Hoja de Datos de LED Amarillo SMD 595nm - Paquete EIA - 30mA - 75mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED amarillo de montaje superficial de alto rendimiento. El dispositivo utiliza la tecnología de chip Ultra Brillante AlInGaP, ofreciendo una alta intensidad luminosa en un paquete compacto y estándar de la industria. Está diseñado para ser compatible con procesos de montaje automatizado, incluyendo soldadura por reflujo infrarrojo, lo que lo hace adecuado para entornos de fabricación de alto volumen. El producto cumple con las directivas RoHS y está clasificado como producto ecológico.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los límites operativos del dispositivo se definen a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder estos valores puede causar daños permanentes.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW. Esta es la potencia máxima que el LED puede disipar en forma de calor.
• Corriente Directa de Pico (I_F(PEAK)):80 mA. Esto solo es permisible bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para evitar sobrecalentamiento.
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA DC. Esta es la corriente máxima recomendada para operación continua.
• Derating:La corriente directa máxima debe reducirse linealmente en 0.4 mA por cada grado Celsius por encima de los 50°C de temperatura ambiente para mantener la fiabilidad.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Aplicar un voltaje inverso mayor puede dañar la unión semiconductora del LED.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-55°C a +85°C.
• Condición de Soldadura Infrarroja:Resiste una temperatura pico de 260°C durante 5 segundos, compatible con procesos sin plomo (Pb-free).

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Los parámetros clave de rendimiento se miden a Ta=25°C y una corriente directa (I_F) de 20 mA, a menos que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (I_V):Varía desde un mínimo de 18.0 mcd hasta un valor típico de 50.0 mcd. Esta es el brillo percibido medido por un sensor filtrado para coincidir con la respuesta fotópica del ojo humano (curva CIE).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados. Este amplio ángulo de visión indica que el LED emite luz sobre un área extensa, con los puntos de media intensidad ubicados a 65 grados del eje central.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):595 nm. Esta es la longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida es más alta.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):592 nm. Esta es la longitud de onda única que mejor representa el color percibido del LED, derivada de cálculos de cromaticidad CIE.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):16 nm. Este parámetro indica la pureza espectral; un valor más pequeño significa una fuente de luz más monocromática.
• Voltaje Directo (V_F):Típicamente 2.4 V, con un máximo de 2.4 V a 20 mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando conduce corriente.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10 µA cuando se aplica un sesgo inverso de 5V.
• Capacitancia (C):Típicamente 40 pF medido a 0V de sesgo y frecuencia de 1 MHz.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La intensidad luminosa de los LEDs se clasifica en "bins" para garantizar consistencia dentro de un lote de producción. El código de bin define el rango mínimo y máximo de intensidad.

• Código de Bin M:18.0 - 28.0 mcd
• 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. Este sistema permite a los diseñadores seleccionar LEDs con niveles de brillo predecibles para su aplicación.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien se hace referencia a gráficos específicos en la hoja de datos (ej., Fig.1, Fig.6), las curvas típicas para tales dispositivos incluyen:

• Curva I-V (Corriente-Voltaje):Muestra la relación exponencial entre el voltaje directo y la corriente. La curva tendrá un voltaje característico de "rodilla" alrededor de 2.0-2.4V.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:La intensidad generalmente aumenta linealmente con la corriente hasta cierto punto, después del cual la eficiencia puede disminuir debido al calentamiento.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:La intensidad típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente debido a la reducción de la eficiencia cuántica interna y al aumento de la recombinación no radiativa.
• Distribución Espectral:Un gráfico de potencia radiante relativa versus longitud de onda, con un pico en 595nm y un ancho medio de 16nm, confirmando la emisión de color amarillo.
• Patrón de Ángulo de Visión:Un gráfico polar que ilustra la distribución angular de la intensidad de la luz, confirmando el ángulo de visión total de 130 grados.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED está alojado en un paquete estándar de la industria EIA. Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia general de ±0.10 mm a menos que se especifique lo contrario. El paquete cuenta con una lente transparente.

5.2 Identificación de Polaridad y Diseño de Pads

La hoja de datos incluye un diseño sugerido de pads de soldadura para garantizar la formación adecuada de la unión y la estabilidad mecánica durante el reflujo. El cátodo se identifica típicamente por un marcador visual en el paquete, como una muesca, una marca verde o un terminal más corto. El diseño de pad recomendado ayuda a prevenir el "efecto lápida" (tombstoning) y asegura la alineación correcta.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

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

• Precalentamiento:Aumento gradual hasta 120-150°C.
• Tiempo de Remojo/Precalentamiento:Máximo 120 segundos para activar el fundente y equilibrar la temperatura de la placa.
• Temperatura Pico:Máximo 240°C.
• Tiempo por Encima del Líquidus:Una duración específica (implícita en el perfil) para asegurar la formación adecuada de la unión de soldadura sin sobrecalentar el componente.
• Límite Crítico:El cuerpo del componente no debe exceder los 260°C por más de 5 segundos.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual:

• La temperatura de la punta del soldador no debe exceder los 300°C.
• El tiempo de soldadura por terminal debe limitarse a un máximo de 3 segundos.
• Esto debe realizarse solo una vez para evitar estrés térmico en el paquete.

