LED SMD de Emisión Lateral Naranja 5A - Ultrabrillante AlInGaP - Voltaje Inverso 5V - Potencia 75mW - Hoja Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un Diodo Emisor de Luz (LED) de alto rendimiento de Montaje Superficial (SMD) de emisión lateral. El dispositivo utiliza un chip semiconductor ultrabrillante de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para producir luz naranja. Está diseñado con un encapsulado de lente transparente, ofreciendo un amplio ángulo de visión adecuado para diversas aplicaciones de indicación y retroiluminación donde se requiere emisión lateral. El producto cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), clasificándolo como un producto ecológico. Su diseño es compatible con equipos automáticos estándar de pick-and-place y procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), lo que lo hace ideal para fabricación en gran volumen. Los LEDs se suministran en cinta de 8mm montada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, adhiriéndose al empaquetado estándar EIA (Alianza de Industrias Electrónicas).

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los valores máximos absolutos definen los límites 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 operación.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar como calor sin degradar el rendimiento o causar fallos.
• Corriente Directa Continua (IF):30 mA DC. La máxima corriente en estado estacionario que puede aplicarse de forma continua.
• Corriente Directa de Pico:80 mA. Esto es permisible solo bajo condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1ms. Exceder la corriente DC nominal en modo pulsado permite un brillo instantáneo más alto.
• Voltaje Inverso (VR):5 V. El voltaje máximo que puede aplicarse en la dirección de polarización inversa a través del LED. Exceder esto puede causar ruptura de la unión.
• Umbral de Descarga Electroestática (ESD) (HBM):1000 V (Modelo de Cuerpo Humano). Esto indica la sensibilidad del dispositivo a la electricidad estática; son obligatorios los procedimientos de manejo ESD adecuados.
• Rango de Temperatura de Operación:-30°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente en el que el LED está diseñado para funcionar correctamente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +85°C. El rango de temperatura para un almacenamiento seguro cuando el dispositivo no está energizado.
• Condición de Soldadura por Reflujo Infrarrojo:Temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos. Esto define el perfil térmico que el encapsulado puede soportar durante el ensamblaje.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden a Ta=25°C y definen el rendimiento típico del LED bajo condiciones normales de operación. La corriente de prueba (IF) para la mayoría de los parámetros ópticos es de 5 mA.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 11.2 milicandelas (mcd) hasta un valor típico de 71.0 mcd a 5 mA. La intensidad se mide utilizando un sensor filtrado para coincidir con la curva de respuesta fotópica (ojo humano) (CIE).
• Ángulo de Visión (2θ1/2):130 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor medido en el eje central. Un amplio ángulo de visión es característico de los LEDs de emisión lateral con lente transparente.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λP):611 nanómetros (nm). Esta es la longitud de onda a la que la potencia espectral de salida del LED está en su máximo.
• Longitud de Onda Dominante (λd):605 nm. Derivada del diagrama de cromaticidad CIE, esta es la longitud de onda única que mejor representa el color percibido (naranja) del LED para el ojo humano.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):17 nm. Este parámetro indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida, medido como el ancho total a la mitad de la intensidad máxima (FWHM).
• Voltaje Directo (VF):Entre 1.6 V (mín) y 2.3 V (máx) a IF=5mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando está conduciendo corriente.
• Corriente Inversa (IR):Máximo de 10 microamperios (μA) cuando se aplica un voltaje inverso (VR) de 5V. Es deseable una corriente inversa baja.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La intensidad luminosa de los LEDs puede variar de lote a lote. Para garantizar la consistencia para el usuario final, los dispositivos se clasifican en grupos (bins) de intensidad según el rendimiento medido a 5 mA. El código de bin define la intensidad luminosa mínima y máxima garantizada para los LEDs marcados con ese código. La tolerancia dentro de cada bin es de +/- 15%.

