Especificación de LED SMD Tricolor Difuso Blanco - Paquete 3.5x3.2x1.9mm - Voltaje 1.8-3.7V - Potencia 0.56-0.89W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED tricolor de montaje superficial de alto rendimiento. El dispositivo integra chips semiconductores Rojo, Verde y Azul dentro de un único paquete con lente difuso blanco, permitiendo la creación de un amplio espectro de colores mediante su operación individual o combinada. Diseñado para procesos de ensamblaje automatizado, es ideal para aplicaciones con espacio limitado que requieren indicación de estado, retroiluminación o iluminación simbólica.

1.1 Ventajas Principales

• Cumple con las normas ambientales RoHS.
• Empaquetado en cinta de 12mm para carretes de 7 pulgadas de diámetro, compatible con equipos de colocación automática de alta velocidad.
• La huella de paquete EIA estandarizada garantiza la compatibilidad de diseño.
• Niveles de accionamiento compatibles con Circuitos Integrados (C.I.).
• Resiste procesos de soldadura por reflujo infrarrojo, adecuado para ensamblaje sin plomo.
• Preacondicionado a los estándares de sensibilidad a la humedad JEDEC Nivel 3 para mayor fiabilidad.

1.2 Mercados Objetivo

Este componente es adecuado para una amplia gama de equipos electrónicos, incluyendo, pero no limitado a, dispositivos de telecomunicaciones (teléfonos inalámbricos/celulares), computación portátil (portátiles), sistemas de red, electrodomésticos, paneles de control industrial y aplicaciones de señalización interior donde se requiera indicación o iluminación multicolor.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

2.1 Especificaciones Absolutas Máximas

Todas las especificaciones se indican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Superar estos límites puede causar daños permanentes.

• Disipación de Potencia (Pd):Varía según el color: Verde: 740 mW, Rojo: 560 mW, Azul: 888 mW. Este parámetro define la potencia máxima que el LED puede disipar en forma de calor.
• Corriente Directa de Pico (I_F(PEAK)):Medida en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Verde/Rojo: 400 mA, Azul: 500 mA.
• Corriente Directa Continua (I_F):La corriente DC máxima permitida. Verde/Rojo: 200 mA, Azul: 240 mA.
• Rango de Temperatura de Operación:-40°C a +85°C.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +100°C.

2.2 Características Térmicas

La gestión térmica es crítica para el rendimiento y la longevidad del LED.

• Temperatura Máxima de Unión (T_j):Verde/Azul: 125°C, Rojo: 115°C. El dado semiconductor no debe exceder esta temperatura.
• Resistencia Térmica, Unión-a-Ambiente (R_θJA):Verde: 70 °C/W, Rojo/Azul: 40 °C/W. Este valor indica la eficacia con la que se transfiere el calor desde el chip al aire circundante. Un valor más bajo significa un mejor rendimiento térmico. El valor más alto para el chip verde puede requerir un diseño térmico más cuidadoso en aplicaciones de alta potencia.

2.3 Características Eléctricas y Ópticas

Medidas a Ta=25°C bajo corrientes de prueba especificadas (Rojo: 150mA, Verde/Azul: 120mA).

• Intensidad Luminosa (I_v):El brillo percibido. Verde: 8000-17000 mcd, Rojo: 5500-13000 mcd, Azul: 1500-3200 mcd. El ojo humano es menos sensible a la luz azul, lo que resulta en valores mcd más bajos para una potencia radiante similar.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):Típicamente 120 grados. Este ángulo amplio, facilitado por la lente difusa, proporciona una salida de luz uniforme y no direccional adecuada para la iluminación de paneles.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Define el color percibido. Verde: 515-530 nm, Rojo: 615-630 nm, Azul: 448-463 nm.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):La longitud de onda a la que la distribución espectral de potencia es máxima. Típicamente: Verde: 521 nm, Rojo: 631 nm, Azul: 445 nm.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):El ancho de banda de la luz emitida. Típicamente: Verde: 30 nm, Rojo: 20 nm, Azul: 25 nm.
• Voltaje Directo (V_F):La caída de voltaje a través del LED a la corriente de prueba. Verde/Azul: 2.7-3.7 V, Rojo: 1.8-2.8 V. El chip rojo, típicamente basado en AlInGaP, tiene un bandgap más bajo y, por lo tanto, un voltaje directo menor que los chips verde y azul basados en InGaN.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10 μA a V_R=5V. Este dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa; este parámetro es solo para fines de prueba.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

