Hoja de Datos de LED SMD Blanco Difuso Bicolor (Verde/Amarillo) - Dimensiones del Paquete - Voltaje Directo 1.8-3.4V - Disipación de Potencia 72-102mW - 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) blanco difuso, diseñado para el montaje automatizado en placas de circuito impreso (PCB). El componente se caracteriza por su tamaño compacto, lo que lo hace adecuado para aplicaciones con espacio limitado. Está diseñado para ser compatible con sistemas de colocación automática de alto volumen y procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), cumpliendo con los estándares de la industria para el montaje sin plomo.

1.1 Características Principales y Mercado Objetivo

El LED está diseñado con varias características clave que mejoran su aplicabilidad en la electrónica moderna. Cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas). Se suministra en cinta estándar de 8 mm en carretes de 7 pulgadas, facilitando el manejo eficiente por máquinas pick-and-place. El dispositivo es compatible con circuitos integrados y ha sido preacondicionado para una sensibilidad a la humedad JEDEC Nivel 3, garantizando fiabilidad durante el proceso de soldadura. Sus principales mercados objetivo incluyen equipos de telecomunicaciones, dispositivos de automatización de oficinas, electrodomésticos y sistemas de control industrial. Las aplicaciones típicas van desde indicadores de estado e iluminación trasera para paneles frontales hasta iluminación de señales y símbolos.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

El rendimiento del LED se define mediante un conjunto exhaustivo de parámetros eléctricos y ópticos medidos a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Para el LED Amarillo, la disipación de potencia máxima es de 72 mW, mientras que para el LED Verde es de 102 mW. Ambos colores comparten una corriente directa continua máxima (IF) de 30 mA. Se permite una corriente directa de pico más alta de 80 mA en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1 ms). El dispositivo está clasificado para operar dentro de un rango de temperatura de -40°C a +85°C y puede almacenarse en entornos de -40°C a +100°C.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Las métricas de rendimiento central se especifican bajo una condición de prueba de IF = 20mA. La intensidad luminosa (Iv) para el LED Amarillo varía desde un mínimo de 710 mcd hasta un máximo de 1800 mcd. El LED Verde ofrece una salida más alta, que va de 1120 mcd a 2800 mcd. El ángulo de visión (2θ1/2), definido como el ángulo total en el que la intensidad es la mitad del valor axial, es típicamente de 120 grados para ambos, lo que indica un patrón de emisión difuso y amplio. La longitud de onda de emisión pico (λP) es de 590 nm (Amarillo) y 524 nm (Verde), con la longitud de onda dominante (λd) especificada dentro de los rangos de 585-595 nm y 518-528 nm, respectivamente. El voltaje directo (VF) varía según el color: los LED Amarillos tienen un VF entre 1.8V y 2.4V, mientras que los LED Verdes operan entre 2.6V y 3.4V a 20mA. La corriente inversa máxima (IR) es de 10 μA a un voltaje inverso (VR) de 5V, señalando que el dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa.

3. Explicación del Sistema de Clasificación por Rangos (Binning)

Para garantizar la consistencia en la salida luminosa, los LED se clasifican en rangos (bins) de intensidad. Cada rango tiene un valor mínimo y máximo de intensidad luminosa definido, con una tolerancia de +/-11% aplicada dentro de cada rango.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Para los LED Amarillos, los códigos de rango son V1 (710-900 mcd), V2 (900-1120 mcd), W1 (1120-1400 mcd) y W2 (1400-1800 mcd). Para los LED Verdes, los rangos son W1 (1120-1400 mcd), W2 (1400-1800 mcd), X1 (1800-2240 mcd) y X2 (2240-2800 mcd). Esta clasificación permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de brillo para su aplicación.

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 generalmente ilustran la relación entre la corriente directa y la intensidad luminosa (curva I-V), la variación del voltaje directo con la temperatura y la distribución espectral de potencia que muestra la longitud de onda pico y el ancho medio espectral. Estas curvas son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones de operación no estándar y para un diseño de circuito preciso.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete y Asignación de Pines

El LED viene en un paquete SMD estándar. La lente blanca difusa alberga dos chips semiconductores. La asignación de pines está claramente definida: los pines 1 y 2 son para el LED Verde (InGaN), y los pines 3 y 4 son para el LED Amarillo (AlInGaP). Todos los planos dimensionales especifican medidas en milímetros, con una tolerancia general de ±0.2 mm a menos que se indique lo contrario. Esta información es crítica para el diseño de la huella en la PCB.

