Hoja de Datos de LED SMD Amarillo AlInGaP - Dimensiones del Paquete - Voltaje Directo 1.7-2.5V - Intensidad Luminosa 140-450mcd - 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) que utiliza un material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para producir luz amarilla. Los LED SMD están diseñados para procesos de ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB), ofreciendo un factor de forma compacto ideal para aplicaciones con espacio limitado. Su función principal es servir como indicadores de estado, luminarias de señalización o para retroiluminación de paneles frontales en una amplia gama de equipos electrónicos.

1.1 Características

• Cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).
• Empaquetado en cinta de 8mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro para manejo automatizado.
• Huella de paquete EIA estandarizada para compatibilidad de diseño.
• Entrada/salida compatible con niveles lógicos de circuitos integrados (IC).
• Diseñado para compatibilidad con equipos de ensamblaje automatizado pick-and-place.
• Adecuado para procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) comúnmente utilizados en tecnología de montaje superficial (SMT).
• Preacondicionado al Nivel de Sensibilidad a la Humedad JEDEC 3, lo que indica una vida útil en planta de 168 horas a <30°C/60% HR después de abrir la bolsa sellada.

1.2 Aplicaciones

Este LED es adecuado para varios sistemas electrónicos que requieren indicadores visuales confiables. Las áreas de aplicación clave incluyen infraestructura de telecomunicaciones, equipos de automatización de oficinas (impresoras, escáneres), electrodomésticos y paneles de control industrial. Sus usos específicos abarcan indicación de estado (encendido, en espera, actividad), iluminación simbólica y retroiluminación para pantallas o leyendas de paneles frontales.

2. Interpretación Profunda de Parámetros Técnicos

2.1 Clasificaciones Absolutas Máximas

Estos valores representan los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se garantiza la operación bajo o en estos límites. Todas las clasificaciones se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el paquete LED puede disipar como calor sin exceder sus límites térmicos.
• Corriente Directa Pico (I_FP):80 mA. Esta es la corriente directa instantánea máxima, permitida solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para evitar sobrecalentamiento.
• Corriente Directa en CC (I_F):30 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para una operación confiable a largo plazo.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-40°C a +100°C. El dispositivo puede funcionar y almacenarse dentro de este rango completo de temperatura.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos en condiciones de prueba estándar (Ta=25°C, I_F=20mA a menos que se indique).

• Intensidad Luminosa (I_V):140 - 450 mcd (mililúmenes). La cantidad de luz visible emitida, medida dentro de un ángulo de visión específico. El valor real se clasifica (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120 grados (típico). Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa es la mitad de su valor pico (en el eje). Un ángulo de 120° indica un patrón de emisión amplio y difuso, adecuado para una amplia visibilidad.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):592 nm (típico). La longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):586 - 596 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que define el color (amarillo). Se deriva de las coordenadas de cromaticidad CIE y también se clasifica.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):15 nm (típico). El ancho espectral de la luz emitida a la mitad de su potencia máxima. Un valor de 15nm es característico de los LED AlInGaP, indicando un color relativamente puro.
• Voltaje Directo (V_F):1.7 - 2.5 V. La caída de voltaje a través del LED cuando se alimenta a 20mA. Este rango considera las variaciones normales de fabricación de semiconductores.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (máx) a V_R=5V. Los LED no están diseñados para operación en polarización inversa; este parámetro es solo para pruebas de corriente de fuga.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LED se clasifican (binning) según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que coincidan con requisitos específicos de la aplicación.

3.1 Clasificación de Intensidad Luminosa (I_V)

Los LED se categorizan en bins según su intensidad luminosa medida a 20mA. La tolerancia dentro de cada bin es de +/-11%.

• R2:140.0 - 180.0 mcd
• S1:180.0 - 224.0 mcd
• S2:224.0 - 280.0 mcd
• T1:280.0 - 355.0 mcd
• T2:355.0 - 450.0 mcd

3.2 Clasificación de Longitud de Onda Dominante (WD)

Los LED también se clasifican por su longitud de onda dominante para controlar el tono de color. La tolerancia para cada bin es de +/- 1 nm.

• H:586.0 - 588.5 nm
• J:588.5 - 591.0 nm
• K:591.0 - 593.5 nm
• L:593.5 - 596.0 nm

Un número de parte completo típicamente incluye estos códigos de bin para especificar tanto el brillo como el color.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien los datos gráficos específicos se mencionan en la hoja de datos, las siguientes interpretaciones se basan en el comportamiento estándar de los LED y los parámetros proporcionados.

