Hoja de Datos Técnicos de LED SMD Amarillo con Chip AlInGaP - 2.0x1.25x1.1mm - 2.4V - 62.5mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de una lámpara LED de montaje superficial (SMD) que utiliza un chip de fosfuro de aluminio, indio y galio (AlInGaP) de ultrabrillo para producir luz amarilla. El dispositivo está alojado en un encapsulado compacto y estándar de la industria, diseñado para procesos de ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB), incluida la soldadura por reflujo infrarrojo. Su tamaño miniatura lo hace adecuado para aplicaciones con espacio limitado en diversos sectores electrónicos.

1.1 Ventajas y Características Principales

El LED ofrece varias características clave que mejoran su usabilidad y fiabilidad en la fabricación electrónica moderna:

• Cumplimiento RoHS:El dispositivo se fabrica para cumplir con las directivas de Restricción de Sustancias Peligrosas, garantizando la seguridad medioambiental.
• Chip AlInGaP de Alto Brillo:Este material semiconductor proporciona una emisión eficiente de luz amarilla con buena intensidad luminosa.
• Encapsulado Amigable para la Automatización:Suministrado en cinta de 8 mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, compatible con equipos de colocación y montaje de alta velocidad.
• Huella Estandarizada:Conforma a los estándares de encapsulado EIA (Alianza de Industrias Electrónicas), asegurando la interoperabilidad del diseño.
• Compatibilidad con Circuitos Integrados:Puede ser accionado directamente por salidas de nivel lógico estándar.
• Soldable por Reflujo:Resiste los perfiles estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) utilizados en líneas de ensamblaje de tecnología de montaje superficial (SMT).

1.2 Aplicaciones y Mercados Objetivo

Este componente está diseñado para una amplia gama de funciones de indicación e iluminación de fondo dentro de equipos electrónicos. Las principales áreas de aplicación incluyen:

• Equipos de Telecomunicaciones:Indicadores de estado en teléfonos inalámbricos, teléfonos móviles y hardware de red.
• Informática y Automatización de Oficinas:Iluminación de fondo para teclados en ordenadores portátiles, luces de estado en periféricos.
• Electrodomésticos y Consumo:Indicadores de encendido, modo o función.
• Equipos Industriales:Indicadores de panel para maquinaria y sistemas de control.
• Pantallas y Señalización:Micro-pantallas y luminarias simbólicas donde se requiere una fuente de luz amarilla compacta.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un desglose detallado de los límites absolutos y las características operativas del dispositivo. Todos los parámetros se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C a menos que se indique lo contrario.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. No se recomienda operar en o cerca de estos límites para un rendimiento fiable.

• Disipación de Potencia (Pd):62.5 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado puede disipar como calor.
• Corriente Directa Continua (IF):25 mA DC. La corriente máxima en estado estacionario para un funcionamiento fiable.
• Corriente Directa de Pico:60 mA, permitida solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para manejar sobretensiones transitorias.
• Voltaje Inverso (VR):5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Rango de Temperatura de Operación:-30°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente para el funcionamiento normal del dispositivo.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +85°C. El rango de temperatura seguro para el dispositivo cuando no está energizado.
• Temperatura de Soldadura:Resiste 260°C durante 10 segundos durante la soldadura por reflujo (proceso sin plomo).

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos bajo condiciones de prueba especificadas (IF = 20mA, Ta = 25°C).

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía de 28.0 a 180.0 milicandelas (mcd). El valor real depende del código de bin específico (ver Sección 3). Medido usando un sensor filtrado según la curva de respuesta fotópica del ojo CIE.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):130 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor medido en el eje, indicando un cono de visión amplio.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λP):588 nm. La longitud de onda en el punto más alto del espectro de luz emitido.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Varía de 584.5 nm a 597.0 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano para definir el color (amarillo), derivada del diagrama de cromaticidad CIE. El valor específico está clasificado por bin.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):15 nm. El ancho del espectro de emisión a la mitad de su intensidad máxima, indicando la pureza del color.
• Voltaje Directo (VF):Entre 1.8V y 2.4V a 20mA. La caída de voltaje a través del LED cuando conduce corriente.
• Corriente Inversa (IR):Máximo de 10 μA cuando se aplica una polarización inversa de 5V.

2.3 Consideraciones Térmicas

Aunque no se grafica explícitamente en los datos proporcionados, la gestión térmica está implícita en los límites. El límite de disipación de potencia de 62.5mW y la temperatura máxima de operación de 85°C son críticos. Exceder la clasificación Pd elevará la temperatura de la unión, lo que puede conducir a una depreciación acelerada del lumen, un cambio en el voltaje directo y, en última instancia, al fallo del dispositivo. Los diseñadores deben asegurar un diseño de PCB adecuado y, si es necesario, alivio térmico para mantener la temperatura de la unión dentro de límites seguros durante la operación.

3. Explicación del Sistema de Binning

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

3.1 Binning de Voltaje Directo (Vf)

Los LED se categorizan por su caída de voltaje directo a una corriente de prueba de 20mA. Esto es crucial para diseñar circuitos limitadores de corriente y asegurar un brillo uniforme en matrices de múltiples LED alimentadas por una fuente de voltaje constante.

