Hoja de Datos de LED SMD Amarillo Difuso - AlInGaP - Ángulo de Visión de 120° - 50mA - 3550mcd - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas para un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD). El dispositivo cuenta con una lente difusa y utiliza un material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para producir luz amarilla. Está diseñado para ser compatible con procesos de montaje automatizados, incluyendo equipos pick-and-place y soldadura por reflujo infrarrojo, lo que lo hace adecuado para fabricación en grandes volúmenes. El encapsulado se suministra en cinta estándar de 8 mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Especificaciones Máximas Absolutas

Los siguientes parámetros definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estas condiciones y deben evitarse para un rendimiento fiable.

• Disipación de Potencia (Pd):182 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el dispositivo puede disipar como calor sin exceder sus límites térmicos.
• Corriente Directa de Pico (IFP):100 mA. Esta es la corriente máxima permitida en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 1ms). Es mayor que la especificación en CC debido al menor calentamiento promedio.
• Corriente Directa en CC (IF):70 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para una operación confiable a largo plazo.
• Voltaje Inverso (VR):5 V. Aplicar un voltaje inverso que exceda este valor puede causar ruptura y dañar la unión del LED.
• Rango de Temperatura de Operación (Topr):-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente dentro del cual se especifica que el dispositivo funciona correctamente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-40°C a +100°C. El rango de temperatura para almacenar el dispositivo cuando no está energizado.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se miden a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C y representan el rendimiento típico bajo las condiciones de prueba especificadas.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde 1400 mcd (mínimo) hasta 3550 mcd (máximo típico) a una corriente directa (IF) de 50 mA. Esto mide el brillo percibido de la fuente de luz en una dirección específica (a lo largo del eje). La medición utiliza un sensor filtrado para igualar la respuesta fotópica del ojo humano (curva CIE).
• Ángulo de Visión (2θ1/2):120 grados (típico). Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor axial (en el eje). Un ángulo de visión amplio como 120° indica un patrón de salida de luz difuso, adecuado para aplicaciones que requieren iluminación de área amplia en lugar de un haz enfocado.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λP):591 nm (típico). Esta es la longitud de onda en la cual la distribución espectral de potencia de la luz emitida está en su máximo.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Varía de 584.5 nm a 594.5 nm a IF=50mA. Esta es una cantidad colorimétrica derivada del diagrama de cromaticidad CIE. Representa la longitud de onda única de una luz monocromática que sería percibida por el ojo humano como del mismo color que la luz del LED. Es el parámetro clave para definir el punto de color amarillo.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):15 nm (típico). Este es el ancho del espectro de emisión a la mitad de su potencia máxima (Ancho Total a Media Altura, FWHM). Un valor de 15nm indica una emisión amarilla de banda relativamente estrecha, característica de la tecnología AlInGaP.
• Voltaje Directo (VF):2.2 V (típico) a IF=50mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando opera a la corriente especificada. Es un parámetro crítico para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa (IR):10 μA (máximo) a VR=5V. Esta es la pequeña corriente de fuga que fluye cuando se aplica el voltaje inverso especificado.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

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

3.1 Clasificación por Voltaje Directo

Clasificado en una condición de prueba de IF = 50mA. La tolerancia dentro de cada lote es de +/-0.1V.

• D2:1.80V (Mín) - 2.00V (Máx)
• D3:2.00V (Mín) - 2.20V (Máx)
• D4:2.20V (Mín) - 2.40V (Máx)
• D5:2.40V (Mín) - 2.60V (Máx)

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa

Clasificado en una condición de prueba de IF = 50mA. La tolerancia dentro de cada lote es de +/-11%.

• W2:1400 mcd (Mín) - 1800 mcd (Máx)
• X1:1800 mcd (Mín) - 2240 mcd (Máx)
• X2:2240 mcd (Mín) - 2800 mcd (Máx)
• Y1:2800 mcd (Mín) - 3550 mcd (Máx)

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Clasificado en una condición de prueba de IF = 50mA. La tolerancia dentro de cada lote es de +/-1nm. Esto controla directamente el tono de amarillo.

• H:584.5 nm (Mín) - 587.0 nm (Máx)
• J:587.0 nm (Mín) - 589.5 nm (Máx)
• K:589.5 nm (Mín) - 592.0 nm (Máx)
• L:592.0 nm (Mín) - 594.5 nm (Máx)

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque en la hoja de datos se hacen referencias a gráficos específicos (por ejemplo, Figura 1 para salida espectral, Figura 5 para ángulo de visión), los datos proporcionados permiten analizar las relaciones clave.

