Hoja de Datos de LED SMD 0603 Azul - Dimensiones 1.6x0.8x0.8mm - Voltaje 2.8-3.8V - Potencia 80mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un Diodo Emisor de Luz (LED) de montaje superficial (SMD) en un tamaño de encapsulado estándar 0603. El dispositivo emite luz azul utilizando un material semiconductor de Nitruro de Galio e Indio (InGaN). Está diseñado para procesos de ensamblaje automatizado y es compatible con soldadura por reflujo infrarrojo, lo que lo hace adecuado para la fabricación de electrónica de alto volumen.

1.1 Características y Ventajas Principales

El LED ofrece varias características clave que mejoran su usabilidad y fiabilidad en diseños electrónicos modernos. Cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), clasificándolo como un producto ecológico. El componente se suministra en cinta estándar de la industria de 8 mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, facilitando el manejo eficiente por equipos automáticos pick-and-place. Su diseño es compatible con C.I. (Circuitos Integrados), permitiendo una integración directa en circuitos digitales y analógicos.

1.2 Aplicaciones Destinadas

Este LED está destinado para su uso en equipos electrónicos generales. Las aplicaciones típicas incluyen indicadores de estado, retroiluminación para pantallas pequeñas, iluminación de paneles e iluminación decorativa en electrónica de consumo, dispositivos de comunicación y equipos de oficina. Su factor de forma pequeño y fiabilidad lo convierten en una opción versátil para diseños con limitaciones de espacio.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Todos los parámetros se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C a menos que se indique lo contrario. Comprender estos parámetros es crucial para un diseño de circuito adecuado y garantizar un rendimiento a largo plazo.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No están destinados para operación continua.

• Disipación de Potencia (Pd):80 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar como calor.
• Corriente Directa de Pico (IFP):100 mA. Esta es la corriente instantánea máxima permitida, típicamente especificada en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para evitar el sobrecalentamiento.
• Corriente Directa en CC (IF):20 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para una operación confiable.
• Rango de Temperatura de Operación:-40°C a +85°C. Se garantiza que el dispositivo funcione dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +100°C. El dispositivo puede almacenarse sin degradación dentro de estos límites.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos bajo condiciones de prueba especificadas.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde 140 mcd (mínimo) hasta 450 mcd (máximo) a una corriente directa (IF) de 20 mA. La intensidad se mide utilizando un sensor filtrado para igualar la respuesta fotópica del ojo humano (curva CIE).
• Ángulo de Visión (2θ1/2):120 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 ángulo de visión amplio como este proporciona una iluminación difusa y extensa.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λP):468 nm (típico). Esta es la longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida es más alta.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Varía de 465 nm a 475 nm a IF=20mA. 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 de Línea Espectral (Δλ):25 nm (típico). Este parámetro indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida.
• Voltaje Directo (VF):Varía desde 2.8 V (mínimo) hasta 3.8 V (máximo) a IF=20mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando conduce corriente.
• Corriente Inversa (IR):10 μA (máximo) a un Voltaje Inverso (VR) de 5V. El dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa; este parámetro es solo para caracterización de corriente de fuga.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican en lotes de rendimiento basados en parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar piezas que cumplan requisitos específicos de uniformidad de color y brillo en su aplicación.

3.1 Clasificación por Voltaje Directo

Los lotes se etiquetan de D7 a D11, cada uno cubriendo un rango de 0.2V desde 2.8V hasta 3.8V a 20mA. La tolerancia dentro de cada lote es de ±0.1V. Seleccionar LED del mismo lote de voltaje ayuda a mantener un reparto de corriente uniforme cuando se conectan múltiples LED en paralelo.

1.3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los lotes se etiquetan R2, S1, S2, T1 y T2. La intensidad varía desde 140 mcd (R2 min) hasta 450 mcd (T2 max) a 20mA. La tolerancia en cada lote de intensidad es de ±11%. Esta clasificación es crítica para aplicaciones que requieren niveles de brillo consistentes en múltiples indicadores.

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Los lotes se etiquetan AC (465-470 nm) y AD (470-475 nm). La tolerancia para cada lote es de ±1 nm. Esto asegura un control muy estricto sobre el color azul percibido, lo cual es importante para la coincidencia de color en matrices de múltiples LED o sistemas de retroiluminación.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque se hace referencia a gráficos específicos en la hoja de datos (ej., Fig.1, Fig.5), las curvas típicas para estos dispositivos proporcionan información esencial para el diseño.

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

La relación es exponencial. Un pequeño aumento en el voltaje más allá del umbral conduce a un gran aumento en la corriente. Por lo tanto, los LED deben ser alimentados por una fuente limitada en corriente, no por una fuente de voltaje constante, para evitar la fuga térmica y la destrucción.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La intensidad luminosa es aproximadamente proporcional a la corriente directa. Sin embargo, la eficiencia puede disminuir a corrientes muy altas debido al aumento de la generación de calor dentro de la unión semiconductor.