5.2 Diseño Recomendado de las Almohadillas de Montaje en PCB

Se proporciona un diagrama que muestra el patrón recomendado de almohadillas de cobre en la PCB para soldadura por reflujo infrarrojo o por fase de vapor. Adherirse a este diseño garantiza la formación adecuada de la junta de soldadura, la gestión térmica y la estabilidad mecánica del componente después del montaje.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR

Se proporciona un perfil de soldadura por reflujo sugerido, conforme con J-STD-020B para procesos sin plomo. Los parámetros clave incluyen una temperatura de precalentamiento de 150-200°C, un tiempo de precalentamiento de hasta 120 segundos máximo, una temperatura pico que no exceda los 260°C y un tiempo por encima del líquido (o en el pico) limitado a un máximo de 10 segundos. Se enfatiza que el perfil óptimo depende del diseño específico de la PCB, la pasta de soldar y el horno, y que el perfil proporcionado debe usarse como un objetivo genérico validado para la línea de montaje específica.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual con cautín, la temperatura máxima recomendada de la punta es de 300°C, con un tiempo de soldadura que no exceda los 3 segundos por junta. Esto debe realizarse solo una vez para evitar daños térmicos al paquete del LED.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

El almacenamiento adecuado es vital para mantener la soldabilidad. Las bolsas herméticas sin abrir (con desecante) deben almacenarse a ≤30°C y ≤70% HR, con una vida útil de un año. Una vez abiertas, los LED deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% HR. Los componentes retirados de su embalaje original deben someterse a reflujo IR dentro de las 168 horas. Si se excede este plazo, se recomienda un secado a aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el efecto "palomita de maíz" durante el reflujo.

6.4 Limpieza

Si se requiere limpieza después de la soldadura, solo deben usarse disolventes a base de alcohol especificados, como alcohol etílico o alcohol isopropílico. El LED debe sumergirse a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Productos químicos no especificados pueden dañar el material del paquete o la lente.

7. Embalaje e Información de Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LED se embalan en cinta portadora en relieve de 8 mm de ancho enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete contiene 2000 piezas. La cinta se sella con una cubierta superior. El embalaje sigue las especificaciones ANSI/EIA 481, que dictan parámetros como el espaciado de los bolsillos y las dimensiones del carrete para compatibilidad con equipos automatizados. Para pedidos de remanentes, está disponible una cantidad mínima de embalaje de 500 piezas.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED bicolor es ideal para aplicaciones que requieren indicación de múltiples estados desde una sola huella de componente. Ejemplos incluyen indicadores de estado de energía/carga (por ejemplo, verde para "encendido" o "carga completa", amarillo para "en espera" o "cargando"), retroalimentación de selección de modo en electrónica de consumo e iluminación trasera para símbolos o iconos en paneles de control. Su amplio ángulo de visión lo hace adecuado para aplicaciones donde la visibilidad desde ángulos fuera del eje es importante.

8.2 Consideraciones de Diseño

Conducción de Corriente:Los LED son dispositivos controlados por corriente. Se debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie para cada canal de color cuando se alimentan desde una fuente de voltaje. El valor de la resistencia se calcula usando la Ley de Ohm: R = (Vfuente - VF_LED) / IF, donde VF_LED es el voltaje directo del color específico del LED a la corriente deseada (por ejemplo, 20mA). Usar el VF máximo de la hoja de datos garantiza que la corriente no exceda el límite incluso con variaciones del componente.

Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegurar un área de cobre adecuada en la PCB alrededor de las almohadillas térmicas (si las hay) o un ancho de traza general ayuda a disipar el calor, manteniendo el rendimiento y la longevidad del LED, especialmente en entornos de alta temperatura ambiente.

Distribución del Circuito:Mantenga las rutas de conducción de corriente para los dos colores separadas para permitir un control independiente.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La característica diferenciadora clave de este componente es la integración de dos colores de LED distintos (Verde y Amarillo) dentro de un solo paquete blanco difuso y compacto. Esto ahorra espacio en la PCB en comparación con el uso de dos LED monocromáticos separados. El amplio ángulo de visión de 120 grados proporcionado por la lente difusa ofrece una iluminación uniforme ideal para indicadores de panel. La compatibilidad del dispositivo con los procesos estándar de montaje SMD (MSL JEDEC Nivel 3, reflujo sin plomo) garantiza que pueda integrarse en líneas de fabricación de alto volumen existentes sin requerir manejo especial o cambios en el proceso.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo alimentar ambos colores del LED simultáneamente a su corriente máxima?