• Corriente vs. Intensidad Luminosa (Curva I-Iv):La intensidad luminosa se especifica a 50mA. Típicamente, para LEDs de AlInGaP, la salida de luz aumenta de forma sub-lineal con la corriente. Operar por encima de la corriente continua recomendada puede llevar a un mayor calor, caída de eficiencia y degradación acelerada.
• Dependencia de la Temperatura:La intensidad luminosa y el voltaje directo de los LEDs son sensibles a la temperatura. La intensidad generalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. El voltaje directo típicamente tiene un coeficiente de temperatura negativo, disminuyendo aproximadamente 2 mV/°C para AlInGaP. Los diseños deben considerar la gestión térmica para mantener un rendimiento óptico estable.
• Distribución Espectral:Con un pico típico en 591 nm y un ancho medio de 15 nm, la emisión se centra en la región amarilla del espectro visible. Los lotes de longitud de onda dominante (H a L) aseguran la consistencia del color agrupando LEDs con coordenadas de cromaticidad muy similares.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Encapsulado del Dispositivo

El LED cumple con el contorno estándar de encapsulado SMD de la EIA. En la hoja de datos se proporcionan planos dimensionales detallados con todas las medidas en milímetros. Las características clave incluyen la longitud, anchura y altura totales, así como la ubicación y tamaño de las almohadillas de soldadura y la estructura de la lente. Se aplica una tolerancia de ±0.2 mm a menos que se especifique lo contrario.

5.2 Identificación de Polaridad

La hoja de datos incluye un diagrama que indica los terminales de cátodo y ánodo. Debe observarse la polaridad correcta durante el montaje. El cátodo suele estar marcado por una muesca, una marca verde o una pestaña/terminal más corta en la parte inferior del encapsulado.

5.3 Empaquetado en Cinta y Carrete

El dispositivo se suministra en cinta portadora con relieve con una cinta protectora de cubierta.

• Ancho de la Cinta:8 mm.
• Diámetro del Carrete:7 pulgadas (178 mm).
• Cantidad por Carrete:2000 unidades.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ) para Restos:500 unidades.
• El empaquetado sigue las especificaciones ANSI/EIA-481 para garantizar la compatibilidad con equipos de montaje automatizados.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El dispositivo es compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR). Se proporciona un perfil recomendado conforme a JEDEC J-STD-020B para soldadura sin plomo.

• Temperatura de Precalentamiento:150°C a 200°C.
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos.
• Temperatura Máxima del Cuerpo:Máximo 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquidus (TAL):El tiempo recomendado se especifica en el gráfico del perfil (típicamente 60-90 segundos).
• Número Máximo de Pasadas:Dos veces.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, se debe tener extremo cuidado.

• Temperatura del Soldador:Máximo 300°C.
• Tiempo de Soldadura por Almohadilla:Máximo 3 segundos.
• Número Máximo de Veces:Una sola vez por unión.

6.3 Almacenamiento y Manipulación

• Paquete Sellado:Almacenar a ≤30°C y ≤70% de Humedad Relativa (HR). Usar dentro de un año.
• Paquete Abierto:Los componentes expuestos al aire ambiente deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% HR. Se recomienda completar la soldadura por reflujo IR dentro de las 168 horas (7 días) posteriores a abrir la bolsa con barrera de humedad.
• Almacenamiento Prolongado (Abierto):Almacenar en un contenedor sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno.
• Secado (Baking):Si los componentes han estado expuestos por más de 168 horas, secar a aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir daños por \"efecto palomita\" durante el reflujo.

6.4 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior al montaje, usar solo disolventes aprobados.

• Disolventes Recomendados:Alcohol etílico o alcohol isopropílico.
• Procedimiento:Sumergir a temperatura ambiente durante menos de un minuto. No usar limpieza ultrasónica a menos que se verifique que es segura para el encapsulado.
• Advertencia:No usar líquidos químicos no especificados, ya que pueden dañar la lente del LED o el material del encapsulado.

7. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Diseño del Circuito de Conducción

Los LEDs son dispositivos controlados por corriente. Para garantizar una operación estable y longevidad, un mecanismo limitador de corriente es esencial.