4.3 Distribución Espectral

El espectro de luz emitida se centra alrededor de la longitud de onda pico (468 nm típico) con un ancho medio característico. La longitud de onda dominante determina el tono percibido. Las variaciones en la fabricación y la corriente de alimentación pueden causar ligeros cambios en estas características espectrales.

4.4 Dependencia de la Temperatura

El rendimiento del LED es sensible a la temperatura. Típicamente, el voltaje directo disminuye al aumentar la temperatura de la unión, mientras que la intensidad luminosa también disminuye. Operar el LED dentro de su rango de temperatura especificado es vital para mantener el rendimiento y la longevidad.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Dispositivo

El LED cumple con la huella estándar del encapsulado EIA 0603. Las dimensiones clave incluyen una longitud del cuerpo de aproximadamente 1.6 mm, un ancho de 0.8 mm y una altura de 0.8 mm. Se deben consultar los dibujos mecánicos detallados para el diseño preciso de las almohadillas y las tolerancias de colocación, que son típicamente de ±0.2 mm.

5.2 Identificación de Polaridad

El cátodo está típicamente marcado, a menudo por un tinte verde en el lado correspondiente de la lente o una muesca en el encapsulado. La orientación correcta de la polaridad es obligatoria durante el ensamblaje para garantizar el funcionamiento adecuado.

5.3 Diseño Recomendado de Almohadillas en PCB

Se recomienda un patrón de soldadura ligeramente más grande que la huella del dispositivo para garantizar una unión de soldadura confiable. La hoja de datos proporciona un diagrama de diseño de almohadillas específico optimizado para procesos de soldadura por reflujo infrarrojo o por fase de vapor, lo que ayuda a prevenir el efecto "tombstoning" (el componente se levanta sobre un extremo) durante el reflujo.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El dispositivo es compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo. Se sugiere un perfil de soldadura sin plomo conforme a J-STD-020B. Los parámetros clave incluyen una temperatura de precalentamiento de 150-200°C, una temperatura máxima del cuerpo que no exceda los 260°C, y un tiempo por encima del líquido (TAL) adaptado a la pasta de soldadura específica. El tiempo total de precalentamiento debe limitarse a un máximo de 120 segundos.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, utilice un soldador con una temperatura que no exceda los 300°C. El tiempo de soldadura debe limitarse a un máximo de 3 segundos por almohadilla, y esto debe realizarse solo una vez para minimizar el estrés térmico en el componente.

6.3 Almacenamiento y Manipulación

Embalaje Sin Abrir:Almacenar a ≤30°C y ≤70% de Humedad Relativa (HR). La vida útil en la bolsa antihumedad con desecante es de un año.
Embalaje Abierto:Para componentes expuestos al aire ambiente, las condiciones de almacenamiento no deben exceder los 30°C y el 60% de HR. Se recomienda encarecidamente completar el proceso de reflujo IR dentro de las 168 horas (7 días) posteriores a la apertura de la bolsa. Para un almacenamiento más prolongado fuera del embalaje original, almacenar en un recipiente sellado con desecante o en una atmósfera de nitrógeno. Los componentes almacenados más allá de 168 horas deben secarse a aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita de maíz" (agrietamiento del encapsulado debido a la rápida expansión del vapor durante el reflujo).

6.4 Limpieza

Si se requiere limpieza de la placa ensamblada, 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 la lente de epoxi o el encapsulado.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora en relieve de 8 mm de ancho enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete contiene 2000 piezas. Los bolsillos de la cinta están sellados con una cinta protectora superior. El embalaje sigue las especificaciones ANSI/EIA-481. Para cantidades menores a un carrete completo, se aplica una cantidad mínima de embalaje de 500 piezas para lotes restantes.

7.2 Garantía de Calidad en la Cinta

El número máximo de componentes faltantes consecutivos (bolsillos vacíos) en un carrete es de dos, garantizando consistencia para los alimentadores automáticos.

8. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

8.1 Método de Alimentación

Un LED es un dispositivo operado por corriente. Para garantizar un brillo uniforme, especialmente al conectar múltiples LED en paralelo, cada LED debe ser alimentado por su propia resistencia limitadora de corriente. Alimentar LED en serie con una fuente de corriente constante es a menudo un método más confiable para lograr una intensidad uniforme, ya que la misma corriente fluye a través de todos los dispositivos en la cadena.

8.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja (80mW máx.), un diseño adecuado del PCB puede ayudar en la disipación de calor. Asegure un área de cobre adecuada conectada a las almohadillas térmicas (si las hay) o a las trazas del cátodo/ánodo para actuar como disipador de calor, especialmente cuando se opera a altas temperaturas ambientales o cerca de la corriente máxima.

