Hoja de Datos de LED SMD 0603 Amarillo AlInGaP - 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) en formato de encapsulado miniatura 0603. El dispositivo está diseñado para procesos de montaje automatizado en placas de circuito impreso (PCB), lo que lo hace adecuado para fabricación de alto volumen. Su tamaño compacto es ideal para aplicaciones con espacio limitado donde el área de la placa es crítica.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de este LED incluyen su compatibilidad con equipos automatizados de pick-and-place y procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), que son estándar en la fabricación electrónica moderna. Cumple con los estándares de la industria relevantes, incluido RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas). El dispositivo se suministra en cinta y carrete para un manejo eficiente en las líneas de producción.

Las aplicaciones objetivo son amplias, cubriendo sectores como telecomunicaciones (por ejemplo, indicadores de estado en routers, teléfonos), automatización de oficinas (por ejemplo, retroiluminación para teclados, indicadores de panel), electrodomésticos, equipos industriales y diversas aplicaciones de iluminación para señales, símbolos y letreros interiores. 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 análisis objetivo y detallado de los parámetros clave de rendimiento del LED bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C).

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente al dispositivo. No están destinados para operación continua.

• Disipación de Potencia (Pd):72 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar como calor sin degradar el rendimiento o la fiabilidad.
• Corriente Directa Continua (IF):30 mA DC. La corriente máxima en estado estacionario que se puede aplicar.
• Corriente Directa Pico:80 mA, pero solo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Esto permite destellos breves de alta intensidad.
• Voltaje Inverso (VR):5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar una falla inmediata.
• Rango de Temperatura de Operación:-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente dentro del cual se garantiza que el LED opere dentro de las especificaciones.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +100°C. El rango de temperatura para almacenamiento no operativo.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a una corriente directa (IF) de 20 mA.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 140.0 mcd hasta un máximo de 450.0 mcd. El valor real depende del bin de producción (ver Sección 3). Esta es una medida del brillo percibido por el ojo humano.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):Aproximadamente 110 grados. Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor pico (en el eje). Un ángulo de 110 grados indica un patrón de visión relativamente amplio.
• Longitud de Onda Pico (λP):Típicamente 591 nm, ubicándolo en la región amarilla del espectro visible.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Especificada entre 584.5 nm y 594.5 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que mejor coincide con el color del LED.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):Aproximadamente 15 nm. Esto define la dispersión de longitudes de onda emitidas alrededor del pico, influyendo en la pureza del color.
• Voltaje Directo (VF):Entre 1.8 V y 2.4 V a 20 mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED durante su operación. La tolerancia para cualquier unidad es de +/-0.1V respecto a su valor de bin.
• Corriente Inversa (IR):Máximo de 10 μA a VR=5V. Esta es una corriente de fuga bajo condiciones de polarización inversa.

3. Explicación del Sistema de Bineo

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

3.1 Bineo de Voltaje Directo (VF)

Los LED se categorizan en tres bins de voltaje (D2, D3, D4), cada uno con un rango de 0.2V. Esto es crucial para diseñar circuitos limitadores de corriente, especialmente cuando múltiples LED están conectados en serie, para garantizar una distribución uniforme de la corriente.

3.2 Bineo de Intensidad Luminosa (Iv)

La intensidad se clasifica en cinco bins (R2, S1, S2, T1, T2), con valores mínimos que van desde 140.0 mcd hasta 355.0 mcd. Esto permite la selección según los niveles de brillo requeridos. Se aplica una tolerancia de +/-11% dentro de cada bin.

3.3 Bineo de Longitud de Onda Dominante (WD)

La consistencia del color se gestiona a través de cuatro bins de longitud de onda (H, J, K, L), cubriendo el rango desde 584.5 nm hasta 594.5 nm. Esto asegura un tono amarillo uniforme en todos los LED utilizados en un ensamblaje.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien en la hoja de datos se hacen referencias a gráficos específicos, sus implicaciones son críticas para el diseño.

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

La característica I-V es no lineal. Un pequeño aumento en el voltaje más allá del VF típico puede conducir a un aumento grande, potencialmente destructivo, en la corriente. Por lo tanto, 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

La salida de luz es generalmente proporcional a la corriente directa, pero esta relación puede volverse no lineal a corrientes muy altas. Operar en o por debajo de los 20mA recomendados asegura un rendimiento estable y longevidad.

