Hoja de Datos de LED SMD Naranja AlInGaP en Paquete 0603 - Dimensiones 1.6x0.8x0.6mm - Voltaje 1.8-2.4V - Potencia 72mW - 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) miniatura y de alto brillo. El dispositivo está diseñado con el formato de paquete estándar de la industria 0603, lo que lo hace adecuado para procesos de montaje automatizado en placas de circuito impreso (PCB). Su tamaño compacto es ideal para aplicaciones con espacio limitado donde se requiere una indicación de estado fiable o retroiluminación.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de este LED incluyen su compatibilidad con equipos de colocación automática de alto volumen y procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), que son estándar en la fabricación electrónica moderna. Está construido utilizando tecnología de semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP), conocida por producir luz naranja eficiente y brillante. El dispositivo cumple con las regulaciones ambientales pertinentes.

Sus aplicaciones objetivo abarcan una amplia gama de productos electrónicos de consumo e industrial, incluyendo, entre otros, equipos de telecomunicaciones (por ejemplo, teléfonos móviles), dispositivos informáticos portátiles, hardware de red, electrodomésticos y señalización interior o retroiluminación de pantallas. Su función principal es como indicador de estado o fuente de iluminación de bajo nivel.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Esta sección proporciona un desglose detallado de los límites absolutos y las características operativas del dispositivo. Comprender estos parámetros es crucial para un diseño de circuito fiable y para garantizar un rendimiento a largo plazo.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los Límites Absolutos Máximos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estas no son condiciones para la operación normal.

• Disipación de Potencia (Pd):72 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el dispositivo puede disipar como calor sin exceder sus límites térmicos.
• Corriente Directa de Pico (I_F(PEAK)):80 mA. Esta corriente es permisible solo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) durante períodos muy cortos, como durante pruebas.
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA DC. Esta es la corriente máxima recomendada para operación continua.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Aplicar un voltaje inverso que exceda este límite puede causar una ruptura inmediata. El dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa.
• Rango de Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C. Se garantiza que el dispositivo funcione dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +100°C. El dispositivo puede almacenarse sin degradación dentro de estos límites.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C, I_F=20mA) y definen el rendimiento del dispositivo.

• Intensidad Luminosa (I_V):90.0 - 280.0 mcd (milicandelas). Esta es una medida del brillo percibido de la luz emitida tal como la ve el ojo humano. El amplio rango se gestiona a través de un sistema de bineo.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):110 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor medido en el eje (directamente frente al LED). Un ángulo de 110° indica un patrón de visión amplio.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):611 nm (típico). Esta es la longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida es más alta.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):600 - 612 nm. Esta es la longitud de onda única que mejor representa el color percibido de la luz, derivada de las coordenadas de cromaticidad. Es el parámetro clave para la clasificación por color.
• Ancho a Media Altura Espectral (Δλ):17 nm (típico). Esto indica la pureza espectral, midiendo el ancho del espectro de emisión a la mitad de su potencia máxima. Un valor más pequeño indica una fuente de luz más monocromática.
• Voltaje Directo (V_F):1.8 - 2.4 V. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando se alimenta con la corriente de prueba de 20mA. Varía con la corriente y la temperatura.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (máx.) a V_R=5V. Esta es la pequeña corriente de fuga que fluye cuando el dispositivo está polarizado inversamente dentro de su límite máximo.

3. Explicación del Sistema de Bineo

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

3.1 Bineo por Voltaje Directo

Las unidades se miden a I_F= 20mA. La tolerancia para cada bin es de ±0.1V.

• Bin D2:1.8V (Mín.) a 2.0V (Máx.)
• Bin D3:2.0V (Mín.) a 2.2V (Máx.)
• Bin D4:2.2V (Mín.) a 2.4V (Máx.)

3.2 Bineo por Intensidad Luminosa

Las unidades son mcd (milicandelas) a I_F= 20mA. La tolerancia en cada bin es de ±11%.

• Bin Q2:90 mcd (Mín.) a 112 mcd (Máx.)
• Bin R1:112 mcd (Mín.) a 140 mcd (Máx.)
• Bin R2:140 mcd (Mín.) a 180 mcd (Máx.)
• Bin S1:180 mcd (Mín.) a 220 mcd (Máx.)
• Bin S2:220 mcd (Mín.) a 280 mcd (Máx.)

3.3 Bineo por Longitud de Onda Dominante

Las unidades son nanómetros (nm) a I_F= 20mA. La tolerancia para cada bin es de ±1 nm.

• Bin P:600 nm (Mín.) a 603 nm (Máx.)
• Bin Q:603 nm (Mín.) a 606 nm (Máx.)
• Bin R:606 nm (Mín.) a 609 nm (Máx.)
• Bin S:609 nm (Mín.) a 612 nm (Máx.)

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien los datos gráficos específicos se hacen referencia en el documento fuente, las curvas de rendimiento típicas para tales dispositivos ilustran relaciones clave esenciales para el diseño.

