Hoja de Datos de LED SMD 0603 Azul - Dimensiones 1.6x0.8x0.6mm - Voltaje 2.8-3.8V - Potencia 76mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas de un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) en el tamaño de encapsulado 0603. El dispositivo presenta una lente transparente y utiliza una estructura semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) para emitir luz azul. Está diseñado para procesos de ensamblaje automatizado y es compatible con diversas técnicas de soldadura por reflujo, lo que lo hace adecuado para la fabricación de electrónica de alto volumen.

1.1 Características y Ventajas Principales

El LED se caracteriza por varias características clave que mejoran su usabilidad y fiabilidad en aplicaciones electrónicas modernas. Cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), clasificándolo como un producto ecológico. Los componentes se suministran en cinta estándar de la industria de 8 mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, facilitando la compatibilidad con equipos automáticos de pick-and-place. Este estándar de embalaje garantiza un manejo eficiente y reduce el riesgo de daños durante el proceso de ensamblaje. El dispositivo también está diseñado para soportar los perfiles térmicos de los procesos de soldadura por reflujo por infrarrojos (IR) y por fase de vapor, comunes en líneas de ensamblaje sin plomo (Pb-free). Su encapsulado cumple con los estándares EIA (Alianza de Industrias Electrónicas), y sus características eléctricas son compatibles con los niveles de excitación de circuitos integrados (IC) estándar.

1.2 Aplicaciones Objetivo y Mercado

Este LED SMD azul está destinado a su uso en una amplia gama de equipos electrónicos ordinarios. Las aplicaciones típicas incluyen indicadores de estado, retroiluminación para pantallas pequeñas, iluminación de paneles y luces decorativas en electrónica de consumo, equipos de automatización de oficinas, dispositivos de comunicación y electrodomésticos. Su factor de forma pequeño y su fiabilidad lo convierten en un componente versátil para diseñadores que buscan soluciones de iluminación compactas y eficientes. Es importante señalar que este LED no está específicamente clasificado para aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional donde un fallo podría poner en peligro vidas o la salud, como en aviación, sistemas médicos de soporte vital o controles de transporte críticos para la seguridad. Para tales aplicaciones, es necesaria la consulta con el fabricante para productos especializados.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Una comprensión exhaustiva de los parámetros eléctricos y ópticos es crucial para un diseño de circuito exitoso y una operación confiable.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se recomienda operar el LED en condiciones que excedan estos valores. Los valores máximos absolutos se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Disipación de Potencia (Pd):76 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar como calor.
• Corriente Directa de Pico (I_F(pico)):100 mA. Esta corriente solo puede aplicarse en condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1 ms. Exceder esto en operación de corriente continua (DC) causará daños.
• Corriente Directa Continua (I_F):20 mA. Esta es la corriente directa continua recomendada para operación normal.
• Derating (Reducción de Carga):La corriente directa continua máxima permitida disminuye linealmente por encima de 50°C de temperatura ambiente a una tasa de 0.25 mA por °C. Esto es crítico para la gestión térmica.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Aplicar un voltaje inverso superior a este puede dañar la unión del LED. La hoja de datos señala explícitamente que la operación con voltaje inverso no puede ser continua.
• Rango de Temperatura de Operación:-20°C a +80°C. Se garantiza que el dispositivo funcione dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-30°C a +100°C.
• Condiciones de Soldadura:El LED puede soportar soldadura por ola a 260°C durante 5 segundos, reflujo por IR a 260°C durante 5 segundos y reflujo por fase de vapor a 215°C durante 3 minutos.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a Ta=25°C e I_F=20mA, a menos que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (I_V):28.0 a 180.0 mcd (mililumen). El amplio rango indica que el dispositivo está disponible en diferentes lotes de brillo (ver Sección 3). La medición se realiza con un filtro que aproxima la curva de respuesta fotópica del ojo CIE.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad medida en el eje central (0°). Un ángulo de visión amplio es típico para LEDs con lente transparente, no difusa.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):468 nm. Esta es la longitud de onda en la que la distribución espectral de potencia es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):465.0 a 475.0 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que define el color de la luz, derivada del diagrama de cromaticidad CIE.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):25 nm. Esto indica el ancho de banda espectral; un valor más pequeño indicaría una fuente de luz más monocromática.
• Voltaje Directo (V_F):2.80 a 3.80 V. La caída de voltaje a través del LED cuando se excita a 20mA. Este parámetro también se clasifica en lotes (ver Sección 3).
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (máx.). La corriente de fuga cuando se aplica un voltaje inverso de 5V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LEDs se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de uniformidad de color y brillo en su aplicación.

