Hoja de Datos de LED SMD - Rojo Difuso AlInGaP - Ángulo de Visión de 120° - 2.0V Típico - Potencia de 72mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED de montaje superficial (SMD) que utiliza una lente difusa y una fuente de luz de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), emitiendo luz roja. Estos LED están diseñados para procesos de montaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB), lo que los hace ideales para aplicaciones donde el espacio es limitado y se requiere producción en grandes volúmenes.

1.1 Ventajas Principales y Mercados Objetivo

Las ventajas principales de este componente incluyen su compatibilidad con equipos automatizados de pick-and-place y procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), que son estándar en la fabricación electrónica moderna. Se suministra en cinta de 8mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, facilitando un manejo y montaje eficientes. El dispositivo cumple con RoHS, garantizando que cumple con las regulaciones ambientales. Sus aplicaciones objetivo abarcan una amplia gama de electrónica de consumo e industrial, incluyendo, entre otros, equipos de telecomunicaciones (por ejemplo, teléfonos inalámbricos y celulares), dispositivos de automatización de oficinas (por ejemplo, computadoras portátiles), sistemas de red, electrodomésticos y señalización interior. Se utiliza comúnmente para indicación de estado, iluminación simbólica y retroiluminación de paneles frontales.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Especificaciones Absolutas Máximas

Operar el dispositivo más allá de estos límites puede causar daños permanentes. Las especificaciones clave a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C son:

• Disipación de Potencia (Pd):72 mW. Esta es la potencia máxima que el encapsulado del LED puede disipar de forma segura como calor.
• Corriente Directa Continua (IF):30 mA DC. La corriente máxima en estado estable para una operación confiable.
• Corriente Directa de Pico:80 mA, permitida solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms).
• Rango de Temperatura de Operación:-40°C a +85°C.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +100°C.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

El rendimiento típico se mide a Ta=25°C y una corriente directa (IF) de 20 mA, a menos que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 90.0 mcd hasta un máximo de 280.0 mcd. El valor real está determinado por el código de bineo (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ½):120 grados (típico). Este amplio ángulo de visión, característico de una lente difusa, asegura que la luz se disperse en un área amplia en lugar de ser altamente direccional.
• Longitud de Onda Dominante (λd):631 nm (típico), con una tolerancia de ±1 nm. Este parámetro define el color percibido (rojo). La longitud de onda de emisión pico (λp) es típicamente 639 nm.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):Aproximadamente 15 nm, indicando la pureza espectral de la luz roja.
• Voltaje Directo (VF):2.0 V (típico), con un máximo de 2.4 V a 20 mA. La tolerancia es de ±0.1 V.
• Corriente Inversa (IR):Máximo de 10 µA a un voltaje inverso (VR) de 5V. Es crucial tener en cuenta que este dispositivo no está diseñado para operar bajo polarización inversa; esta condición de prueba es solo para caracterización.

3. Explicación del Sistema de Bineo

Para garantizar la consistencia en el brillo entre lotes de producción, los LED se clasifican en bins según su intensidad luminosa medida a 20 mA.

3.1 Bineo de Intensidad Luminosa

Los códigos de bin y sus rangos de intensidad correspondientes son los siguientes. La tolerancia dentro de cada bin es de ±11%.

• Q2:90.0 – 112.0 mcd
• R1:112.0 – 140.0 mcd
• R2:140.0 – 180.0 mcd
• S1:180.0 – 224.0 mcd
• S2:224.0 – 280.0 mcd

Este sistema permite a los diseñadores seleccionar el grado de brillo apropiado para su aplicación específica, equilibrando rendimiento y costo.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien los datos gráficos específicos se mencionan en la hoja de datos, las relaciones típicas se pueden describir:

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

El material AlInGaP exhibe una curva I-V característica donde el voltaje directo aumenta logarítmicamente con la corriente. El Vf típico de 2.0V a 20mA es un parámetro clave para el diseño del circuito de conducción.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La salida de luz (intensidad luminosa) es aproximadamente proporcional a la corriente directa dentro del rango de operación recomendado. Exceder la corriente DC máxima no producirá aumentos proporcionales en la luz y corre el riesgo de dañar el dispositivo.