• Código de Bin L:11.2 mcd (Mín) a 18.0 mcd (Máx)
• Código de Bin M:18.0 mcd (Mín) a 28.0 mcd (Máx)
• Código de Bin N:28.0 mcd (Mín) a 45.0 mcd (Máx)
• Código de Bin P:45.0 mcd (Mín) a 71.0 mcd (Máx)

Este sistema permite a los diseñadores seleccionar LEDs con un rango de brillo conocido para su aplicación, ayudando a lograr una iluminación uniforme en diseños con múltiples LEDs.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien en la hoja de datos se hace referencia a curvas gráficas específicas (por ejemplo, Fig.1 para distribución espectral, Fig.6 para ángulo de visión), su comportamiento típico puede describirse en base a la física de semiconductores y las características estándar de los LEDs.

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

El material AlInGaP tiene un voltaje directo característico típicamente entre 1.6V y 2.3V a 5mA. La curva I-V es exponencial; un pequeño aumento en el voltaje directo resulta en un gran aumento en la corriente directa. Por lo tanto, se recomienda encarecidamente alimentar el LED con una fuente de corriente constante en lugar de una fuente de voltaje constante para prevenir la fuga térmica y garantizar una salida de luz estable.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La salida de luz (intensidad luminosa) es aproximadamente proporcional a la corriente directa en un rango significativo. Sin embargo, la eficiencia tiende a disminuir a corrientes muy altas debido al aumento de la generación de calor dentro del chip (efecto de caída). Operar en o por debajo de la corriente DC recomendada garantiza una eficiencia y longevidad óptimas.

4.3 Dependencia de la Temperatura

Como todos los semiconductores, el rendimiento del LED es sensible a la temperatura. A medida que aumenta la temperatura de la unión:

• Voltaje Directo (VF):Disminuye ligeramente.
• Intensidad Luminosa (Iv):Disminuye. La salida de luz de los LEDs AlInGaP tiene un coeficiente de temperatura negativo.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Puede desplazarse ligeramente, típicamente hacia longitudes de onda más largas (corrimiento al rojo) a medida que aumenta la temperatura.

Una gestión térmica adecuada en la aplicación (por ejemplo, área de cobre en el PCB suficiente para disipar calor) es crucial para mantener un rendimiento y una vida útil consistentes.

4.4 Distribución Espectral

La curva de salida espectral mostrará un pico principal en aproximadamente 611 nm (naranja-rojizo). El ancho medio de 17 nm indica un espectro de emisión relativamente estrecho en comparación con los LEDs blancos o de espectro amplio, lo cual es típico de los dispositivos monocromáticos AlInGaP.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

La hoja de datos incluye un dibujo dimensional detallado del encapsulado SMD. Las características clave incluyen la geometría de la lente de emisión lateral, la ubicación y el tamaño de los terminales de cátodo y ánodo, y la huella general del encapsulado. Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.10 mm a menos que se especifique lo contrario. El diseño de visión lateral dirige la luz paralela al plano de montaje del PCB.

5.2 Identificación de Polaridad y Diseño de Pads

El LED tiene un terminal de ánodo (+) y cátodo (-). La hoja de datos proporciona un diseño sugerido de pads de soldadura (patrón de pistas) para el diseño del PCB. Este diseño está optimizado para una soldadura confiable y estabilidad mecánica. También indica la dirección de soldadura recomendada para garantizar filetes de soldadura uniformes y prevenir el efecto "tombstoning" (que un extremo se levante del pad durante el reflujo). Seguir estas pautas es esencial para una fabricación con alto rendimiento.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de reflujo infrarrojo (IR) sugerido para procesos de soldadura sin plomo (Pb-free). Los parámetros clave de este perfil incluyen:

• Zona de Precalentamiento/Saturación:Calentamiento gradual hasta 150-200°C para activar el fundente y calentar gradualmente el conjunto, minimizando el choque térmico.
• Zona de Reflujo:La temperatura sube hasta un pico máximo de 260°C. El tiempo por encima del líquido (típicamente ~217°C para soldadura SnAgCu) y el tiempo dentro de 5°C de la temperatura máxima son críticos para la formación de la unión.
• Temperatura Máxima y Tiempo:El encapsulado no debe exceder los 260°C por más de 10 segundos. Este límite es crítico para prevenir daños en la lente de epoxi del LED y en las conexiones internas por alambre.
• Zona de Enfriamiento:Enfriamiento controlado para solidificar correctamente las uniones de soldadura.