3.1 Clasificación por Voltaje Directo

Los LEDs se categorizan por su voltaje directo (V_F) a 20mA. Los códigos de lote (D7 a D11) representan rangos de voltaje con una tolerancia de ±0.1V dentro de cada lote. Por ejemplo, el lote D8 incluye LEDs con V_Fentre 3.00V y 3.20V. Seleccionar LEDs del mismo lote de voltaje puede ayudar a lograr una distribución de corriente más uniforme cuando se conectan múltiples LEDs en paralelo.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa

Este es un lote crítico para la consistencia del brillo. Los lotes (N, P, Q, R) definen valores mínimos y máximos de intensidad luminosa, cada uno con una tolerancia de ±15%. El lote N cubre 28.0-45.0 mcd, mientras que el lote R cubre el rango de mayor brillo de 112.0-180.0 mcd. Usar LEDs del mismo lote de intensidad es esencial para aplicaciones donde la uniformidad del brillo percibido es importante.

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Esta clasificación garantiza la consistencia del color. Los dos lotes, AC (465.0-470.0 nm) y AD (470.0-475.0 nm), tienen una tolerancia ajustada de ±1 nm. El lote AC representa un azul ligeramente más corto y puro, mientras que el lote AD es un azul ligeramente más largo y verdoso. La selección consistente de longitud de onda es clave para aplicaciones de indicadores críticas en color o al mezclar colores.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien la hoja de datos hace referencia a curvas características típicas, los datos proporcionados permiten analizar las tendencias de rendimiento.

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

Basado en el rango V_Fespecificado de 2.8-3.8V a 20mA, el LED exhibe una curva I-V exponencial característica de un diodo. El voltaje directo tiene un coeficiente de temperatura negativo, lo que significa que disminuye ligeramente a medida que aumenta la temperatura de la unión para una corriente dada.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La intensidad luminosa es aproximadamente proporcional a la corriente directa en el rango de operación normal (hasta 20mA). Sin embargo, la eficiencia puede disminuir a corrientes muy altas debido al aumento de la temperatura de la unión y otros efectos no lineales. La especificación de reducción de carga (derating) por encima de 50°C está directamente relacionada con la gestión de este efecto térmico para mantener la salida de luz y la longevidad.

4.3 Distribución Espectral

Con una longitud de onda pico de 468 nm y un rango de longitud de onda dominante de 465-475 nm, el LED emite en la región azul del espectro visible. El ancho medio espectral de 25 nm indica una banda de emisión relativamente estrecha, característica de los LEDs azules basados en InGaN.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED utiliza la huella estándar de la industria del encapsulado 0603, que nominalmente mide 1.6 mm de longitud, 0.8 mm de ancho y 0.6 mm de altura. Todas las tolerancias dimensionales son ±0.10 mm a menos que se especifique lo contrario. El encapsulado tiene una lente de epoxi transparente.

5.2 Identificación de Polaridad y Diseño de Pads

El cátodo está típicamente marcado, a menudo por un tinte verde en el lado correspondiente del encapsulado o una muesca en el bolsillo de la cinta del carrete. La hoja de datos incluye dimensiones sugeridas para las almohadillas de soldadura (pads) para garantizar una unión de soldadura confiable y una alineación adecuada durante el reflujo. Seguir estas recomendaciones del patrón de pistas (land pattern) es esencial para un buen rendimiento de soldadura y estabilidad mecánica.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfiles de Soldadura por Reflujo

La hoja de datos proporciona dos perfiles de reflujo por infrarrojos (IR) sugeridos: uno para proceso normal (estaño-plomo) y otro para proceso sin plomo (Pb-free) utilizando pasta de soldadura SnAgCu. El perfil sin plomo típicamente tiene una temperatura pico más alta (hasta 260°C) pero un tiempo por encima del líquido similar. La adherencia a estos perfiles es crítica para prevenir daños térmicos en el epoxi del LED o en el chip semiconductor.

6.2 Limpieza y Almacenamiento

Si se requiere limpieza después de la soldadura, solo deben usarse solventes especificados como alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Productos químicos no especificados pueden dañar el encapsulado. Para el almacenamiento, los LEDs retirados de su bolsa original de barrera de humedad deben someterse a reflujo dentro de una semana. Para un almacenamiento más prolongado fuera del embalaje original, deben almacenarse en un ambiente seco (por ejemplo, con desecante) y pueden requerir un proceso de horneado (por ejemplo, 60°C durante 24 horas) antes del ensamblaje para eliminar la humedad absorbida y prevenir el efecto "palomita de maíz" (popcorning) durante el reflujo.