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

La curva I-V es no lineal. El voltaje directo (V_F) aumenta con la corriente pero tiene un coeficiente de temperatura—V_Ftípicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esto debe considerarse en diseños de alimentación de corriente constante.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La salida de luz (intensidad luminosa) es aproximadamente proporcional a la corriente directa en un rango significativo. Sin embargo, la eficiencia puede disminuir a corrientes muy altas debido al aumento de la generación de calor. Operar a o por debajo de los 20mA recomendados garantiza una eficiencia y longevidad óptimas.

4.3 Características de Temperatura

El rendimiento del LED depende de la temperatura. La intensidad luminosa generalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. La longitud de onda dominante también puede desplazarse ligeramente con la temperatura, afectando el color percibido, especialmente en aplicaciones de precisión.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete

El dispositivo se ajusta al tamaño de paquete estándar EIA 0603. Las dimensiones clave (en milímetros) son aproximadamente 1.6mm de longitud, 0.8mm de ancho y 0.6mm de altura. Las tolerancias son típicamente de ±0.1mm. La lente es transparente, y el color naranja es generado por el chip semiconductor de AlInGaP en su interior.

5.2 Patrón de Pistas Recomendado para PCB

Se proporciona un patrón de pistas para soldadura por reflujo infrarrojo o de fase de vapor. Este patrón está diseñado para garantizar la formación adecuada de la unión de soldadura, la autoalineación durante el reflujo y una fijación mecánica fiable. Seguir la geometría de pad recomendada es fundamental para evitar el efecto "tombstoning" o uniones de soldadura deficientes.

5.3 Identificación de Polaridad

El cátodo está típicamente marcado en el dispositivo, a menudo por un tinte verde en el lado correspondiente del paquete o una pequeña muesca. La serigrafía de la PCB y la huella deben indicar claramente la polaridad para evitar una colocación incorrecta.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo

El dispositivo es compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo sin plomo (Pb-free). Se hace referencia a un perfil sugerido conforme a J-STD-020B. Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento:150-200°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.
• Ciclos Máximos de Soldadura:Dos veces.

Los perfiles deben caracterizarse para el ensamblaje específico de la PCB, considerando el grosor de la placa, la densidad de componentes y el tipo de pasta de soldar.

6.2 Soldadura Manual (Si es Necesaria)

Si se requiere soldadura manual, se debe tener extremo cuidado:

• Temperatura del Soldador:Máximo 300°C.
• Tiempo de Soldadura:Máximo 3 segundos por pad.
• Límite:Solo un ciclo de soldadura. El calor excesivo puede dañar el dado interno o el paquete de plástico.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

Los LED son dispositivos sensibles a la humedad (MSD).

• Bolsa Sellada:Almacenar a ≤30°C y ≤70% de Humedad Relativa (HR). Usar dentro de un año desde la fecha de sellado de la bolsa.
• Bolsa Abierta/Expuesta:Almacenar a ≤30°C y ≤60% HR. Se recomienda encarecidamente completar el reflujo IR dentro de las 168 horas (7 días) posteriores a la exposición al aire ambiente.
• Exposición Prolongada:Si se expone durante más de 168 horas, se requiere un horneado a aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" durante el reflujo.

6.4 Limpieza

Si es necesaria una limpieza posterior a la soldadura, usar solo solventes aprobados a base de alcohol como alcohol isopropílico (IPA) o alcohol etílico. La inmersión debe ser a temperatura ambiente y por menos de un minuto. Productos químicos agresivos o no especificados pueden dañar el material del paquete o la lente.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

El dispositivo se suministra empaquetado en cinta portadora embutida de 8mm de ancho en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Este empaquetado es compatible con equipos estándar de montaje SMD automatizado.

• Cantidad por Carrete:4000 piezas.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ) para Restos:500 piezas.
• Cinta de Cubierta:Los bolsillos vacíos de componentes se sellan con una cinta de cubierta superior.
• Componentes Faltantes:Se permite un máximo de dos componentes faltantes consecutivos por especificación.

El empaquetado cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Un LED es un dispositivo controlado por corriente. Para una operación fiable y un brillo consistente, especialmente cuando se usan múltiples LED, se debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada LED o cada cadena paralela de LED. No se recomienda alimentar LED directamente desde una fuente de voltaje sin control de corriente, ya que conducirá a un rendimiento inconsistente y a una posible falla del dispositivo. El valor de la resistencia en serie se calcula usando la Ley de Ohm: R = (V_fuente- V_F) / I_F, donde V_Fes el voltaje directo del LED a la corriente deseada I_F.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegurar un área de cobre adecuada en la PCB o un alivio térmico puede ayudar a mantener temperaturas de unión más bajas, preservando la salida de luz y la vida útil.
• Derating de Corriente:Para operación a altas temperaturas ambientales (acercándose a +85°C), considere reducir la corriente directa para disminuir el calentamiento interno.
• Protección contra ESD:Aunque no se indica explícitamente como altamente sensible, se deben observar las precauciones estándar de manejo de ESD durante el montaje y manipulación.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como el Fosfuro de Galio (GaP), los LED de AlInGaP ofrecen una eficiencia luminosa y un brillo significativamente mayores para colores naranja y rojo. El paquete 0603 representa un equilibrio entre la miniaturización y la facilidad de manejo/fabricación. Existen paquetes más pequeños (por ejemplo, 0402) pero pueden ser más desafiantes para algunas líneas de montaje y tienen características térmicas ligeramente diferentes. El amplio ángulo de visión de 110 grados es 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 continuamente a 30mA?

