Hoja de Datos de LED SMD 0603 Verde - Dimensiones 1.6x0.8x0.6mm - 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 miniatura, en un paquete estándar 0603. Este componente está diseñado para el ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB) y es ideal para aplicaciones con limitaciones de espacio. El LED emite luz verde utilizando un material semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio), proporcionando una fuente de luz brillante y eficiente adecuada para una amplia gama de equipos electrónicos modernos.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de este LED incluyen su tamaño extremadamente compacto, compatibilidad con maquinaria automatizada de pick-and-place y adecuación para procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) de alto volumen. Está diseñado para cumplir con la normativa RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas). Sus mercados objetivo abarcan la electrónica de consumo, telecomunicaciones, informática y equipos industriales. Las aplicaciones típicas incluyen indicadores de estado, retroiluminación para paneles frontales y teclados, iluminación de señales e iluminación decorativa en dispositivos como teléfonos móviles, portátiles, hardware de red, electrodomésticos y señalización interior.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Esta sección proporciona un desglose detallado de las características eléctricas, ópticas y térmicas del LED. Comprender estos parámetros es crucial para un diseño de circuito confiable y una integración de sistema exitosa.

2.1 Especificaciones Máximas Absolutas

Las especificaciones máximas absolutas definen los límites de estrés 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.

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

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):450 - 1400 mcd (mililúmenes). Esta es una medida del brillo percibido del LED por el ojo humano. El amplio rango indica que el dispositivo está disponible en diferentes bins de brillo (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):110 grados (típico). Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad medida en el eje (0 grados). Un ángulo de 110 grados indica un patrón de visión amplio y difuso.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):518 nm (típico). Esta es la longitud de onda a la cual la potencia óptica de salida es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):520 - 535 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que mejor coincide con el color de la luz emitida por el LED. Es el parámetro clave para la especificación del color.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):35 nm (típico). Esto indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida, medido como el ancho total a la mitad del máximo (FWHM) del espectro de emisión.
• Voltaje Directo (V_F):2.8 - 3.8 V a I_F=20mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando conduce corriente. El rango corresponde a diferentes bins de voltaje.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (máx.) a V_R=5V. Los LED no están diseñados para operación en polarización inversa. Este parámetro es principalmente para pruebas de control de calidad.

3. Explicación del Sistema de Bineo

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

3.1 Bineo de Voltaje Directo (V_F)

Los LED se categorizan en bins según su caída de voltaje directo a 20mA. Cada bin tiene una tolerancia de ±0.1V. Los bins son: D7 (2.8-3.0V), D8 (3.0-3.2V), D9 (3.2-3.4V), D10 (3.4-3.6V) y D11 (3.6-3.8V). Seleccionar LED del mismo bin de V_Fayuda a garantizar un brillo uniforme cuando se conectan múltiples LED en paralelo.

3.2 Bineo de Intensidad Luminosa (I_V)

Los LED se clasifican por brillo en cinco bins de intensidad, cada uno con una tolerancia de ±11%. Los bins son: U1 (450-560 mcd), U2 (560-710 mcd), V1 (710-900 mcd), V2 (900-1120 mcd) y W1 (1120-1400 mcd). Esto permite la selección según los requisitos de brillo de la aplicación.

3.3 Bineo de Longitud de Onda Dominante (λ_d)

El color (tono) de la luz verde se controla mediante el bineo de la longitud de onda dominante, con una tolerancia de ±1nm por bin. Los bins son: AP (520-525 nm), AQ (525-530 nm) y AR (530-535 nm). Esto asegura la consistencia de color entre múltiples LED en una pantalla o matriz de indicadores.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Las representaciones gráficas de las características del LED proporcionan una visión más profunda de su comportamiento bajo condiciones variables. La hoja de datos incluye curvas típicas para las siguientes relaciones (consulte el documento original para los gráficos específicos).

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

Esta curva muestra la relación exponencial entre la corriente que fluye a través del LED y el voltaje a través de él. Es no lineal, lo que significa que un pequeño cambio en el voltaje puede causar un gran cambio en la corriente. Por eso los LED deben ser alimentados por una fuente limitada en corriente, no por una fuente de voltaje constante.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

Este gráfico ilustra cómo la salida de luz (en mcd) aumenta al incrementar la corriente directa. Generalmente es lineal en un rango, pero se saturará a corrientes muy altas debido a efectos térmicos y a la caída de eficiencia.