• Resistor en Serie (Modelo de Circuito A):El método más común y recomendado. Se coloca un resistor (R) en serie con el LED. El valor se calcula usando la Ley de Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, donde Vcc es el voltaje de alimentación, VF es el voltaje directo del LED (usar el valor máximo del lote para el cálculo de corriente en el peor caso), e IF es la corriente de operación deseada (por ejemplo, 20mA, 50mA). Este método proporciona una excelente regulación de corriente por LED y es simple de implementar.
• Advertencia sobre Conexión en Paralelo:No se recomienda conectar múltiples LEDs directamente en paralelo con un solo resistor limitador de corriente (Modelo de Circuito B). Pequeñas variaciones en el voltaje directo (VF) entre LEDs individuales, incluso dentro del mismo lote, causarán un desequilibrio significativo en el reparto de corriente. Un LED puede consumir la mayor parte de la corriente, llevando a un sobrecalentamiento y fallo prematuro, mientras que otros permanecen tenues. Siempre use un resistor en serie separado para cada LED o emplee un controlador activo de corriente constante.

7.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es relativamente baja, un diseño térmico efectivo es crucial para mantener el rendimiento y la fiabilidad.

• Diseño del PCB:Utilice un área de cobre adecuada (almohadillas térmicas o rellenos) conectada a las almohadillas de soldadura del LED para actuar como disipador de calor y conducir el calor lejos del dispositivo.
• Temperatura Ambiente:Asegúrese de que la temperatura ambiente de operación esté dentro del rango especificado. Considere el calor aportado por otros componentes en la placa.
• Reducción de Corriente (Derating):Para operar a altas temperaturas ambientales (acercándose a +85°C), considere reducir (derating) la corriente de operación para bajar la temperatura de la unión y prevenir una depreciación acelerada del lumen.

7.3 Escenarios de Aplicación Típicos

La combinación de una lente difusa, un ángulo de visión amplio y el color amarillo hace que este LED sea adecuado para diversas aplicaciones:

• Luces de Estado e Indicadores:Encendido/apagado, modo de espera, actividad del sistema, indicadores de advertencia en electrónica de consumo, paneles de control industrial e instrumentación.
• Retroiluminación:Retroiluminación por borde o directa para leyendas en interruptores de membrana, teclados y paneles frontales donde se desea una iluminación uniforme y de ángulo amplio.
• Iluminación Interior Automotriz:Luces de advertencia, iluminación de interruptores e iluminación ambiental general (sujeto a calificación para estándares automotrices específicos).
• Señalización e Iluminación Decorativa:Iluminación de acento en elementos arquitectónicos o exhibiciones decorativas.

8. Introducción Tecnológica y Tendencias

8.1 Tecnología AlInGaP

Este LED se basa en material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP). El AlInGaP es particularmente eficiente para producir luz en las regiones roja, naranja, ámbar y amarilla del espectro. Las ventajas clave incluyen una alta eficacia luminosa (lúmenes por vatio) y una buena pureza de color (ancho espectral estrecho) en estos colores en comparación con tecnologías más antiguas como el Fosfuro de Galio (GaP). El sistema de material permite un ajuste preciso del bandgap, y por lo tanto de la longitud de onda emitida, ajustando las proporciones de los elementos constituyentes.

8.2 Lente Difusa vs. Lente Clara

El material de la lente difusa (lechosa o esmerilada) contiene partículas de dispersión. Cuando la luz del pequeño chip semiconductor pasa a través de esta lente, se dispersa en muchas direcciones. Esto resulta en un ángulo de visión mucho más amplio (120° en este caso) y una apariencia más uniforme y suave con menos deslumbramiento y sin \"punto caliente\" visible del chip. Esto contrasta con una lente clara (cristalina), que produce un haz más enfocado con un ángulo de visión más estrecho y un punto central brillante y distinto.

8.3 Tendencias de la Industria

La tendencia general en los LEDs SMD es hacia una mayor eficiencia, mayor fiabilidad y tamaños de encapsulado más pequeños. Si bien esta hoja de datos representa un producto maduro y fiable, nuevos desarrollos en LEDs amarillos convertidos por fósforo (usando un chip azul con fósforo amarillo) pueden ofrecer diferentes compensaciones en eficacia, reproducción cromática y costo. Además, los avances en materiales de encapsulado y técnicas de gestión térmica continúan ampliando los límites de densidad de potencia y vida útil para todas las tecnologías LED. La búsqueda de la miniaturización también conduce a huellas de encapsulado aún más pequeñas mientras se mantiene o mejora la salida de luz.