4.3 Dependencia de la Temperatura

El rendimiento del LED es sensible a la temperatura. Típicamente, el voltaje directo disminuye al aumentar la temperatura, mientras que la eficiencia luminosa (salida de luz por unidad de potencia eléctrica) también disminuye. Esto debe considerarse para aplicaciones que operan en un amplio rango de temperatura ambiente.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo cumple con la huella estándar 0603 (1.6mm x 0.8mm). La altura típica es aproximadamente 0.6mm. Se deben consultar los planos dimensionales detallados para un diseño preciso del patrón de pistas en el PCB.

5.2 Identificación de Polaridad

El cátodo está típicamente marcado en el dispositivo, a menudo por un tinte verde en el lado correspondiente de la lente o una muesca en el encapsulado. La huella en el PCB debe incluir un indicador de polaridad (por ejemplo, un punto o marca "K") para evitar una colocación incorrecta.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Reflujo IR Recomendado

La hoja de datos recomienda un perfil conforme a J-STD-020B para procesos sin plomo. Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento:150-200°C durante un máximo de 120 segundos para calentar gradualmente la placa y los componentes.
• Temperatura Pico:Máximo de 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquido (TAL):Se recomienda un máximo de 10 segundos, y el proceso de reflujo no debe realizarse más de dos veces.

Estos parámetros son críticos para prevenir choque térmico, defectos en las juntas de soldadura o daños a la estructura interna del LED.

6.2 Condiciones de Almacenamiento

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

• Paquete Sellado:Almacenar a ≤30°C y ≤70% HR. Usar dentro de un año a partir de la fecha del paquete.
• Paquete Abierto:Almacenar a ≤30°C y ≤60% HR. Si se expone al aire ambiente por más de 168 horas, se requiere un horneado a 60°C durante al menos 48 horas antes de soldar para prevenir el "efecto palomita de maíz" durante el reflujo.

6.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de soldar, usar solo solventes especificados como 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 encapsulado.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificación del Empaquetado

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. Los bolsillos de la cinta están sellados con una cinta de cubierta para proteger los componentes durante el envío y manejo.

7.2 Interpretación del Número de Parte

El número de parte (por ejemplo, LTST-010KSKT) típicamente codifica información sobre el tamaño del encapsulado (010 para 0603), color de la lente (K para transparente) y el material/color del chip (SKT probablemente indica la formulación específica de AlInGaP amarillo). La decodificación exacta debe verificarse con la guía de nomenclatura del fabricante.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Un LED es un dispositivo controlado por corriente. El método de alimentación más común es usar una resistencia limitadora de corriente en serie. El valor de la resistencia (R) se calcula usando la Ley de Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, donde Vcc es el voltaje de alimentación, VF es el voltaje directo del LED (usar el máximo del bin para fiabilidad) e IF es la corriente directa deseada (por ejemplo, 20mA). Para un brillo constante en un rango de Vcc o temperatura, se recomienda un circuito controlador de corriente constante.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegurar un área de cobre adecuada en el PCB alrededor de las almohadillas puede ayudar a disipar el calor, especialmente en altas temperaturas ambientales o cuando se opera a corrientes más altas.
• Protección ESD:Los LED pueden ser sensibles a la descarga electrostática. Se deben observar las precauciones estándar de manejo ESD durante el montaje.
• Diseño Óptico:El amplio ángulo de visión de 110 grados lo hace adecuado para aplicaciones donde el indicador necesita ser visto desde varios ángulos. Para una luz más dirigida, pueden requerirse ópticas secundarias (lentes).

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Comparado con los LED de orificio pasante más antiguos, este tipo SMD ofrece ventajas significativas: tamaño mucho más pequeño, idoneidad para montaje automatizado (menor costo), mejor fiabilidad debido a la falta de terminales y compatibilidad con el montaje de PCB de doble cara. Dentro de la familia de LED SMD, el encapsulado 0603 ofrece un equilibrio entre miniaturización y facilidad de manejo/fabricación, siendo más grande que los 0402 pero más pequeño que los 0805. El uso de la tecnología AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para luz amarilla típicamente ofrece mayor eficiencia y mejor estabilidad térmica en comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP sobre GaP.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Puedo alimentar este LED directamente desde un pin de microcontrolador de 3.3V o 5V?