6.3 Limpieza

Solo deben usarse agentes de limpieza especificados. Los solventes recomendados son alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente normal. El LED debe sumergirse por menos de un minuto. Productos químicos no especificados pueden dañar la lente de plástico o el material del paquete.

6.4 Condiciones de Almacenamiento

• Ambiente de almacenamiento recomendado: ≤30°C y ≤70% de humedad relativa.
• Los LEDs retirados de su empaque original de barrera de humedad deben soldarse por reflujo dentro de las 672 horas (28 días) para prevenir la absorción de humedad.
• Para almacenamiento prolongado fuera de la bolsa original, use un contenedor sellado con desecante o un desecador de nitrógeno.
• Los componentes almacenados fuera de la bolsa por más de 672 horas requieren un pretratamiento de horneado (aproximadamente 60°C durante al menos 24 horas) antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita de maíz" (popcorning) durante el reflujo.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LEDs se suministran en cinta portadora de 8mm en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro, compatibles con equipos estándar de pick-and-place automatizado.

• Piezas por Carrete: 3000.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ) para Restos:500 piezas.
• Cinta de Cubierta:Los bolsillos vacíos de componentes en la cinta portadora se sellan con una cinta de cubierta superior.
• Componentes Faltantes:Se permite un máximo de dos LEDs faltantes consecutivos ("skips") por especificación de carrete.
• El empaquetado cumple con el estándar ANSI/EIA 481-1-A-1994.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED es adecuado para iluminación general y propósitos de indicación en equipos electrónicos ordinarios, incluyendo pero no limitado a:

• Indicadores de estado en electrónica de consumo (televisores, routers, cargadores).
• Retroiluminación para botones, interruptores o paneles pequeños.
• Iluminación decorativa en electrodomésticos.
• Señalización y elementos de visualización.

Nota Importante:No se recomienda para aplicaciones críticas para la seguridad (ej., aviación, soporte vital médico, control de transporte) sin consulta y calificación previa, ya que una falla podría poner en peligro vidas o la salud.

8.2 Consideraciones de Diseño de Circuito

Método de Conducción:Los LEDs son dispositivos operados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme al conectar múltiples LEDs en paralelo, serecomienda encarecidamenteusar una resistencia limitadora de corriente individual en serie con cada LED (Modelo de Circuito A).

• Modelo de Circuito A (Recomendado):Vcc → Resistencia → LED → GND. Esto compensa las variaciones menores en el voltaje directo (V_F) de LEDs individuales, asegurando que cada uno reciba casi la misma corriente y, por lo tanto, emita un brillo similar.
• Modelo de Circuito B (No Recomendado para Paralelo):Conectar múltiples LEDs directamente en paralelo a una sola resistencia limitadora de corriente (Vcc → Resistencia → [LED1 // LED2 // ...] → GND) no es recomendable. Pequeñas diferencias en V_Fpueden causar un desequilibrio significativo de corriente, donde el LED con el V_Fmás bajo absorbe la mayor parte de la corriente, apareciendo más brillante y potencialmente sobrecargado, mientras que otros aparecen más tenues.

El valor de la resistencia (R) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F, donde V_Fes el voltaje directo típico (ej., 2.4V) e I_Fes la corriente de operación deseada (ej., 20mA).

9. Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

El LED es sensible a las descargas electrostáticas. La ESD puede causar daños latentes o catastróficos, degradando el rendimiento o causando fallas inmediatas.

Síntomas de Daño por ESD:Alta corriente de fuga inversa, voltaje directo (V_F) anormalmente bajo, o falla al iluminarse con corrientes de conducción bajas.

Medidas de Prevención de ESD:

• Los operadores deben usar una pulsera antiestática conectada a tierra o guantes antiestáticos.
• Todo el equipo, mesas de trabajo y estantes de almacenamiento deben estar correctamente conectados a tierra.
• Use un ionizador para neutralizar las cargas estáticas que puedan acumularse en la lente del LED debido a la fricción del manejo.
• Maneje los componentes en un área protegida contra ESD (EPA).

Prueba de Daño por ESD:Verifique la iluminación y mida V_Fa una corriente muy baja (ej., 0.1mA). Para este producto AlInGaP, un LED "bueno" debería tener un V_F> 1.4V a 0.1mA.