4.3 Distribución Espectral

El espectro de emisión se centra alrededor de 631 nm (longitud de onda dominante) con un ancho medio típico de 15 nm, produciendo un color rojo saturado.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado y Polaridad

El dispositivo se ajusta a una huella de encapsulado estándar EIA. En la hoja de datos se proporcionan dibujos dimensionales detallados, con todas las dimensiones en milímetros y una tolerancia general de ±0.2 mm. El cátodo se identifica típicamente por una marca en el encapsulado o una geometría específica de la almohadilla en la cinta. También se especifica el diseño recomendado de las almohadillas de fijación en el PCB para soldadura por reflujo infrarrojo o en fase de vapor, para garantizar la formación adecuada de la unión de soldadura y la estabilidad mecánica.

5.2 Embalaje en Cinta y Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora embutida con una cinta protectora de cubierta, enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete contiene 2000 piezas. El embalaje sigue las especificaciones ANSI/EIA 481. Las notas clave incluyen: los bolsillos vacíos de componentes están sellados, y se permite un máximo de dos componentes faltantes consecutivos ("lámparas") por carrete.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR

Se proporciona un perfil de temperatura sugerido conforme a J-STD-020B para procesos sin plomo (Pb-free). Los parámetros críticos incluyen:

• Precalentamiento:150°C a 200°C.
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos.
• Temperatura Pico:Máximo 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquido:Se recomienda seguir las especificaciones del fabricante de la pasta de soldar y las directrices JEDEC.

Debido a que el diseño de la placa, la densidad de componentes y las características del horno varían, este perfil debe usarse como un objetivo genérico y ajustarse para la línea de montaje específica.

6.2 Soldadura Manual (Cautín)

Si es necesario realizar un re-trabajo manual, la temperatura de la punta del cautín no debe exceder los 300°C, y el tiempo de contacto debe limitarse a un máximo de 3 segundos por unión de soldadura. El re-soldado debe realizarse solo una vez.

7. Precauciones de Almacenamiento y Manipulación

7.1 Condiciones de Almacenamiento

• Paquete Sellado:Almacenar a ≤ 30°C y ≤ 70% de Humedad Relativa (HR). La vida útil es de un año cuando se almacena en la bolsa original a prueba de humedad con desecante.
• Paquete Abierto:Los componentes expuestos al aire ambiente deben almacenarse a ≤ 30°C y ≤ 60% HR. Se recomienda encarecidamente completar el proceso de reflujo IR dentro de las 168 horas (7 días) posteriores a la apertura de la bolsa.
• Almacenamiento Extendido (Fuera de la Bolsa):Para almacenamiento más allá de 168 horas, coloque los componentes en un recipiente sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno. Los componentes almacenados fuera de la bolsa por más de 168 horas requieren un horneado a aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas antes de la soldadura para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita de maíz" durante el reflujo.

7.2 Limpieza

Si se requiere limpieza después de la soldadura, use solo solventes a base de alcohol como alcohol isopropílico (IPA) o alcohol etílico. Sumerja el LED durante menos de un minuto a temperatura ambiente normal. No use limpiadores químicos no especificados, ya que pueden dañar la lente de epoxi o el encapsulado.

8. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

8.1 Diseño del Circuito de Conducción

Los LED son dispositivos controlados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme al conducir múltiples LED, es esencial usar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada LED. No se recomienda conectar LED directamente en paralelo sin resistencias individuales, ya que las ligeras variaciones en el voltaje directo (Vf) entre dispositivos pueden causar un desequilibrio significativo de corriente, lo que lleva a un brillo desigual y posible sobrecorriente en algunos LED. La hoja de datos ilustra el circuito recomendado (Circuito A) con una resistencia en serie para cada LED.

8.2 Gestión Térmica

Si bien la disipación de potencia es relativamente baja (72 mW), mantener la temperatura de unión del LED dentro del rango especificado es crucial para la confiabilidad a largo plazo y una salida de luz estable. Asegúrese de utilizar un área de cobre de PCB adecuada o vías térmicas si el LED opera en o cerca de su clasificación de corriente máxima, especialmente en entornos de alta temperatura ambiente.

