Hoja de Datos de LED SMD Naranja - Paquete EIA - 5V Voltaje Inverso - 75mW Potencia - 605nm Longitud de Onda Dominante - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED Naranja de montaje superficial de alta luminosidad que utiliza tecnología de chip AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio). El dispositivo está diseñado para ser compatible con procesos de ensamblaje automatizado y soldadura por reflujo infrarrojo, lo que lo hace adecuado para fabricación en gran volumen. Es un producto ecológico conforme a RoHS, empaquetado en cinta de 8mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro.

1.1 Ventajas Principales

• Salida Ultrabrillante:Proporciona una alta intensidad luminosa desde un paquete compacto.
• Compatibilidad de Proceso:Diseñado para uso con equipos de colocación automática y perfiles estándar de soldadura por reflujo infrarrojo.
• Compatible con CI:Adecuado para interfaz directa con circuitos integrados.
• Paquete Estandarizado:Cumple con las dimensiones estándar EIA (Alianza de Industrias Electrónicas).

1.2 Aplicaciones Destinadas

Este LED está destinado a su uso en equipos electrónicos generales, incluyendo, entre otros, indicadores de estado, retroiluminación, iluminación de paneles e iluminación decorativa en electrónica de consumo, equipos de oficina y dispositivos de comunicación.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los siguientes valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW a Ta=25°C.
• Corriente Directa de Pico (I_F(pico)):80 mA (pulsada, ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms).
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA DC.
• Factor de Reducción:0.4 mA/°C linealmente desde 50°C de temperatura ambiente.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V.
• Rango de Temperatura de Operación (T_opr):-30°C a +85°C.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +85°C.
• Condición de Soldadura Infrarroja:Resiste una temperatura pico de 260°C durante 5 segundos.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Los parámetros de rendimiento típicos se miden a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C y una corriente directa (I_F) de 5mA, salvo que se especifique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (I_V):Varía desde un mínimo de 11.2 mcd hasta un máximo de 71.0 mcd, con valores típicos definidos por códigos de clasificación (bin).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor en el eje.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):Típicamente 611 nm.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Varía de 597 nm a 612 nm, con un valor típico de 605 nm. Esto define el color percibido.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):Aproximadamente 17 nm, indicando la pureza espectral de la luz naranja emitida.
• Voltaje Directo (V_F):Típicamente 2.3 V, con un máximo de 2.3 V a I_F=5mA.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10 μA a V_R=5V.
• Capacitancia (C):Típicamente 40 pF medido a polarización 0V y frecuencia de 1 MHz.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La intensidad luminosa de los LEDs se clasifica en grupos (bins) para garantizar consistencia dentro de un lote de producción. El código de bin define la intensidad luminosa mínima y máxima medida a 5mA.

• Código de Bin L:11.2 mcd (Mín) a 18.0 mcd (Máx)
• Código de Bin M:18.0 mcd a 28.0 mcd
• Código de Bin N:28.0 mcd a 45.0 mcd
• Código de Bin P:45.0 mcd a 71.0 mcd

Se aplica una tolerancia de +/-15% a cada bin de intensidad. Este sistema permite a los diseñadores seleccionar LEDs con el nivel de brillo requerido para su aplicación.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien en la hoja de datos se hacen referencias a gráficos específicos (ej., Fig.1, Fig.6), las tendencias típicas de rendimiento pueden inferirse de los parámetros:

• Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V):El LED exhibe una relación exponencial característica I-V. El V_Fespecificado de ~2.3V a 5mA es el punto de operación típico.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:La intensidad generalmente aumenta con la corriente directa, pero la operación debe permanecer dentro de los valores máximos absolutos para prevenir daños y pérdida de eficiencia.
• Dependencia de la Temperatura:La salida luminosa típicamente disminuye al aumentar la temperatura de unión. El factor de reducción para la corriente directa (0.4 mA/°C por encima de 50°C) es crucial para la gestión térmica en ambientes de alta temperatura.
• Distribución Espectral:El espectro de emisión está centrado alrededor de 605-611 nm (naranja) con un ancho medio relativamente estrecho de 17 nm, proporcionando un color saturado.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED está alojado en un paquete estándar de montaje superficial conforme a EIA. Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia general de ±0.10 mm salvo que se indique lo contrario. La lente es transparente.

5.2 Identificación de Polaridad y Diseño de Pads

La hoja de datos incluye dimensiones sugeridas para el diseño de pads de soldadura para garantizar una correcta formación de la junta de soldadura y estabilidad mecánica durante el reflujo. La polaridad se indica mediante el marcado del paquete o el diseño de los pads de cátodo/ánodo (consultar el dibujo del paquete). La conexión correcta de la polaridad es esencial para el funcionamiento del dispositivo.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de reflujo infrarrojo (IR) recomendado para procesos de soldadura sin plomo (SnAgCu). Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento:Rampa hasta 120-150°C.
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos.
• Temperatura Pico:Máximo 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquidus:5 segundos máximo a temperatura pico.

Cumplir con este perfil es crítico para prevenir daños térmicos al paquete del LED y al chip interno.

6.2 Almacenamiento y Manipulación

• Condiciones de Almacenamiento:Se recomienda no superar los 30°C y el 70% de humedad relativa.
• Sensibilidad a la Humedad:Los LEDs retirados del embalaje original deben someterse a reflujo dentro de una semana. Para almacenamiento más prolongado, usar un contenedor sellado con desecante o en atmósfera de nitrógeno. Si se almacenan sin empaquetar por más de 672 horas, se recomienda un horneado a 60°C durante 24 horas antes del ensamblaje.
• Limpieza:Si es necesario, limpiar únicamente con alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Evitar productos químicos no especificados.