No, no directamente.Un pin GPIO de microcontrolador es una fuente de voltaje, no una fuente de corriente. Conectar el LED directamente intentaría extraer corriente limitada solo por la resistencia interna del pin y la resistencia dinámica del LED, probablemente excediendo la corriente máxima absoluta y destruyendo el LED. Siempre use una resistencia limitadora de corriente en serie o un controlador de LED dedicado.

10.2 ¿Por qué hay un rango tan amplio en la Intensidad Luminosa (140-450 mcd)?

Este rango representa la dispersión total a través de todos los bins de producción. Al especificar un código de bin particular (por ejemplo, T2), puede asegurar LED con un rango de intensidad mucho más estrecho (355-450 mcd), garantizando un brillo consistente en su producto. El sistema de bineo permite la optimización de costos al usar diferentes bins para diferentes requisitos de brillo.

10.3 ¿Qué sucede si sueldo este LED con un perfil de soldadura con plomo estándar?

Los perfiles de soldadura con plomo tienen temperaturas pico más altas (a menudo > 260°C). Exceder el pico recomendado de 260°C puede causar varios problemas: degradación de la lente de epoxi (amarilleamiento), daño a los alambres de unión dentro del encapsulado o estrés térmico que conduce a una falla temprana. Siempre use el perfil sin plomo recomendado o un perfil de baja temperatura cuidadosamente controlado.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un Panel de Indicadores de Estado para un Switch de Red

Un diseñador necesita múltiples LED amarillos de estado para indicadores de actividad de puerto en el panel frontal de un switch de red. El panel tiene espacio limitado, requiriendo un componente pequeño. Se selecciona el encapsulado 0603. Para garantizar una apariencia uniforme, el diseñador especifica un solo bin de longitud de onda (por ejemplo, K: 589.5-592.0 nm) y un solo bin de intensidad (por ejemplo, S2: 224-280 mcd) para todos los LED en la Lista de Materiales (BOM). El circuito de alimentación usa un riel de 3.3V. Suponiendo un VF de 2.2V (mitad del bin D3) y un IF objetivo de 20mA, la resistencia limitadora se calcula como R = (3.3V - 2.2V) / 0.020A = 55 Ohmios. Se elige una resistencia estándar de 56 Ohmios. El patrón de pistas en el PCB se diseña según el diseño de almohadillas recomendado en la hoja de datos para garantizar una soldadura confiable y un correcto autoalineamiento durante el reflujo.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Un LED es un diodo semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones del semiconductor tipo n y los huecos del semiconductor tipo p se inyectan en la región activa (la unión). Cuando un electrón se recombina con un hueco, se libera energía. En un LED, esta energía se libera en forma de un fotón (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz está determinada por la energía de la banda prohibida de los materiales semiconductores utilizados en la región activa. Para este LED amarillo, el sistema de material es AlInGaP, que tiene una banda prohibida correspondiente a la luz amarilla (~590 nm). La lente de epoxi transparente encapsula el chip, proporciona protección mecánica y ayuda a dar forma al haz de salida de luz.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en los LED SMD se dirige hacia varias áreas clave:

1. Mayor Eficiencia:Las mejoras continuas en ciencia de materiales (como mejor epitaxia de AlInGaP e InGaN) producen más lúmenes por vatio (lm/W), reduciendo el consumo de energía para la misma salida de luz.
2. Miniaturización:Los encapsulados continúan reduciéndose (por ejemplo, 0402, 0201) para permitir productos finales cada vez más pequeños, aunque esto presenta desafíos para la gestión térmica y el manejo.
3. Mayor Fiabilidad y Estabilidad:Las mejoras en materiales y procesos de encapsulado conducen a vidas útiles más largas y una mejor consistencia de rendimiento con la temperatura y el tiempo.
4. Soluciones Integradas:Existe un movimiento hacia LED con resistencias limitadoras de corriente incorporadas o incluso circuitos integrados controladores simples en el mismo encapsulado, simplificando el diseño del circuito para el usuario final.
5. Consistencia del Color:Tolerancias de bineo más estrictas y procesos de fabricación mejorados están mejorando continuamente la uniformidad del color entre lotes de producción.

Este LED amarillo AlInGaP 0603 en particular representa una solución madura, confiable y rentable dentro de este panorama tecnológico en evolución.