R: No. Los Valores Máximos Absolutos especifican límites de disipación de potencia para cada color individualmente (72mW para Amarillo, 102mW para Verde). Alimentar ambos a 30mA DC resultaría en una potencia total que probablemente exceda la capacidad térmica del paquete, pudiendo provocar sobrecalentamiento y reducir la vida útil. Consulte las curvas de derating (si están disponibles) u opere a corrientes más bajas para uso simultáneo.

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

R: La longitud de onda pico (λP) es la longitud de onda a la que la potencia óptica emitida es más alta. La longitud de onda dominante (λd) es la longitud de onda única de luz monocromática que parecería tener el mismo color que la salida del LED para un observador humano estándar. λd se deriva del diagrama de cromaticidad CIE y a menudo es más relevante para la especificación del color.

P: El rango del voltaje directo es bastante amplio (por ejemplo, 2.6V-3.4V para Verde). ¿Cómo afecta esto a mi diseño de circuito?

R: Esta variación es típica en los LED debido a las tolerancias de fabricación de los semiconductores. Su circuito limitador de corriente debe diseñarse para manejar el peor escenario. Use el VF máximo (3.4V) en su cálculo de la resistencia para garantizar que la corriente nunca exceda el valor deseado (por ejemplo, 20mA) incluso si recibe un LED con el VF más alto. Esto resultará en una operación ligeramente menos brillante para LED con VF más bajo, pero es el enfoque de diseño seguro.

11. Estudio de Caso de Aplicación Práctica

Escenario: Diseño de un Indicador de Carga de Doble Estado para un Dispositivo Portátil.

Un caso de uso común es un indicador que muestra rojo para cargando, amarillo para casi lleno y verde para completamente cargado. Aunque este LED específico no incluye rojo, se aplica un principio de diseño similar. Dos circuitos de control independientes (por ejemplo, pines GPIO de un microcontrolador con resistencias en serie) controlarían los LED Amarillo y Verde. El firmware secuenciaría los colores: Verde apagado/Amarillo encendido durante la carga activa, luego cambiaría a Verde encendido/Amarillo apagado cuando la carga esté completa. La lente blanca difusa garantiza que la luz se mezcle uniformemente y sea visible desde un ángulo amplio, proporcionando una retroalimentación clara al usuario. El paquete SMD permite esta funcionalidad en una huella mínima en la PCB densamente poblada del dispositivo.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz cuando una corriente eléctrica pasa a través de ellos. Este fenómeno se llama electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones del material tipo n se recombinan con los huecos del material tipo p, liberando energía en forma de fotones (luz). El color específico de la luz está determinado por el intervalo de energía (bandgap) del material semiconductor utilizado. En este componente, la luz Verde es producida por un chip de Nitruro de Galio e Indio (InGaN), y la luz Amarilla es producida por un chip de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP). La lente epoxi blanca difusa encapsula los chips, proporcionando protección mecánica, dando forma al haz de salida de luz para un ángulo amplio y difundiendo la luz para reducir el deslumbramiento y crear una apariencia uniforme.

13. Tendencias y Avances de la Industria

La tendencia en los LED SMD para aplicaciones de indicación continúa hacia una mayor eficiencia (más salida de luz por unidad de potencia eléctrica), tamaños de paquete más pequeños para una electrónica cada vez más densa y una mayor integración. Los LED multicolor y RGB en paquetes únicos son cada vez más comunes, permitiendo una programabilidad a todo color. También hay un enfoque en mejorar la consistencia del color y ajustar las especificaciones de clasificación para satisfacer las demandas de aplicaciones donde la coincidencia de color es crítica. Además, los avances en materiales de empaquetado apuntan a mejorar la confiabilidad bajo perfiles de reflujo a mayor temperatura y mejorar el mantenimiento de lúmenes a largo plazo. El componente descrito se ajusta a estas tendencias más amplias al ofrecer funcionalidad bicolor en un formato SMD estandarizado y confiable, adecuado para fabricación automatizada y de alta confiabilidad.