El perfil se basa en estándares JEDEC, pero se recomienda un perfilado final a nivel de placa debido a variaciones en el diseño del PCB, la pasta de soldar y las características del horno.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, utilice un soldador con control de temperatura. La temperatura de la punta no debe exceder los 300°C, y el tiempo de soldadura por terminal debe limitarse a un máximo de 3 segundos. La soldadura manual debe realizarse solo una vez para evitar estrés térmico.

6.3 Limpieza

Si se requiere limpieza después de la soldadura, utilice solo los disolventes especificados. Sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto es aceptable. No utilice limpiadores químicos no especificados, ya que pueden dañar el material del encapsulado o la lente.

6.4 Almacenamiento y Manipulación

• Precauciones ESD:El dispositivo es sensible a la Descarga Electroestática (ESD). Utilice siempre pulseras antiestáticas, tapetes antiestáticos y equipo correctamente conectado a tierra al manipularlo.
• Sensibilidad a la Humedad:Si bien el empaquetado sellado original con desecante protege los dispositivos, una vez abierto, los LEDs deben almacenarse en un ambiente que no exceda los 30°C y el 60% de humedad relativa. Para almacenamiento prolongado fuera de la bolsa original, utilice un contenedor sellado con desecante. Si se almacenan abiertos por más de una semana, se recomienda un horneado a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de la soldadura por reflujo para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita de maíz" (agrietamiento del encapsulado durante el reflujo).

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LEDs se suministran en cinta portadora con relieve con una cinta protectora de cubierta. Las especificaciones clave incluyen:

• Ancho de la Cinta Portadora:8 mm.
• Diámetro del Carrete:7 pulgadas.
• Cantidad por Carrete:4000 piezas (carrete completo).
• Cantidad Mínima de Empaque:500 piezas para cantidades restantes.
• Sellado de Bolsillos:Los bolsillos vacíos en la cinta se sellan con cinta de cubierta.
• Lámparas Faltantes:Se permite un máximo de dos LEDs faltantes consecutivos (bolsillos vacíos) según la especificación.

El empaquetado cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481, garantizando compatibilidad con equipos de ensamblaje automático estándar.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED naranja de emisión lateral es adecuado para una variedad de aplicaciones que requieren un patrón de luz lateral amplio, incluyendo:

• Indicadores de Estado:En electrónica de consumo, paneles de control industrial y equipos de red donde un amplio ángulo de visión es beneficioso.
• Retroiluminación:Para paneles con iluminación lateral, superposiciones de interruptores de membrana o símbolos donde la luz necesita dirigirse lateralmente.
• Iluminación Interior Automotriz:Para iluminación del tablero de instrumentos o consola (sujeto a calificación específica de grado automotriz).
• Pantallas de Electrodomésticos:Indicación de encendido, modo o función en electrodomésticos.

8.2 Consideraciones de Diseño de Circuito

• Limitación de Corriente:Utilice siempre una resistencia limitadora de corriente en serie o un controlador de LED de corriente constante dedicado. El valor de la resistencia se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (Vsupply - VF) / IF. Asegúrese de que la potencia nominal de la resistencia sea suficiente (P = IF² * R).
• Protección contra Voltaje Inverso:Aunque el LED puede soportar 5V en inverso, es una buena práctica evitar aplicar cualquier polarización inversa. En circuitos de CA o bipolares, considere agregar un diodo en paralelo inverso para protección.
• Gestión Térmica:Para operar en o cerca de la corriente DC máxima, asegúrese de que el PCB proporcione un alivio térmico adecuado. Conectar los pads del LED a áreas de cobre ayuda a disipar el calor.
• Atenuación (Dimming):Para el control de brillo, la Modulación por Ancho de Pulso (PWM) es el método preferido sobre la reducción analógica de corriente, ya que mantiene una temperatura de color consistente.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Este LED naranja AlInGaP ofrece ventajas específicas:

