LED SMD de Montaje Inverso Naranja 611nm - Paquete EIA - 30mA - 75mW - Hoja de Datos en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un Diodo Emisor de Luz (LED) de montaje superficial (SMD) de alto brillo y montaje inverso. El dispositivo utiliza un chip semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP), reconocido por su eficiencia y rendimiento en el espectro de longitudes de onda naranja-rojo. El LED está encapsulado en un paquete estándar conforme a EIA con una lente transparente, diseñado para aplicaciones que requieren una iluminación naranja fiable y consistente. Sus principales ventajas de diseño incluyen la compatibilidad con sistemas automatizados de montaje pick-and-place y la idoneidad para procesos de soldadura por refusión infrarroja (IR) a alta temperatura, lo que lo hace ideal para la fabricación electrónica moderna y en volumen.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

.1 Absolute Maximum Ratings

Los límites operativos del dispositivo se definen a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Superar estos valores puede causar daños permanentes.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el dispositivo puede disipar de forma segura en forma de calor.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):80 mA. Esta corriente solo es permisible en condiciones pulsadas, específicamente con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1ms, permitiendo breves destellos de alta intensidad.
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA. Esta es la corriente máxima recomendada para operación continua en CC, que define el punto de operación estándar para las mediciones de intensidad luminosa.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Aplicar un voltaje inverso más allá de este límite puede romper la unión PN del LED.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-55°C a +85°C. El dispositivo está clasificado para una resistencia a temperatura de grado industrial.
• Temperatura Pico de Soldadura por Reflujo IR:260°C durante un máximo de 10 segundos, cumpliendo con los requisitos de montaje sin plomo (Pb-free).

2.2 Características Electro-Ópticas

Los parámetros clave de rendimiento se miden a Ta=25°C con una corriente directa (I_F) de 20 mA, salvo que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (I_V):Varía desde un mínimo de 45.0 mcd hasta un valor típico de 90.0 mcd. La intensidad se mide utilizando un sensor filtrado para igualar la curva de respuesta del ojo humano fotópico (CIE).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados. Este amplio ángulo de visión, definido como el ángulo total donde la intensidad cae a la mitad de su valor axial, indica un patrón de emisión Lambertiano o casi Lambertiano, adecuado para iluminación de área o indicadores que requieren una amplia visibilidad.
• Longitud de Onda de Pico (λ_P):611 nm. Esta es la longitud de onda en la que la distribución espectral de potencia alcanza su máximo.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):605 nm. Derivada de las coordenadas de cromaticidad CIE, esta longitud de onda única representa mejor el color percibido (naranja) del LED.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):17 nm. Este estrecho ancho de banda es característico de la tecnología AlInGaP, proporcionando una pureza de color saturada.
• Voltaje Directo (V_F):Típicamente 2.4 V, con un máximo de 2.4 V a I_F=20mA. Los diseñadores deben tener en cuenta esta caída de voltaje al calcular las resistencias limitadoras de corriente en serie.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10 μA a V_R=5V, lo que indica una buena calidad de la unión.
• Capacitancia (C):40 pF a un sesgo de 0V y 1 MHz. Este parámetro es relevante para aplicaciones de conmutación de alta frecuencia o multiplexación.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LED se clasifican en bins según la intensidad luminosa medida a 20mA.

• Código de Bin P:45.0 – 71.0 mcd
• Código de Bin Q:71.0 – 112.0 mcd
• Código de Bin R:112.0 – 180.0 mcd
• Código de Bin S:180.0 – 280.0 mcd

Se aplica una tolerancia de +/-15% dentro de cada bin de intensidad. La hoja de datos no especifica bins separados para longitud de onda o voltaje directo para este número de parte, lo que sugiere un control estricto sobre esos parámetros o una oferta de un solo bin.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien se hace referencia a curvas gráficas específicas que no se muestran en el texto proporcionado, se pueden inferir las relaciones típicas para estos LED, las cuales son críticas para el diseño:

• Curva I-V (Corriente-Voltaje):Exhibe la característica exponencial estándar del diodo. El voltaje directo tiene un coeficiente de temperatura negativo, lo que significa que V_Fdisminuye ligeramente a medida que aumenta la temperatura de la unión.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:La intensidad es aproximadamente proporcional a la corriente directa en el rango de operación normal, pero se saturará a corrientes muy altas debido a la caída térmica y de eficiencia.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Para los LED de AlInGaP, la intensidad luminosa generalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente (y de la unión). Esta reducción por temperatura debe considerarse en entornos de alta temperatura.
• Distribución Espectral:Una curva estrecha, similar a una Gaussiana, centrada alrededor de 611 nm (pico) con un ancho medio de 17 nm, lo que confirma su salida monocromática naranja.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete y Polaridad

El LED se ajusta a un contorno de paquete estándar EIA. Las notas dimensionales clave incluyen:

• Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros, con una tolerancia general de ±0.10 mm a menos que se especifique lo contrario.
• La designación "montaje inverso" típicamente indica que el LED se monta con su superficie emisora de luz principal mirando hacia la placa de circuito impreso (PCB), con la luz saliendo a través de una apertura o siendo reflejada. El dibujo mecánico exacto aclararía la orientación de la lente en relación con las pistas.
• La polaridad se indica en el paquete del dispositivo (por ejemplo, una marca de cátodo, una muesca o un punto) y debe alinearse correctamente con la huella en el PCB.

