la bolsa.
• Bolsa Abierta:Almacenar a ≤30°C y ≤60% HR. Debe soldarse dentro de las 168 horas (7 días) posteriores a la exposición a las condiciones ambientales de fábrica.
• Secado (Baking):Si la tarjeta indicadora de humedad se vuelve rosa (≥10% HR) o se excede la vida útil de 168 horas, secar a 60°C durante al menos 48 horas antes de usar. Resellar las partes no utilizadas con desecante nuevo.

7. Recomendaciones de Diseño para la Aplicación

7.1 Diseño del Circuito de Conducción

Los LEDs son dispositivos controlados por corriente. Para un rendimiento consistente:

• Resistor Limitador de Corriente:Siempre use una resistencia en serie con cada LED para establecer la corriente de operación, incluso cuando sea conducido por una fuente de corriente constante. Esto ayuda a compensar las variaciones menores en el voltaje directo de LEDs individuales (dispersión de la clasificación Vf).
• Evitar Conexión Directa en Paralelo:No se recomienda conectar múltiples LEDs directamente en paralelo sin limitación de corriente individual (Modelo de Circuito B en la hoja de datos). Pequeñas diferencias en las características del voltaje directo pueden causar un desequilibrio significativo de corriente, llevando a brillo desigual y posible sobreesfuerzo del LED con el Vf más bajo.
• Circuito Recomendado (Modelo A):Use una fuente de voltaje (Vcc), una resistencia que establece la corriente (R = (Vcc - Vf_LED) / I_LED), y el LED en serie. Repita este circuito para cada rama de LED en paralelo.

7.2 Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

El LED es sensible a las descargas electrostáticas. Se deben tomar precauciones durante el manejo y montaje:

• Los operadores deben usar pulseras conectadas a tierra o guanti antiestáticos.
• Todos los puestos de trabajo, equipos e instalaciones de almacenamiento deben estar correctamente conectados a tierra.
• Use ionizadores para neutralizar la carga estática que pueda acumularse en la lente de plástico.
• Siga los procedimientos estándar de control ESD según ANSI/ESD S20.20.

7.3 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja, un diseño adecuado del PCB mejora la longevidad:

• Use un área de cobre adecuada en el PCB conectada a las almohadillas térmicas del LED (cátodo y ánodo) para que actúe como disipador de calor.
• Asegúrese de que el LED no esté colocado cerca de otras fuentes de calor significativas.
• Adhiérase estrictamente a la curva de reducción de carga de corriente en aplicaciones de alta temperatura.

8. Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED naranja es adecuado para una amplia gama de aplicaciones que requieren un indicador o fuente de luz compacta, brillante y fiable, incluyendo pero no limitado a:

• Indicadores de Estado:Indicadores de encendido, espera, carga y fallo en electrónica de consumo, electrodomésticos y paneles de control industrial.
• Retroiluminación:Iluminación lateral para pantallas LCD pequeñas, iluminación de teclados y luces decorativas en dispositivos compactos.
• Iluminación Interior Automotriz:Indicadores del tablero, iluminación de interruptores y luces ambientales (sujeto a calificación para estándares automotrices específicos).
• Señalización y Decoración:Fuentes de luz puntuales en arreglos decorativos y señalización simple.
• Sistemas de Sensores:Como fuente de luz en optosensores y detectores de interrupción.

9. Preguntas Frecuentes (FAQ)

9.1 ¿Puedo alimentar este LED directamente desde una salida lógica de 3.3V o 5V?

No, no directamente. Siempre debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie. Por ejemplo, para conducir a 20mA desde una fuente de 5V con un Vf típico de 2.5V: R = (5V - 2.5V) / 0.020A = 125 Ohmios. Una resistencia de 120 Ohmios o 130 Ohmios sería apropiada. Sin la resistencia, fluirá una corriente excesiva, pudiendo destruir el LED.

9.2 ¿Por qué existe un sistema de clasificación para el voltaje y la intensidad?

Los procesos de fabricación causan variaciones naturales en las características del semiconductor. La clasificación agrupa los LEDs en grupos con rendimiento muy similar. Para aplicaciones donde múltiples LEDs necesitan parecer igual de brillantes (ej., una matriz), especificar la misma clasificación de intensidad (ej., V1) es crucial. De manera similar, usar LEDs de la misma clasificación de voltaje puede simplificar los cálculos de la resistencia de ajuste de corriente en circuitos paralelos.

9.3 ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda Pico y Longitud de Onda Dominante?

Longitud de Onda Pico (λP)es la longitud de onda física donde el LED emite la mayor potencia óptica.Longitud de Onda Dominante (λd)es un valor calculado basado en la percepción humana del color (gráfico CIE); es la longitud de onda única que mejor coincide con el color que realmente vemos. Para LEDs monocromáticos como este naranja, a menudo están cerca pero no son idénticas.

9.4 ¿Qué tan crítica es la vida útil de 168 horas después de abrir la bolsa barrera de humedad?

Muy crítica para componentes MSL 3. La exposición más allá de este tiempo permite que la humedad se absorba en el encapsulado de plástico. Durante la soldadura por reflujo, esta humedad puede expandirse rápidamente en vapor, causando delaminación interna, agrietamiento ("popcorning") o fallo en las uniones de alambre. Si se excede el tiempo, el secado es obligatorio para eliminar la humedad.

10. Introducción Tecnológica y Tendencias

10.1 Tecnología AlInGaP

Este LED se basa en material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) crecido sobre un sustrato transparente. Esta tecnología es particularmente eficiente en las regiones de longitud de onda roja, naranja, ámbar y amarilla, ofreciendo mayor brillo y mejor estabilidad térmica en comparación con tecnologías más antiguas como el Fosfuro de Arseniuro de Galio (GaAsP). El uso de un sustrato transparente permite que más luz escape del chip, mejorando la eficiencia cuántica externa.

10.2 Tendencias de la Industria

La tendencia general en los LEDs SMD es hacia:

• Mayor Eficiencia:Más lúmenes o milicandelas por vatio, reduciendo el consumo de energía y la carga térmica.
• Miniaturización:Tamaños de encapsulado más pequeños (ej., 0402, 0201) para diseños de PCB de alta densidad manteniendo o mejorando la salida de luz.
• Mayor Fiabilidad:Materiales y técnicas de encapsulado mejorados para extender la vida operativa, especialmente en condiciones de alta temperatura y humedad.
• Clasificación Más Estrecha:Clasificación más precisa para proporcionar a los diseñadores componentes con color y brillo extremadamente consistentes, esencial para aplicaciones como pantallas a color completas e iluminación automotriz.
• Integración:Crecimiento de módulos LED que incorporan CI controladores, componentes de protección y óptica en un solo encapsulado, simplificando el diseño del producto final.