• vs. LEDs Naranja Tradicionales (ej., GaAsP):La tecnología AlInGaP proporciona una eficiencia luminosa y brillo significativamente mayores, mejor estabilidad térmica y una vida operativa más larga.
• vs. LEDs Naranja Convertidos por Fósforo:Como semiconductor de emisión directa, ofrece un color naranja más saturado y puro (espectro estrecho a ~605 nm de longitud de onda dominante) en comparación con el espectro más amplio de los tipos convertidos por fósforo. También típicamente tiene tiempos de respuesta más rápidos.
• Encapsulado Lateral vs. de Vista Superior:El diferenciador principal es la dirección de emisión de luz. Este encapsulado está específicamente diseñado para emitir luz paralela al PCB, resolviendo desafíos de diseño donde el espacio vertical es limitado o donde se necesita iluminar una superficie lateral.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

10.1 ¿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 del color humano (gráfico CIE) que mejor representa el color que vemos. Para LEDs monocromáticos como este naranja, a menudo están cerca pero no son idénticos.

10.2 ¿Puedo alimentar este LED a 20 mA continuamente?

Sí. La corriente directa continua máxima absoluta es de 30 mA. Operar a 20 mA está dentro de las especificaciones. Recuerde recalcular el valor de la resistencia limitadora de corriente requerida en función del voltaje directo a 20 mA (que puede ser ligeramente mayor que a 5 mA).

10.3 ¿Por qué se recomienda un controlador de corriente constante?

El voltaje directo de un LED tiene un coeficiente de temperatura negativo y puede variar de una unidad a otra. Una fuente de voltaje constante con una resistencia en serie proporciona una limitación de corriente básica, pero la corriente aún puede desviarse con la temperatura. Una fuente de corriente constante garantiza una salida de luz estable y protege al LED de condiciones de sobrecorriente independientemente de las variaciones de VF.

10.4 ¿Cómo interpreto el código de bin al hacer un pedido?

El código de bin (por ejemplo, L, M, N, P) especifica el rango de intensidad luminosa garantizado a 5 mA. Para aplicaciones que requieren brillo uniforme, especifique y utilice LEDs del mismo código de bin. Para aplicaciones menos críticas, puede ser aceptable una mezcla.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Retroiluminación de un Botón Táctil Elevado en un Panel de Dispositivo Médico.La tapa del botón es opaca con un icono translúcido y se encuentra a 2 mm por encima del PCB. Un LED de vista superior brillaría hacia arriba, desperdiciando luz. Un LED de emisión lateral montado adyacente al botón puede dirigir su haz de 130 grados lateralmente hacia el borde de la tapa del botón, iluminando eficientemente el icono desde dentro. El amplio ángulo de visión garantiza una iluminación uniforme en todo el icono. El color naranja proporciona una clara indicación de "en espera" o "advertencia". El encapsulado SMD permite un ensamblaje compacto y de bajo perfil compatible con los procesos de producción automatizada y limpieza requeridos para equipos médicos.

12. Introducción al Principio Tecnológico

Este LED se basa en material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) crecido epitaxialmente sobre un sustrato. Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones y huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La proporción específica de aluminio, indio y galio en la red cristalina determina la energía de la banda prohibida, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, naranja (~605-611 nm). La característica "ultrabrillante" se logra mediante un diseño de chip avanzado y una extracción de luz eficiente del material semiconductor hacia el encapsulado. El efecto de emisión lateral se crea mediante la geometría específica de la lente moldeada que utiliza reflexión y refracción internas para redirigir la luz del chip emisor superior hacia el lateral del encapsulado.

13. Tendencias y Desarrollos de la Industria

La tendencia en LEDs indicadores y de señal continúa hacia una mayor eficiencia, encapsulados más pequeños y una mayor fiabilidad. La tecnología AlInGaP es madura pero continúa viendo mejoras incrementales en la salida de lúmenes por vatio. También hay un creciente énfasis en la clasificación de color precisa y tolerancias más estrictas para aplicaciones que requieren consistencia de color, como pantallas a todo color o grupos de instrumentos automotrices. La adopción de encapsulados laterales y de ángulo recto está aumentando con la miniaturización de la electrónica, permitiendo soluciones innovadoras de retroiluminación e indicación de estado en diseños con espacio limitado. Además, la integración con controladores a bordo (LEDs inteligentes) y una mejor compatibilidad con procesos de soldadura a alta temperatura son áreas de desarrollo en curso para satisfacer las demandas de aplicaciones automotrices e industriales avanzadas.