4.3 Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva demuestra la dependencia térmica de la salida de luz. Típicamente, la intensidad luminosa disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. Comprender esta desclasificación es crítica para aplicaciones que operan en entornos de alta temperatura.

4.4 Distribución Espectral

Este gráfico muestra la potencia óptica relativa emitida a través de diferentes longitudes de onda. Está centrado alrededor de la longitud de onda pico (518 nm) y tiene una forma característica definida por el ancho medio (35 nm).

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED está alojado en un paquete estándar EIA 0603. Las dimensiones clave (en milímetros) incluyen una longitud del cuerpo de 1.6mm, un ancho de 0.8mm y una altura de 0.6mm. Los terminales de ánodo y cátodo están claramente marcados. Todas las tolerancias dimensionales son de ±0.1mm a menos que se especifique lo contrario. Se proporciona un dibujo dimensional detallado en la hoja de datos original.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Montaje en PCB

Se proporciona un diagrama de patrón de soldadura para diseñar los pads de soldadura en el PCB. Este patrón está optimizado para una soldadura confiable durante los procesos de reflujo IR, asegurando la formación adecuada del filete de soldadura y la estabilidad mecánica.

5.3 Identificación de Polaridad

El paquete del LED tiene una marca o una forma específica (a menudo una muesca o un punto verde) para identificar el terminal del cátodo. Se debe observar la polaridad correcta durante el ensamblaje para garantizar un funcionamiento adecuado.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Reflujo IR Recomendado

Para procesos de soldadura sin plomo, se recomienda un perfil de temperatura de reflujo específico, conforme con J-STD-020B. Los parámetros clave incluyen una zona de precalentamiento (150-200°C, máx. 120 seg), una temperatura pico que no exceda los 260°C, y un tiempo por encima del líquido (TAL) apropiado para la pasta de soldadura utilizada. El componente puede soportar este perfil un máximo de dos veces.

6.2 Condiciones de Almacenamiento

Los dispositivos sin abrir, sensibles a la humedad, deben almacenarse a ≤30°C y ≤70% HR y usarse dentro de un año. Una vez abierta la bolsa con barrera de humedad, los LED deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% HR. Los componentes expuestos al aire ambiente por más de 168 horas requieren un procedimiento de horneado (aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas) antes del reflujo para prevenir el "efecto palomita" o la delaminación durante la soldadura.

6.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, solo deben usarse solventes a base de alcohol especificados, como alcohol etílico o isopropílico, a temperatura normal durante menos de un minuto. Productos químicos no especificados pueden dañar el paquete del LED.

6.4 Soldadura Manual

Si se requiere soldadura manual, la temperatura del soldador no debe exceder los 300°C, y el tiempo de soldadura debe limitarse a un máximo de 3 segundos por terminal. La soldadura manual debe realizarse solo una vez.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora embutida de 12mm de ancho enrollada en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Cada carrete contiene 4000 piezas. Las dimensiones de la cinta y el carrete se ajustan a los estándares ANSI/EIA-481 para garantizar la compatibilidad con equipos de ensamblaje automatizado.

7.2 Cantidad Mínima de Pedido

La cantidad de empaquetado estándar es de 4000 piezas por carrete. Se dispone de una cantidad mínima de empaquetado de 500 piezas para cantidades restantes.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Los LED son dispositivos controlados por corriente. Para un brillo consistente, especialmente cuando se usan múltiples LED en paralelo, cada LED debe ser alimentado por su propia resistencia limitadora de corriente conectada en serie. Alimentar LED directamente desde un pin de un microcontrolador requiere asegurar que la capacidad de suministro/absorción de corriente del pin y el V_Ftotal de la cadena de LED estén dentro de los límites de voltaje del sistema.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre use una resistencia en serie o un controlador de corriente constante para establecer la corriente de operación a 20mA o menos para funcionamiento continuo.
• Gestión Térmica:Aunque el paquete es pequeño, asegure un área de cobre de PCB adecuada o vías térmicas si opera a altas temperaturas ambiente o cerca de la corriente máxima para mantener el rendimiento y la longevidad.
• Protección contra ESD:Aunque no se establece explícitamente, se deben observar las precauciones estándar de manejo de ESD (Descarga Electroestática) para dispositivos semiconductores durante el ensamblaje.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Este LED verde 0603, basado en tecnología InGaN, ofrece varias ventajas clave. En comparación con tecnologías más antiguas como AlGaInP (utilizada para rojo/amarillo), InGaN proporciona mayor eficiencia y brillo para longitudes de onda verdes y azules. El paquete 0603 es una de las huellas de LED SMD estandarizadas más pequeñas, ofreciendo un ahorro de espacio significativo sobre paquetes más grandes como 0805 o 1206. Su amplio ángulo de visión de 110 grados lo hace adecuado para aplicaciones que requieren una amplia visibilidad, a diferencia de los LED de ángulo estrecho utilizados para iluminación focalizada.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Puedo alimentar este LED directamente con una fuente de 5V?