7. Información de Embalaje y Pedido

Los LEDs se suministran en cinta portadora gofrada de 8 mm de ancho enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete contiene 3000 piezas. Las especificaciones de la cinta y el carrete cumplen con ANSI/EIA 481-1-A-1994. Los bolsillos vacíos en la cinta se sellan con una cinta de cubierta. El número máximo de componentes faltantes consecutivos (skips) permitido es de dos. Para cantidades menores a un carrete completo, se especifica una cantidad mínima de embalaje de 500 piezas para lotes restantes.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Diseño del Circuito de Excitación

Los LEDs son dispositivos operados por corriente. El método más confiable para excitar múltiples LEDs es usar una resistencia limitadora de corriente en serie para cada LED (Modelo de Circuito A en la hoja de datos). Esto garantiza un brillo uniforme a pesar de las variaciones en el voltaje directo (V_F) de los LEDs individuales. No se recomienda conectar múltiples LEDs directamente en paralelo sin resistencias individuales (Modelo de Circuito B), ya que pequeñas diferencias en V_Fpueden causar un desequilibrio significativo de corriente, lo que lleva a un brillo desigual y una posible sobrecorriente en el LED con el V_F.

más bajo.

8.2 Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

El LED es sensible a las descargas electrostáticas. Para prevenir daños por ESD durante el manejo y el ensamblaje, son obligatorias las siguientes precauciones: el personal debe usar pulseras con conexión a tierra o guantes antiestáticos; todos los puestos de trabajo, equipos y estanterías de almacenamiento deben estar correctamente conectados a tierra; y se recomienda el uso de ionizadores para neutralizar las cargas estáticas en el entorno de trabajo.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías de LED más antiguas, este LED azul basado en InGaN ofrece alta eficiencia y brillo en un encapsulado miniatura 0603. Su compatibilidad con procesos de reflujo sin plomo y de alta temperatura lo alinea con las regulaciones ambientales modernas y las tendencias de fabricación. La disponibilidad de lotes eléctricos y ópticos ajustados permite aplicaciones de alta precisión donde la consistencia es primordial. El amplio ángulo de visión de 130 grados lo hace adecuado para aplicaciones que requieren una iluminación amplia en lugar de un haz enfocado.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo excitar este LED directamente con 3.3V?

R: Posiblemente, pero no de manera confiable. El voltaje directo varía de 2.8V a 3.8V. A 3.3V, un LED del lote D11 (3.6-3.8V) puede no encenderse en absoluto, mientras que uno del lote D7 (2.8-3.0V) estaría severamente sobreexcitado. Siempre use una resistencia en serie para establecer la corriente precisamente a 20mA (o menos), independientemente del voltaje de suministro.

P: ¿Por qué hay un rango tan amplio en la intensidad luminosa (28 a 180 mcd)?

R: Esta es la dispersión total de la producción. Para un pedido específico, usted selecciona un lote (N, P, Q, R) para obtener un rango mucho más ajustado. Este proceso de clasificación (binning) garantiza que reciba LEDs con un brillo consistente para su proyecto.

P: ¿Cómo logro un color uniforme en mi producto?

R: Solicite LEDs del mismo lote de Longitud de Onda Dominante (ya sea AC o AD). Mezclar lotes puede resultar en tonos de azul visiblemente diferentes.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

1. Escenario: Diseñar un panel indicador de estado con 10 LEDs azules.Requisito de Brillo:

2. Decida el brillo requerido. Para un entorno con mucha luz ambiental, seleccione el lote Q o R (71-180 mcd). Para un entorno tenue, el lote N o P puede ser suficiente.Consistencia de Color:

3. Especifique un solo lote de Longitud de Onda Dominante (por ejemplo, AC) para garantizar que todos los indicadores sean del mismo tono de azul.Diseño del Circuito:_{Use una fuente de alimentación de 5V. Calcule la resistencia en serie para cada LED: R = (V}suministro_F- V_F) / I_F. Usando el peor caso de V_Fde su lote de voltaje seleccionado (por ejemplo, máximo de D9 de 3.4V), R = (5V - 3.4V) / 0.020A = 80 Ohmios. Use el valor estándar más cercano (82 Ohmios). Esto garantiza que ningún LED exceda los 20mA incluso si su V

4. está en el extremo inferior del lote.Diseño de Placa (Layout):

5. Siga el diseño de pads sugerido en la hoja de datos para una soldadura confiable.Ensamblaje:

Siga el perfil de reflujo sin plomo recomendado si es aplicable. Almacene los carretes abiertos en un gabinete seco si no se usan inmediatamente.

12. Introducción al Principio de Operación

Este LED se basa en una heteroestructura semiconductor hecha de Nitruro de Galio e Indio (InGaN). Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan. Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación InGaN determina la energía de la banda prohibida, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida. Para la emisión azul, se requiere un material con una banda prohibida relativamente ancha (~2.7 eV). La lente de epoxi transparente sirve para proteger el chip semiconductor y dar forma a la salida de luz, resultando en el amplio ángulo de visión.

13. Tendencias y Avances Tecnológicos