5.2 Diseño Recomendado de las Pistas de Soldadura

Se proporciona un patrón de pistas de soldadura sugerido para garantizar una soldadura adecuada, estabilidad mecánica y alivio térmico durante la reflusión. Seguir esta huella es crucial para prevenir el efecto "tombstoning" (el componente se levanta) o la formación de malas uniones de soldadura.

6. Guías de Montaje y Manipulación

6.1 Proceso de Soldadura

El dispositivo es totalmente compatible con procesos de soldadura por reflusión infrarroja (IR) utilizando soldadura sin plomo (Pb-free). Se proporciona un perfil de reflusión sugerido, que cumple con los estándares JEDEC.

• Precalentamiento:150–200°C durante un máximo de 120 segundos para calentar gradualmente la placa y activar el fundente.
• Temperatura Pico:Máximo 260°C. El dispositivo no debe superar esta temperatura.
• Tiempo por Encima del Líquidus:El perfil debe limitar el tiempo que el dispositivo pasa por encima del punto de fusión de la soldadura a lo necesario para una unión confiable, típicamente alrededor de 10 segundos máximo a la temperatura pico.
• Soldador Manual:Si es necesario soldar manualmente para reparación, se recomienda una temperatura máxima de la punta de 300°C con un tiempo de contacto de 3 segundos o menos, y solo una vez.

6.2 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, solo deben usarse los solventes especificados. Los agentes recomendados son alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente, con un tiempo de inmersión de menos de un minuto. Productos químicos no especificados pueden dañar la lente de epoxi o el paquete.

6.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LED son sensibles a la humedad (MSL 2a).

• Bolsa Sellada:Almacenar a ≤30°C y ≤90% HR. La vida útil es de un año cuando la bolsa barrera de humedad original con desecante no se ha abierto.
• Bolsa Abierta:Después de abrir, el ambiente de almacenamiento no debe exceder 30°C / 60% HR. Los componentes deben someterse a reflusión IR dentro de las 672 horas (28 días).
• Exposición Extendida:Para almacenamiento más allá de 672 horas fuera de la bolsa original, se debe hornear a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita de maíz" (agrietamiento del paquete durante la reflusión).

6.4 Precauciones contra la Descarga Electroestática (ESD)

Los LED son susceptibles a daños por descarga electrostática. Las precauciones de manipulación incluyen el uso de pulseras antiestáticas conectadas a tierra, guanti antiestáticos y asegurar que todo el equipo y las superficies de trabajo estén correctamente conectados a tierra.

7. Empaquetado y Pedido

• Cinta y Carrete:Los dispositivos se suministran en cinta portadora gofrada de 8 mm de ancho enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro.
• Cantidad por Carrete:3000 piezas.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):500 piezas para cantidades restantes.
• Estándares de Empaquetado:Cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481. La cinta tiene un sello de cubierta y se permite un máximo de dos bolsillos vacíos consecutivos.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED naranja es adecuado para una amplia gama de aplicaciones de indicación e iluminación, incluyendo pero no limitado a:

• Indicadores de estado en electrónica de consumo, paneles de control industrial y equipos de red.
• Retroiluminación para leyendas en interruptores, teclados o paneles de membrana.
• Iluminación interior automotriz (no crítica).
• Señalización e iluminación decorativa donde se requiera color naranja.

Aviso Importante:El dispositivo está destinado a equipos electrónicos estándar. Las aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional donde un fallo podría poner en riesgo la vida o la salud (por ejemplo, aviación, soporte vital médico, sistemas de seguridad en el transporte) requieren consulta y calificación previas.

8.2 Diseño del Circuito de Conducción

Un LED es un dispositivo controlado por corriente. Una resistencia limitadora de corriente en serie es obligatoria cuando se alimenta desde una fuente de voltaje para establecer la corriente de operación deseada y prevenir la fuga térmica. El valor de la resistencia (R_s) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R_s= (V_fuente- V_F) / I_F. Para una operación estable en función de la temperatura, se recomiendan controladores de corriente constante, especialmente para diseños que operan cerca de las especificaciones máximas o en entornos térmicos variables.