No. Conectar una fuente de 5V directamente a través del LED causaría un flujo de corriente excesivo, probablemente destruyéndolo instantáneamente. Siempre debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie. El valor de la resistencia se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_fuente- V_F) / I_F. Por ejemplo, con una fuente de 5V, un V_Fde 3.2V, y una I_Fdeseada de 20mA: R = (5 - 3.2) / 0.02 = 90 ohmios. Una resistencia estándar de 91 ohmios o 100 ohmios sería apropiada.

10.2 ¿Por qué hay un rango tan amplio en la intensidad luminosa (450-1400 mcd)?

Este rango representa la dispersión total de toda la producción. A través del proceso de bineo (Sección 3.2), los LED se clasifican en rangos de brillo específicos y más estrechos (por ejemplo, U1, V2, W1). Los diseñadores pueden especificar un código de bin particular al realizar el pedido para garantizar LED con un brillo consistente y predecible para su aplicación.

10.3 ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda pico y la longitud de onda dominante?

La longitud de onda pico (λ_P) es la longitud de onda física donde el LED emite la mayor potencia óptica, medida por un espectrómetro. La longitud de onda dominante (λ_d) es una medida psicofísica; es la longitud de onda única de luz monocromática que parecería tener el mismo color para el ojo humano que la salida de espectro amplio del LED. λ_des más relevante para la especificación del color en aplicaciones visuales.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseñar un panel de indicadores de estado con múltiples LED para un router de red.El panel requiere 10 LED verdes para indicar la actividad del enlace en diferentes puertos. El brillo y color uniformes son críticos para una apariencia profesional.

1. Selección de Componentes:Especifique LED del mismo bin de Intensidad (por ejemplo, V1: 710-900 mcd) y del mismo bin de Longitud de Onda Dominante (por ejemplo, AQ: 525-530 nm) para garantizar consistencia visual.
2. Diseño del Circuito:Diseñe diez circuitos de control idénticos, cada uno consistente en el LED en serie con una resistencia limitadora de corriente. Conecte cada circuito entre un pin GPIO del microcontrolador y tierra. El valor de la resistencia se calcula en función del voltaje alto de salida del microcontrolador (por ejemplo, 3.3V) y el V_Ftípico del LED de su bin de voltaje.
3. Diseño del PCB:Utilice el patrón de soldadura recomendado. Asegure un espaciado adecuado entre los LED para una distribución uniforme de la luz y para prevenir diafonía térmica.
4. Ensamblaje:Siga las guías del perfil de reflujo IR. Después del ensamblaje, limpie si es necesario usando alcohol isopropílico.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Un LED es un diodo semiconductor de unión p-n. Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región de la unión. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía. En un diodo estándar, esta energía se libera como calor. En un LED, el material semiconductor (en este caso, InGaN) se elige para que esta energía se libere principalmente como fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor. El amplio ángulo de visión se logra a través de la geometría del chip LED y las propiedades de la lente encapsulante.

13. Tendencias de Desarrollo

La tendencia general en los LED SMD para aplicaciones de indicadores es hacia tamaños de paquete aún más pequeños (por ejemplo, 0402, 0201) para permitir diseños de PCB de mayor densidad. Existe un impulso continuo para aumentar la eficacia luminosa (más salida de luz por unidad de potencia eléctrica de entrada) y mejorar la consistencia del color mediante tolerancias de bineo más estrictas. Además, los avances en materiales de empaquetado apuntan a mejorar la confiabilidad bajo perfiles de reflujo de mayor temperatura y mejorar la resistencia a factores ambientales como la humedad y el ciclo térmico.