10. Comparación y Diferenciación Técnica

Este LED se diferencia a través de varias características clave:

• Tecnología del Chip:Utiliza AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), conocido por su alta eficiencia y estabilidad en el espectro de colores rojo, naranja, ámbar y amarillo, en comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP.
• Brillo:Ofrece alta intensidad luminosa (hasta 180 mcd en el bin más alto) desde un paquete pequeño.
• Amplio Ángulo de Visión:El ángulo de visión de 130 grados proporciona una iluminación amplia y uniforme, ideal para indicadores de panel.
• Compatibilidad de Proceso:Totalmente compatible con el montaje SMT automatizado y la soldadura por reflujo IR sin plomo, reduciendo la complejidad y el costo de fabricación.
• Estandarización:La huella del paquete estándar EIA garantiza un fácil aprovisionamiento secundario y portabilidad del diseño.

11. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P1: ¿Cuál es la diferencia entre la Longitud de Onda Pico (λ_P) y la Longitud de Onda Dominante (λ_d)?

R1: La Longitud de Onda Pico es el punto físico de mayor salida espectral. La Longitud de Onda Dominante es un valor calculado que representa el color percibido según el diagrama de cromaticidad CIE. A menudo son cercanos pero no idénticos.

P2: ¿Puedo conducir este LED a su corriente de pico máxima (80mA) continuamente?

R2: No. La clasificación de 80mA es para pulsos muy cortos (ancho de 0.1ms) con un ciclo de trabajo bajo (10%). La operación continua no debe exceder la clasificación de corriente directa DC de 30mA, y esta debe reducirse (derating) por encima de los 50°C de temperatura ambiente.

P3: ¿Por qué se necesita una resistencia en serie individual para cada LED en paralelo?

R3: Proporciona retroalimentación negativa, estabilizando la corriente. Si un LED tiene un V_Fligeramente más bajo, la caída de voltaje a través de su resistencia aumenta ligeramente, limitando el aumento de corriente y equilibrando el brillo en todos los LEDs.

P4: ¿Qué tan crítica es la vida útil de 672 horas después de abrir la bolsa de barrera de humedad?

R4: Es muy importante para la fiabilidad del proceso. La humedad absorbida puede vaporizarse rápidamente durante el reflujo, causando delaminación interna o agrietamiento ("popcorning"). Adherirse a esta guía o realizar un ciclo de horneado es esencial para un alto rendimiento.

12. Caso de Estudio de Diseño

Escenario:Diseñar un panel de control con 10 indicadores de estado amarillos. La fuente de alimentación del sistema es de 5V.

Pasos de Diseño:

1. Selección de Corriente:Elija una corriente de conducción. Para un equilibrio entre brillo y longevidad, se selecciona 20mA de la condición de prueba de la hoja de datos.
2. Topología del Circuito:Para garantizar un brillo uniforme, use el Modelo de Circuito A: una resistencia por LED.
3. Cálculo de la Resistencia:Usando V_Ftípico = 2.4V, V_{alimentación}= 5V, I_F= 0.020A.
   
   R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 2.6V / 0.02A = 130 Ω.
   
   El valor estándar de resistencia del 5% más cercano es 130 Ω o 120 Ω. Usar 120 Ω daría I_F≈ (5-2.4)/120 = 21.7mA, lo cual es aceptable.
4. Potencia Nominal de la Resistencia:P = I²* R = (0.020)²* 120 = 0.048W. Una resistencia estándar de 1/8W (0.125W) o 1/10W es más que suficiente.
5. Diseño de Placa:Siga las dimensiones sugeridas de los pads de soldadura de la hoja de datos para filetes de soldadura óptimos y resistencia mecánica.
6. Montaje:Siga el perfil de reflujo IR recomendado. Asegúrese de que los componentes se utilicen dentro de la vida útil de 672 horas o se horneen en consecuencia.

13. 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. En un semiconductor de banda prohibida directa como AlInGaP, esta recombinación a menudo libera energía en forma de fotones (luz) – un proceso llamado electroluminiscencia. La longitud de onda específica de la luz emitida (amarillo, ~592-595nm) está determinada por la energía de la banda prohibida de la composición de la aleación AlInGaP. La lente de epoxi transparente encapsula el chip, proporciona protección mecánica y da forma al haz de salida de luz (en este caso, para un amplio ángulo de visión).

14. Tendencias de la Industria

El mercado de los LEDs SMD continúa evolucionando. Las tendencias generales observables en componentes como este incluyen:

• Mayor Eficiencia:Mejoras continuas en el crecimiento epitaxial y el diseño de chips producen una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio eléctrico).
• Miniaturización:Si bien este es un paquete estándar, la industria impulsa huellas más pequeñas (ej., 0402, 0201) para aplicaciones con espacio limitado.
• Fiabilidad Mejorada:Materiales y procesos de empaquetado mejorados conducen a una mayor vida operativa y mejor rendimiento bajo estrés térmico y ambiental.
• Estandarización y Compatibilidad:El cumplimiento de estándares globales (EIA, JEDEC) y la compatibilidad de procesos (sin plomo, reflujo) siguen siendo críticos para una integración perfecta en la fabricación electrónica moderna.
• Consistencia de Color:Se exigen especificaciones de clasificación (binning) más estrictas y tecnologías avanzadas de fósforo (para LEDs blancos) para aplicaciones que requieren una coincidencia de color precisa.