8.3 Gestión Térmica

Aunque el paquete es pequeño, gestionar la disipación máxima de potencia de 75mW es importante para la longevidad y el mantenimiento de la salida de luz. Un área de cobre adecuada en el PCB conectada a las pistas térmicas (si las hay) o a las uniones de soldadura del LED ayuda a conducir el calor lejos de la unión. Operar a corrientes más bajas que el máximo de 30mA reduce significativamente la disipación de potencia y la temperatura de la unión, extendiendo la vida operativa.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Las ventajas clave de esta plataforma específica de LED incluyen:

• Capacidad de Montaje Inverso:Ofrece flexibilidad de diseño para crear efectos ópticos específicos o lograr una instalación de bajo perfil donde la fuente de luz está oculta.
• Tecnología AlInGaP:Proporciona mayor eficiencia y mejor estabilidad térmica para colores naranja/rojo en comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP.
• Amplio Ángulo de Visión (130°):Proporciona una iluminación amplia y uniforme, ideal para indicadores de panel.
• Compatibilidad Robusta de Montaje:Certificado para colocación automatizada y perfiles estándar de reflusión IR sin plomo, reduciendo la complejidad y el costo de fabricación.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P1: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda de pico (611nm) y la longitud de onda dominante (605nm)?

R1: La longitud de onda de pico es el pico físico del espectro de luz emitido. La longitud de onda dominante es un valor calculado basado en la percepción del color humano (gráfico CIE) que mejor coincide con el tono percibido. Para LED monocromáticos como este, están cerca pero no son idénticos.

P2: ¿Puedo conducir este LED a 30mA continuamente?

R2: Sí, 30mA es la clasificación máxima de corriente directa continua en CC. Sin embargo, para una vida útil y fiabilidad óptimas, a menudo se recomienda conducirlo a una corriente más baja (por ejemplo, 20mA), ya que reduce la temperatura de la unión y el estrés.

P3: ¿Por qué existe un sistema de clasificación (binning) para la intensidad luminosa?

R3: Las variaciones en la fabricación causan ligeras diferencias en la salida de luz. El binning clasifica los LED en grupos con rendimiento similar, permitiendo a los diseñadores seleccionar un bin que cumpla con sus requisitos de brillo y garantice la consistencia entre múltiples unidades en un producto.

P4: ¿Qué tan crítica es la vida útil de 672 horas después de abrir la bolsa?

R4: Es muy importante para una soldadura confiable. Exceder este tiempo de exposición sin un ciclo de horneado puede hacer que la humedad absorbida se vaporice durante la reflusión, causando potencialmente delaminación interna o grietas en el paquete del LED.

11. Caso de Estudio de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de un Panel de Indicadores de Estado para un Router Industrial.

Un diseñador necesita múltiples LED naranjas de "Actividad" en un panel frontal. Elige este LED por su brillo, amplio ángulo de visión y compatibilidad con el montaje automatizado. El diseño utiliza una línea de alimentación de 3.3V. Apuntando a una corriente de operación estándar de 20mA, se calcula la resistencia en serie: R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 Ohmios. Se selecciona una resistencia estándar de 47 ohmios. El diseño del PCB utiliza la huella de pistas de soldadura recomendada e incluye una pequeña conexión de alivio térmico a un plano de tierra para la disipación de calor. Los LED se especifican del Código de Bin Q (71-112 mcd) para garantizar un brillo adecuado y uniforme. Las placas ensambladas pasan por un horno de reflusión sin plomo estándar utilizando el perfil conforme a JEDEC, resultando en uniones de soldadura confiables sin daño térmico a los componentes.

12. Introducción al Principio Tecnológico

Este LED se basa en material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) crecido sobre un sustrato. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión PN, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones, un proceso llamado electroluminiscencia. La proporción específica de aluminio, indio y galio en la red cristalina determina la energía del bandgap, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida, en este caso, naranja (~605-611 nm). La lente de epoxi transparente encapsula el chip, proporcionando protección mecánica, dando forma al haz de salida de luz (ángulo de visión de 130°) y mejorando la eficiencia de extracción de luz.

13. Tendencias y Evolución de la Industria

La tendencia en los LED indicadores SMD continúa hacia una mayor eficiencia (más salida de luz por unidad de entrada eléctrica), una mejor consistencia de color a través de un binning más estricto y una mayor fiabilidad bajo condiciones de soldadura y operación a mayor temperatura. También hay un impulso hacia la miniaturización manteniendo o aumentando el rendimiento óptico. Además, la integración con electrónica a bordo (como resistencias limitadoras de corriente incorporadas o CI controladores) en paquetes más avanzados se está volviendo más común para simplificar el diseño. El uso de AlInGaP para colores naranja/rojo/ámbar sigue siendo la tecnología de alto rendimiento dominante, aunque la investigación continua en nuevos materiales como las perovskitas puede ofrecer alternativas en el futuro.