8.3 Protección Eléctrica

Considere añadir diodos de supresión de voltaje transitorio (TVS) u otros circuitos de protección si el LED está conectado a líneas susceptibles a picos de voltaje o descargas electrostáticas (ESD). El LED tiene un bajo voltaje de ruptura inversa y puede dañarse fácilmente por polarización inversa o condiciones de sobretensión.

9. Preguntas Frecuentes (FAQ)

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

No. Debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie. El valor de resistencia requerido (R) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, donde Vcc es su voltaje de alimentación (ej., 5V), VF es el voltaje directo del LED (use el valor máximo del lote, ej., 3.8V), e IF es su corriente directa deseada (ej., 20mA). Ejemplo: R = (5V - 3.8V) / 0.02A = 60 Ohmios. Siempre elija el siguiente valor de resistencia estándar más alto y verifique la disipación de potencia en la resistencia.

9.2 ¿Por qué hay una especificación de ángulo de visión y cómo la uso?

El ángulo de visión de 120 grados indica que este es un LED de ángulo amplio. La salida de luz es difusa en lugar de estar enfocada en un haz estrecho. Esto es ideal para indicadores de estado que necesitan ser visibles desde una amplia gama de posiciones. Para aplicaciones que requieren un haz dirigido, una lente o un LED con un ángulo de visión más estrecho sería más adecuado.

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 la emisión de luz es más fuerte.Longitud de Onda Dominante (λd)es un valor calculado basado en cómo el ojo humano percibe el color; es la longitud de onda única que parecería tener el mismo color que la salida del LED. Para LED monocromáticos como este azul, a menudo están cerca, pero la longitud de onda dominante es el parámetro clave para la coincidencia de color.

9.4 Mi aplicación requiere un color azul muy consistente. ¿Qué debo especificar?

Debe especificar un lote de Longitud de Onda Dominante estrecho, como solicitar todas las piezas del lote "AC" (465-470 nm) o "AD" (470-475 nm). Esto garantiza una variación de color mínima entre diferentes LED en su producto.

10. Estudio de Caso de Diseño y Uso

10.1 Panel de Indicadores de Estado con Múltiples LED

Escenario:Diseñar un panel de control con 10 indicadores de estado azules que deben tener un brillo uniforme.
Enfoque de Diseño:
1. Circuito:Utilice una conexión en serie para uniformidad. Con una fuente de 24V, conecte 5 LED en serie por cadena (5 * 3.8V máx. = 19V), usando dos cadenas idénticas en paralelo. Un solo controlador de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente para cada cadena calcula basándose en la caída de voltaje total de la cadena.
2. Selección de Componentes:Especifique LED del mismo lote de Intensidad Luminosa (ej., todos del lote T1: 280-355 mcd) y del mismo lote de Longitud de Onda Dominante (ej., todos del lote AC) para garantizar consistencia visual.
3. Diseño de Placa:Coloque los LED simétricamente en el PCB. Asegúrese de utilizar la geometría de almohadilla recomendada para promover una soldadura confiable y una alineación consistente.

11. Introducción Tecnológica

11.1 Tecnología de Semiconductores InGaN

Este LED utiliza una capa activa de Nitruro de Galio e Indio (InGaN). Al variar la proporción de indio a galio en la red cristalina, se puede ajustar el bandgap del semiconductor, lo que determina directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida. InGaN es el material predominante para producir LED azules, verdes y blancos de alta eficiencia (estos últimos utilizan un LED azul con un recubrimiento de fósforo). El encapsulado 0603 alberga el diminuto chip semiconductor, los alambres de conexión y una lente de epoxi moldeada que protege el chip y da forma a la salida de luz.

12. Tendencias de la Industria

12.1 Miniaturización e Integración

La tendencia en LED SMD continúa hacia tamaños de encapsulado más pequeños (ej., 0402, 0201) para ahorrar espacio en placas en dispositivos cada vez más compactos como smartphones, wearables y pantallas ultradelgadas. Además, hay un crecimiento en módulos LED integrados que combinan el chip LED con un CI controlador, componentes de protección y, a veces, múltiples colores (RGB) en un solo encapsulado, simplificando el diseño y mejorando el rendimiento.

12.2 Eficiencia y Fiabilidad

Las mejoras continuas en la ciencia de materiales y los procesos de fabricación aumentan constantemente la eficacia luminosa (lúmenes por vatio) de los LED, permitiendo una salida más brillante con menor potencia o una carga térmica reducida. Los materiales y técnicas de encapsulado mejorados también mejoran la fiabilidad a largo plazo, la estabilidad del color y la resistencia a condiciones ambientales adversas como alta temperatura y humedad.