Sí, 30mA es la corriente directa continua DC máxima nominal. Sin embargo, para una longevidad óptima y para tener en cuenta el posible aumento térmico en la aplicación, es una práctica común diseñar para una corriente más baja, como 20mA, lo que proporciona un margen de seguridad.

10.2 ¿Por qué hay un rango tan amplio en la intensidad luminosa (90-280 mcd)?

Este rango representa la dispersión total de toda la producción. Los dispositivos se clasifican en bins específicos de intensidad (Q2, R1, R2, S1, S2). Los diseñadores pueden especificar un código de bin requerido para garantizar la consistencia del brillo en su producto. Si un brillo específico es crítico, se deben especificar los bins S1 o S2.

10.3 ¿Qué sucede si sueldo este LED más de dos veces?

Exceder el número máximo recomendado de ciclos de soldadura (dos para reflujo, uno para soldadura manual) expone el dispositivo a un estrés térmico acumulativo. Esto puede degradar las conexiones internas por alambres, dañar el dado semiconductor o causar la delaminación del paquete de plástico, lo que lleva a una falla prematura o a una reducción de la fiabilidad.

10.4 ¿Es siempre necesario el horneado si la bolsa ha estado abierta una semana?

Sí. La vida útil de 168 horas (7 días) es una guía crítica para dispositivos sensibles a la humedad. Si los componentes han estado expuestos a condiciones ambientales más allá de este período sin un almacenamiento seco adecuado (por ejemplo, en un desecador), es obligatorio el horneado (60°C durante 48 horas) para expulsar la humedad absorbida y prevenir daños por presión de vapor durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura.

11. Caso Práctico de Aplicación

Escenario:Diseñar un panel de indicadores de estado para un router de red con cinco indicadores LED naranja idénticos.

Pasos de Diseño:

1. Selección de Parámetros:Elegir códigos de bin para consistencia. Por ejemplo, especificar Longitud de Onda Dominante Bin R (606-609nm) e Intensidad Luminosa Bin S1 (180-220 mcd) para garantizar un color y brillo uniformes.
2. Diseño del Circuito:La fuente de alimentación lógica interna del router es de 3.3V. Usando el V_Ftípico de 2.1V (del Bin D3) y un objetivo I_Fde 20mA, calcular la resistencia en serie: R = (3.3V - 2.1V) / 0.020A = 60 Ohmios. Se usaría una resistencia estándar de 62 ohmios.
3. Diseño de PCB:Usar el patrón de pistas recomendado. Colocar los cinco LED con orientación consistente. Incluir marcas de polaridad claras en la serigrafía.
4. Montaje:Asegurarse de que los LED se utilicen dentro de las 168 horas posteriores a abrir la bolsa barrera de humedad o que se horneen adecuadamente. Seguir el perfil de reflujo IR recomendado.
5. Resultado:Cinco indicadores con color y brillo visualmente igualados, proporcionando información de estado clara al usuario final.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz son dispositivos semiconductores 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 (la capa activa). Cuando estos portadores de carga (electrones y huecos) se recombinan, se libera energía. En un LED, esta energía se libera en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor utilizado en la capa activa. Para este LED naranja, el material es Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP), que tiene una banda prohibida correspondiente a la luz en la parte naranja/roja del espectro visible. La lente de epoxi transparente sirve para proteger el chip semiconductor y dar forma al haz de luz de salida.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en los LED indicadores continúa hacia una mayor eficiencia (más salida de luz por unidad de potencia eléctrica), lo que permite el mismo brillo a corrientes de alimentación más bajas, reduciendo el consumo de energía del sistema y la generación de calor. La miniaturización del paquete también continúa, con paquetes 0402 e incluso 0201 volviéndose más comunes para diseños extremadamente limitados en espacio. Además, hay un enfoque en mejorar la consistencia del color y ampliar la gama de colores saturados disponibles a través de avances en materiales semiconductores y tecnología de fósforos. La búsqueda de automatización y fiabilidad en la fabricación refuerza la importancia de componentes que sean totalmente compatibles con los procesos estándar de colocación y soldadura por reflujo, como lo ejemplifica este dispositivo.