Los LED se clasifican en lotes (bins) según parámetros ópticos clave para garantizar la consistencia de color y brillo dentro de un lote de producción.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Unidades: mcd @ corrientes de prueba especificadas. Cada código de lote (L1-L8) define un rango mínimo/máximo para cada color. Por ejemplo, el lote L1 para Verde cubre 8000-12000 mcd, mientras que L5 cubre 12000-17000 mcd. La tolerancia dentro de cada lote de intensidad es +/-11%.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Unidades: nm @ corrientes de prueba especificadas. Los códigos de lote D1-D9 definen rangos estrechos de longitud de onda para cada color (ej., D1 para Verde: 515-520 nm, D7: 525-530 nm). La tolerancia para cada lote de longitud de onda dominante es +/- 1 nm, permitiendo un emparejamiento de color preciso.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Intensidad Relativa vs. Longitud de Onda (Espectro)

Las curvas de distribución espectral muestran picos distintos y relativamente estrechos para cada chip de color, confirmando la pureza de las emisiones roja, verde y azul. Los valores de ancho medio indican la pureza espectral, siendo el rojo el más estrecho.

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

Las curvas I-V demuestran la relación exponencial típica de los diodos. Las curvas para Verde y Azul están estrechamente alineadas debido a su sistema de material InGaN similar y mayor bandgap, mientras que la curva Roja está desplazada a voltajes más bajos.

4.3 Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente (Curva de Derating)

Este gráfico muestra cómo la corriente directa continua máxima permitida disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. Este derating es esencial para evitar que la temperatura de unión exceda su especificación máxima. Las curvas difieren ligeramente entre colores debido a variaciones en la resistencia térmica y la temperatura máxima de unión.

4.4 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

La salida de luz aumenta con la corriente pero exhibe un comportamiento sub-lineal a corrientes más altas, principalmente debido a efectos térmicos y a la caída de eficiencia. Esto resalta la importancia de accionar el LED dentro de su rango especificado para una eficiencia y vida útil óptimas.

4.5 Distribución Espacial (Patrón de Ángulo de Visión)

El diagrama polar confirma el patrón de emisión tipo Lambertiano con un ángulo de visión completo de aproximadamente 120 grados, característico de una lente difusa que dispersa la luz para crear una iluminación amplia y uniforme.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete

El paquete SMD mide aproximadamente 3.5mm (L) x 3.2mm (W) x 1.9mm (H). Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.2mm a menos que se indique lo contrario. Se debe consultar un dibujo dimensional detallado para el diseño exacto de las almohadillas y las áreas de exclusión.

5.2 Asignación de Pines

El paquete de 6 pines asigna ánodos y cátodos individuales para cada chip de color: Pines 1 & 6: Azul, Pines 2 & 5: Rojo, Pines 3 & 4: Verde. Esta configuración permite el control independiente de cada color.

5.3 Almohadilla de Montaje en PCB Recomendada

Se proporciona un diseño de patrón de soldadura para garantizar una soldadura adecuada, estabilidad mecánica y una conducción térmica óptima desde el LED. Adherirse a esta recomendación es crucial para el rendimiento del ensamblaje y la fiabilidad a largo plazo.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Reflujo IR Recomendado

Se especifica un perfil detallado de soldadura por reflujo compatible con J-STD-020B para procesos sin plomo. Este perfil incluye etapas de precalentamiento, estabilización, reflujo (temperatura máxima) y enfriamiento con límites de tiempo y temperatura definidos para prevenir daños térmicos al paquete del LED y al dado interno.

6.2 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, solo se recomienda la inmersión en alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Productos químicos no especificados pueden dañar la lente de epoxi o el paquete.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