7. Información de Empaquetado y Pedido

• Cinta y Carrete:Suministrado en cinta portadora de 8mm de ancho en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro.
• Cantidad por Carrete:3000 unidades.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):500 unidades para cantidades restantes.
• Estándar de Empaquetado:Cumple con las especificaciones ANSI/EIA 481-1-A-1994. Los huecos vacíos se sellan con cinta de cubierta.

8. Recomendaciones de Diseño para Aplicaciones

8.1 Diseño del Circuito de Conducción

Los LEDs son dispositivos operados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme al conectar múltiples LEDs en paralelo, se recomienda encarecidamente usar una resistencia limitadora de corriente en serie para cada LED (Modelo de Circuito A). No se recomienda conectar LEDs directamente en paralelo sin resistencias individuales (Modelo de Circuito B), ya que ligeras variaciones en las características del voltaje directo (V_F) entre LEDs individuales pueden causar diferencias significativas en el reparto de corriente y, en consecuencia, en el brillo.

8.2 Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

Este dispositivo es sensible a las descargas electrostáticas. El daño por ESD puede manifestarse como alta corriente de fuga inversa, bajo voltaje directo o fallo al iluminar a corrientes bajas. Las medidas de prevención incluyen:

• Usar pulseras conductoras o guanti antiestáticos.
• Asegurar que todo el equipo, estaciones de trabajo y estanterías de almacenamiento estén correctamente conectados a tierra.
• Usar ionizadores para neutralizar la carga estática en la lente del LED.

Para verificar posibles daños por ESD, comprobar que el LED se enciende y medir su voltaje directo (V_F) a una corriente baja (ej., 0.1mA). Un LED AlInGaP \"bueno\" debería tener típicamente V_F> 1.4V en esta condición.

8.3 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es relativamente baja (75mW máx.), un diseño adecuado del PCB y, si es necesario, vías térmicas pueden ayudar a disipar el calor, especialmente cuando se opera a altas temperaturas ambientales o cerca de la corriente máxima nominal. Respetar la curva de reducción de corriente por encima de 50°C ambiente.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como los LEDs estándar de GaAsP (Fosfuro de Arsénico y Galio), este LED basado en AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa y un brillo significativamente mayores para el espectro de color naranja. La lente transparente, a diferencia de una lente difusa o teñida, maximiza la salida de luz. Su compatibilidad con los procesos estándar de ensamblaje SMT y reflujo proporciona una ventaja de coste frente a dispositivos que requieren soldadura manual o manipulación especial.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

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

No sin una resistencia limitadora de corriente. El voltaje directo típico es ~2.3V. Conectarlo directamente a una fuente de voltaje superior a V_Fhará que fluya una corriente excesiva, pudiendo destruir el LED. Siempre use una resistencia en serie calculada como R = (V_fuente- V_F) / I_F.

10.2 ¿Por qué existe un sistema de clasificación (binning) para la intensidad luminosa?

Las variaciones en la fabricación causan ligeras diferencias en la salida de luz. El binning clasifica los LEDs en grupos con rendimiento similar, permitiendo a los diseñadores seleccionar un nivel de brillo consistente para su producto y evitar diferencias visibles entre LEDs adyacentes.

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

La longitud de onda pico (λ_P) es la longitud de onda a la que la distribución espectral de potencia es máxima (611 nm típico). La longitud de onda dominante (λ_d) se deriva del diagrama de cromaticidad CIE y representa la longitud de onda única del color espectral puro que coincide con el color percibido del LED (605 nm típico). La longitud de onda dominante es más relevante para la especificación del color.

11. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un panel indicador de estado con 10 LEDs naranjas de brillo uniforme alimentados desde una línea de 5V.
Pasos de Diseño:
1. Seleccionar Bin:Elegir Bin \"M\" para una intensidad media de 18-28 mcd.
2. Establecer Corriente de Operación:Seleccionar I_F= 5mA (condición de prueba para binning, garantiza el brillo especificado).
3. Calcular Resistencia en Serie:R = (5V - 2.3V) / 0.005A = 540 Ohmios. Usar el valor estándar más cercano (ej., 560 Ohmios).
4. Potencia por LED:P = V_F* I_F≈ 2.3V * 0.005A = 11.5 mW, muy por debajo del límite de 75mW.
5. Diseño del PCB:Seguir las dimensiones sugeridas para los pads. Colocar los 10 LEDs con sus respectivas resistencias de 560 ohmios en paralelo desde la línea de 5V a tierra.
6. Ensamblaje:Seguir el perfil de reflujo IR recomendado. Almacenar los carretes abiertos en un gabinete seco si no se usan inmediatamente.

12. Introducción al Principio Tecnológico

Este LED se basa en material semiconductor AlInGaP crecido sobre un sustrato. Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones y huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación AlInGaP determina la energía del bandgap, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, en el espectro naranja (~605 nm). La lente epoxi transparente encapsula el chip y ayuda en la extracción de la luz.

13. Tendencias de la Industria

La tendencia general en los LEDs SMD es hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), una mejor consistencia de color mediante clasificaciones (binning) más estrictas y una mayor fiabilidad en condiciones de mayor temperatura y corriente. También hay un enfoque en mejorar la compatibilidad con procesos de reflujo sin plomo y de alta temperatura. La miniaturización continúa, pero para aplicaciones indicadoras estándar, paquetes como este estándar EIA siguen siendo populares debido a su robustez, facilidad de manipulación e infraestructura de ensamblaje bien establecida.