• Código de Bin F2:VF = 1.80V a 2.10V (±0.1V tolerancia por bin).
• Código de Bin F3:VF = 2.10V a 2.40V (±0.1V tolerancia per bin).

3.2 Binning de Intensidad Luminosa (Iv)

Este binning clasifica los LED según su intensidad de salida de luz, medida en milicandelas (mcd) a 20mA.

• Código de Bin N:28.0 - 45.0 mcd
• Código de Bin P:45.0 - 71.0 mcd
• Código de Bin Q:71.0 - 112.0 mcd
• Código de Bin R:112.0 - 180.0 mcd

Se aplica una tolerancia de ±15% a cada bin de intensidad.

3.3 Binning de Tono (Longitud de Onda Dominante)

Esta clasificación asegura la consistencia del color ordenando los LED según su longitud de onda dominante, que define el tono percibido de amarillo.

• Código de Bin H:584.5 - 587.0 nm
• Código de Bin J:587.0 - 589.5 nm
• Código de Bin K:589.5 - 592.0 nm
• Código de Bin L:592.0 - 594.5 nm
• Código de Bin M:594.5 - 597.0 nm

Se mantiene una tolerancia ajustada de ±1nm para cada bin de longitud de onda.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque se hace referencia a datos gráficos específicos en el documento, las curvas típicas para tal dispositivo proporcionan información esencial sobre su comportamiento en condiciones variables.

4.1 Característica Corriente vs. Voltaje (I-V)

La curva I-V para un LED de AlInGaP es no lineal, similar a un diodo estándar. Por debajo del voltaje directo (VF), fluye muy poca corriente. Una vez alcanzado VF, la corriente aumenta rápidamente con un pequeño aumento de voltaje. Esto subraya la importancia de accionar los LED con una fuente de corriente constante en lugar de un voltaje constante para prevenir la fuga térmica y asegurar una salida de luz estable. El rango típico de VF de 1.8V a 2.4V a 20mA es un parámetro de diseño clave para el circuito de accionamiento.

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 (lúmenes por vatio) puede alcanzar un pico a cierta corriente y luego disminuir a corrientes más altas debido al aumento de los efectos térmicos y la caída. Operar en o por debajo de la corriente de prueba recomendada de 20mA asegura una eficiencia y longevidad óptimas.

4.3 Dependencia de la Temperatura

El rendimiento del LED es sensible a la temperatura. A medida que aumenta la temperatura de la unión:

• Voltaje Directo (VF):Disminuye. Esto puede afectar la regulación de corriente en circuitos simples limitados por resistencia.
• Intensidad Luminosa (Iv):Disminuye. La salida de luz cae a medida que aumenta la temperatura.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Puede desplazarse ligeramente, causando potencialmente un cambio sutil de color.

Estos efectos resaltan la necesidad de un buen diseño térmico, especialmente en aplicaciones de alta potencia o alta temperatura ambiente.

4.4 Distribución Espectral

El espectro de emisión se caracteriza por un pico a 588 nm (amarillo) con un ancho medio relativamente estrecho de 15 nm. Esto indica una buena saturación de color. La longitud de onda dominante (λd), que define el color percibido, se clasifica cuidadosamente por bin para asegurar la consistencia visual entre diferentes lotes de producción.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Dispositivo y Polaridad

El encapsulado del LED tiene dimensiones nominales. El cátodo está típicamente marcado por un tinte verde en el lado correspondiente del dispositivo o una muesca en el encapsulado. Se debe observar la polaridad correcta durante el ensamblaje para asegurar el funcionamiento adecuado. La lente es transparente, permitiendo que la luz amarilla nativa del chip AlInGaP se emita sin filtrado de color.

5.2 Diseño Recomendado de la Almohadilla de Montaje en PCB

Se proporciona un patrón de soldadura (huella) recomendado para la PCB para asegurar una soldadura fiable. Este patrón incluye tamaños y espaciados de almohadillas apropiados para lograr un buen filete de soldadura, asegurar estabilidad mecánica y facilitar una correcta soldadura por reflujo. Adherirse a este diseño recomendado ayuda a prevenir el efecto "tombstoning" (componente levantado en un extremo) y otros defectos de soldadura.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo Infrarrojo

El dispositivo es compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo sin plomo (Pb-free). Un perfil sugerido es crítico para un ensamblaje exitoso sin dañar el LED.

• Zona de Precalentamiento:150°C a 200°C.
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos para elevar gradualmente la temperatura y activar el fundente.
• Temperatura Pico:Máximo 260°C. El dispositivo puede resistir esta temperatura por un tiempo limitado.
• Tiempo por Encima del Líquido (en el pico):Máximo 10 segundos. El dispositivo no debe estar sujeto a la temperatura pico por más de esta duración, y el reflujo no debe realizarse más de dos veces.

Estos parámetros se alinean con los estándares JEDEC. El perfil real debe caracterizarse para el ensamblaje específico de la PCB, considerando el grosor de la placa, la densidad de componentes y las especificaciones de la pasta de soldar.