Paquete Sellado:Almacenar a ≤30°C y ≤70% de Humedad Relativa (HR). Los componentes tienen una vida útil de un año en la bolsa antihumedad con desecante.
Paquete Abierto:Para componentes extraídos de su bolsa sellada, el ambiente de almacenamiento no debe exceder los 30°C y el 60% de HR. Se recomienda completar el reflujo IR dentro de las 168 horas (7 días) posteriores a la exposición. Para un almacenamiento más prolongado, utilice un recipiente sellado con desecante o un desecador de nitrógeno.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora en relieve de 12mm de ancho enrollada en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. La cantidad estándar por carrete es de 1500 piezas. Hay una cantidad mínima de empaque de 500 piezas disponible para pedidos de remanentes. El empaquetado cumple con las especificaciones EIA-481-1-B.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Cada canal de color requiere una resistencia limitadora de corriente en serie con el LED. El valor de la resistencia se calcula como R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F, donde V_Fe I_Fson el voltaje directo y la corriente objetivo para el color específico. Se pueden utilizar microcontroladores o CI controladores de LED dedicados para atenuación PWM o mezcla de colores.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión Térmica:Asegure un área de cobre en la PCB (almohadillas térmicas) y una posible ventilación adecuadas para gestionar la disipación de calor, especialmente para el canal verde que tiene una mayor resistencia térmica.
• Accionamiento de Corriente:No exceda la corriente directa continua absoluta máxima. Para una vida útil extendida y una salida de color estable, considere operar por debajo de la especificación máxima.
• Protección contra ESD:Aunque no se indique explícitamente como sensible, se recomiendan las precauciones estándar de manejo ESD para dispositivos semiconductores durante el ensamblaje.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Este LED tricolor en un paquete difuso blanco ofrece ventajas clave:

• Solución Integrada:Combina tres colores discretos en un solo paquete, ahorrando espacio en la PCB y simplificando el ensamblaje en comparación con el uso de tres LED separados.
• Capacidad de Mezcla de Colores:Permite la generación de colores secundarios (amarillo, cian, magenta) y blanco mediante el control independiente de la intensidad de cada chip de color primario.
• Apariencia Uniforme:La lente difusa blanca mezcla la luz de los chips individuales cuando se ve fuera del eje, proporcionando una apariencia consistente, blanco lechoso cuando está apagado, y un brillo coloreado uniforme cuando está iluminado.
• Alto Brillo:Ofrece alta intensidad luminosa en los tres colores, adecuada para aplicaciones que requieren buena visibilidad incluso en condiciones de mucha luz.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Puedo alimentar los tres colores simultáneamente a su corriente máxima?

No. Se debe considerar la disipación de potencia total. Alimentar simultáneamente Rojo (150mA @ ~2.3V = 345mW), Verde (120mA @ ~3.2V = 384mW) y Azul (120mA @ ~3.2V = 384mW) resultaría en una disipación interna total de aproximadamente 1113mW, lo que excede la especificación máxima de disipación de potencia para cualquier chip individual (888mW máx. para Azul) y causaría un sobrecalentamiento severo. El diseño térmico debe tener en cuenta el calor combinado de todos los chips activos.

10.2 ¿Por qué el voltaje directo es diferente para cada color?

El voltaje directo está determinado por la energía del bandgap del material semiconductor. Los LED rojos suelen usar AlInGaP que tiene un bandgap más bajo (~1.9-2.0 eV), resultando en un V_Fmás bajo. Los LED verdes y azules usan InGaN con bandgaps más altos (~2.4 eV para Verde, ~2.7 eV para Azul), lo que conduce a un V_F.

más alto.

10.3 ¿Cómo consigo luz blanca con este LED?

La luz blanca se puede crear mezclando la luz roja, verde y azul en intensidades apropiadas. Este es un proceso de mezcla aditiva de colores. Las proporciones específicas (que dependen de la clasificación de los chips individuales y del punto blanco objetivo, ej., blanco frío, blanco cálido) deben calibrarse mediante control PWM o ajustando los niveles de corriente para cada canal.

11. Caso de Uso PrácticoEscenario: Indicador de Estado para un Router de Red:

Un solo LED tricolor puede reemplazar tres LED de un solo color para indicar múltiples estados del dispositivo: Verde fijo para "Operación Normal", Azul intermitente para "Transferencia de Datos" y Rojo fijo para "Error/Fallo". Esto simplifica el diseño del panel frontal, reduce el número de componentes y permite una estética más limpia con una única apertura iluminada que cambia de color.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones. La longitud de onda (color) de la luz emitida está determinada por la energía del bandgap del material semiconductor utilizado. En este dispositivo, tres chips semiconductores separados (Rojo: AlInGaP, Verde/Azul: InGaN) están alojados juntos. La lente de epoxi difusa blanca encapsula los chips, tanto para protección como para dispersar la luz emitida, creando un ángulo de visión amplio y uniforme.

13. Tendencias Tecnológicas