8.3 Alcance y Limitaciones de la Aplicación

Este componente está destinado a su uso en equipos electrónicos estándar. No está diseñado ni calificado para aplicaciones donde la alta confiabilidad es crítica para la seguridad, como en aviación, control de transporte, sistemas de soporte vital médico o dispositivos de seguridad. Para tales aplicaciones, es obligatorio consultar con el fabricante para obtener componentes específicamente calificados.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con las tecnologías de LED más antiguas, los LED de AlInGaP ofrecen mayor eficiencia y mejor saturación de color para colores rojo y ámbar. El encapsulado con lente difusa proporciona un amplio ángulo de visión de 120 grados, lo que es ventajoso para aplicaciones que requieren iluminación de área amplia o visibilidad desde múltiples ángulos, a diferencia de los LED de ángulo estrecho utilizados para haces enfocados. La compatibilidad con los procesos estándar de reflujo IR lo diferencia de los LED que requieren soldadura manual o por ola, permitiendo un montaje rentable y de alta velocidad.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Qué valor de resistencia debo usar para una fuente de 5V?

Usando la Ley de Ohm (R = (V_fuente - Vf_LED) / I_LED) y asumiendo un Vf típico de 2.0V y una corriente deseada de 20 mA: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ohmios. Una resistencia estándar de 150 Ω sería adecuada. Siempre calcule usando el Vf máximo posible (2.4V) para asegurar que la corriente no exceda la clasificación máxima en las peores condiciones.

10.2 ¿Puedo pulsar este LED a corrientes más altas para destellos más brillantes?

Sí, la hoja de datos especifica una corriente directa de pico de 80 mA en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Esto se puede usar para lograr un brillo instantáneo más alto para aplicaciones de estroboscopio o indicadores, pero la corriente promedio en el tiempo no debe causar que la disipación de potencia exceda los 72 mW.

10.3 ¿Cómo interpreto el código de bineo en mi pedido?

El código de bin (por ejemplo, R2, S1) corresponde al rango de intensidad luminosa. Al realizar un pedido, especificar un código de bin garantiza que reciba LED con brillo dentro de ese rango específico, lo cual es importante para la consistencia en la apariencia de su producto.

11. Ejemplo Práctico de Diseño y Uso

11.1 Diseño de un Panel de Indicadores de Estado

Considere un enrutador con múltiples LED de estado. Usando este LED SMD, el diseñador haría:

1. Seleccionar el bin de brillo apropiado (por ejemplo, R2 para brillo medio) según la visibilidad requerida.
2. Diseñar el diseño del PCB usando las dimensiones recomendadas de las almohadillas para garantizar una soldadura y alineación adecuadas.
3. Para cada LED, calcular y colocar una resistencia limitadora de corriente en serie basada en el voltaje de suministro del sistema (por ejemplo, 3.3V o 5V).
4. Seguir el perfil de reflujo IR recomendado durante el montaje.
5. Si la placa de montaje necesita limpieza, usar solo alcohol isopropílico.

Este enfoque garantiza luces indicadoras confiables, uniformes y duraderas.

12. Principio de Funcionamiento

Este LED se basa en material semiconductor de AlInGaP. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el umbral de encendido del diodo, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa del semiconductor, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de las capas de AlInGaP determina la energía de la banda prohibida, que a su vez define la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, rojo a aproximadamente 631 nm. La lente de epoxi difusa contiene partículas de dispersión que aleatorizan la dirección de los fotones emitidos, creando un ángulo de visión amplio y uniforme en lugar de un haz estrecho.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en la tecnología de LED SMD continúa hacia una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio de entrada eléctrica), una mejor reproducción cromática y tamaños de encapsulado más pequeños que permiten diseños de mayor densidad. También hay un enfoque en mejorar la confiabilidad bajo condiciones de operación de mayor temperatura y corriente. La adopción generalizada de la soldadura sin plomo y el cumplimiento de RoHS, como se ve con este componente, sigue siendo un requisito estándar en la fabricación electrónica global.