6.2 Soldadura Manual (Si es Necesaria)

Si se requiere reparación manual, se necesita extrema precaución:

• Temperatura del Soldador:Máximo 300°C.
• Tiempo de Soldadura:Máximo 3 segundos por unión de soldadura.
• Frecuencia:La soldadura manual debe realizarse solo una vez para minimizar el estrés térmico.

6.3 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, solo deben usarse solventes especificados para evitar dañar el encapsulado plástico. Los agentes recomendados incluyen alcohol etílico o alcohol isopropílico. El LED debe sumergirse a temperatura ambiente durante menos de un minuto. No deben usarse líquidos químicos no especificados.

6.4 Condiciones de Almacenamiento y Manipulación

Sensibilidad a la Descarga Electroestática (ESD):Aunque no está explícitamente clasificado como altamente sensible, se recomienda precaución. Se recomienda manipular con una pulsera antiestática conectada a tierra o guantes antiestáticos. Todo el equipo y las estaciones de trabajo deben estar correctamente conectados a tierra para prevenir daños por electricidad estática o sobretensiones.

Sensibilidad a la Humedad:El dispositivo tiene una clasificación de Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL). Para paquetes que han sido abiertos y expuestos a la humedad ambiente:

• El reflujo debe completarse dentro de una semana (indicativo de MSL 3).
• Para almacenamiento más allá de una semana, los dispositivos deben guardarse en un contenedor sellado con desecante o en un ambiente de nitrógeno.
• Si se almacenan fuera del embalaje original por más de una semana, se requiere un secado a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el efecto "palomitas de maíz" durante el reflujo.
• Las bolsas selladas al vacío con desecante sin abrir tienen una vida útil de un año cuando se almacenan a ≤30°C y ≤90% de humedad relativa.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LED se suministran en un formato de embalaje optimizado para el ensamblaje automatizado:

• Ancho de la Cinta:8 mm.
• Diámetro del Carrete:7 pulgadas (178 mm).
• Cantidad por Carrete:3000 piezas.
• Cantidad Mínima de Pedido:500 piezas para cantidades restantes.
• Sellado de Bolsillos:Los bolsillos vacíos de componentes se sellan con cinta de cubierta.
• Componentes Faltantes:Se permite un máximo de dos LED faltantes consecutivos por especificación.
• Estándar:El embalaje cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481.

8. Recomendaciones de Diseño de Aplicación

8.1 Consideraciones de Diseño del Circuito

Limitación de Corriente:Un LED es un dispositivo accionado por corriente. Una resistencia limitadora de corriente en serie o un circuito de accionamiento de corriente constante dedicado es obligatorio cuando se conecta a una fuente de voltaje. El valor de la resistencia se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (Vfuente - VF) / IF, donde VF es el voltaje directo (usar el valor máximo del bin por seguridad) e IF es la corriente directa deseada (ej., 20mA).

Conexiones en Paralelo:Conectar múltiples LED en paralelo directamente a una sola fuente de corriente generalmente no se recomienda debido a las variaciones en el voltaje directo (binning Vf). Ligeras diferencias en Vf pueden hacer que un LED consuma significativamente más corriente que otros, llevando a un brillo desigual y posible sobreesfuerzo. Se prefiere una conexión en serie o un control de corriente individual para cada LED.

Protección contra Voltaje Inverso:Aunque el LED puede tolerar hasta 5V en inverso, es una buena práctica evitar exponerlo a polarización inversa. En circuitos de CA o bipolares, puede ser necesario un diodo de protección en paralelo (polarizado inversamente respecto al LED).

8.2 Gestión Térmica en la Aplicación

Para aplicaciones que operan a altas temperaturas ambiente o a corrientes cercanas al límite máximo, considere lo siguiente:

• Use una PCB con vías térmicas bajo la almohadilla térmica del LED (si aplica) para conducir el calor a otras capas o a un disipador.
• Proporcione un área de cobre adecuada en la PCB conectada a las almohadillas de soldadura del LED para actuar como disipador.
• Reduzca la corriente máxima de operación a medida que la temperatura ambiente aumenta por encima de 25°C para mantener la temperatura de la unión dentro de los límites.

8.3 Integración Óptica

El amplio ángulo de visión de 130 grados hace que este LED sea adecuado para aplicaciones que requieren una amplia visibilidad. Para luz enfocada o dirigida, pueden emplearse lentes externos o guías de luz. La lente transparente asegura una absorción mínima de la luz amarilla emitida.

9. Fiabilidad y Descargo de Responsabilidad del Alcance de la Aplicación

El dispositivo está destinado a su uso en equipos electrónicos comerciales e industriales estándar, incluyendo oficinas, comunicaciones y electrodomésticos. Para aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional donde un fallo podría poner en peligro la seguridad, la salud o la vida—como en aviación, transporte, sistemas médicos o de seguridad crítica—es esencial una consulta y calificación específica con el fabricante del componente antes de su integración en el diseño. Las especificaciones estándar del producto pueden no ser suficientes para tales aplicaciones de alta fiabilidad.