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

El voltaje directo (V_F) tiene un coeficiente de temperatura positivo y aumenta logarítmicamente con la corriente. El rango especificado de V_Fde 1.7V a 2.5V a 20mA es típico para LED amarillos de AlInGaP. Alimentar el LED con una corriente constante, en lugar de un voltaje constante, es esencial para una salida de luz estable.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La salida de luz (I_V) es aproximadamente proporcional a la corriente directa (I_F) dentro del rango de operación recomendado. Sin embargo, la eficiencia puede disminuir a corrientes muy altas debido al aumento de calor. La corriente máxima absoluta en CC es de 30mA.

4.3 Características de Temperatura

La intensidad luminosa de los LED AlInGaP generalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Para un rendimiento confiable en todo el rango de operación de -40°C a +100°C, se debe considerar la gestión térmica en la PCB (área de cobre adecuada para disipación de calor), especialmente cuando se opera cerca de la corriente máxima o en altas temperaturas ambientales.

4.4 Distribución Espectral

La salida espectral está centrada alrededor de la longitud de onda pico de 592nm (amarillo) con un ancho medio típico de 15nm. La clasificación por longitud de onda dominante garantiza que el color percibido permanezca dentro de una tolerancia estrecha.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED viene en un paquete SMD estándar. Las notas dimensionales clave incluyen: todas las dimensiones están en milímetros, y la tolerancia general es de ±0.2 mm a menos que se especifique lo contrario. El color de la lente es transparente, y el color de la fuente es amarillo (AlInGaP).

5.2 Identificación de Polaridad y Diseño de Pads

El componente tiene terminales de ánodo y cátodo. Se proporciona el diseño recomendado de pads de fijación en PCB para soldadura por reflujo infrarrojo o por fase de vapor para garantizar la formación adecuada de la junta de soldadura y la estabilidad mecánica. La orientación correcta de la polaridad durante el ensamblaje es crucial para el funcionamiento del dispositivo.

5.3 Empaquetado en Cinta y Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora en relieve de 8mm de ancho, sellada con una cinta de cubierta. La cinta se enrolla en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. La cantidad estándar por carrete es de 5000 piezas. El empaquetado sigue las especificaciones ANSI/EIA-481. Hay una cantidad mínima de pedido de 500 piezas disponible para remanentes.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Reflujo IR Recomendado

Para procesos de soldadura sin plomo, el perfil debe cumplir con J-STD-020B. Los parámetros clave incluyen una zona de precalentamiento (150-200°C, máx 120 seg), una temperatura pico que no exceda los 260°C, y un tiempo por encima del líquido (TAL) apropiado para la pasta de soldar. El tiempo total a temperatura pico debe limitarse a un máximo de 10 segundos, y el reflujo debe realizarse un máximo de dos veces.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, use un soldador con una temperatura que no exceda los 300°C. El tiempo de contacto debe limitarse a un máximo de 3 segundos, y debe realizarse solo una vez para evitar daños térmicos al paquete plástico y al dado semiconductor.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

Bolsa Sellada:Almacenar a ≤30°C y ≤70% de Humedad Relativa (HR). La vida útil en la bolsa sellada con barrera de humedad y desecante es de un año.
Después de Abrir la Bolsa:Los componentes tienen un Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) de 3. Deben someterse a soldadura por reflujo IR dentro de las 168 horas (7 días) de estar expuestos a un ambiente de ≤30°C/60% HR. Para un almacenamiento más prolongado después de abrir, almacene en un contenedor sellado con desecante o en un desecador purgado con nitrógeno. Los componentes expuestos más allá de las 168 horas requieren horneado a aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el \"efecto palomita\" durante el reflujo.

6.4 Limpieza

Si se requiere limpieza después de soldar, use solo solventes especificados. Sumerja el LED en alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. No use limpieza ultrasónica ni líquidos químicos no especificados, ya que pueden dañar la lente de epoxi o el paquete.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Un LED es un dispositivo controlado por corriente. Para garantizar un brillo consistente, especialmente cuando se manejan múltiples LED en paralelo, siempre use una resistencia limitadora de corriente en serie con cada LED o cada cadena paralela. El valor de la resistencia (R) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_fuente- V_F) / I_F, donde V_Fes el voltaje directo del LED a la corriente deseada I_F(ej., 20mA). Usar el V_Fmáximo de la hoja de datos (2.5V) en el cálculo garantizará que la corriente no exceda el objetivo incluso con variaciones entre piezas.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión Térmica:Asegúrese de que el diseño de la PCB proporcione un alivio térmico adecuado, especialmente cuando se opera a corrientes altas o en altas temperaturas ambientales, para mantener la eficiencia y longevidad del LED.
• Protección ESD:Si bien no se declara explícitamente como sensible, se recomienda manejar con precauciones estándar ESD para todos los dispositivos semiconductores.
• Diseño Óptico:El amplio ángulo de visión de 120° hace que este LED sea adecuado para aplicaciones que requieren una amplia visibilidad. Para haces enfocados, se requerirían ópticas secundarias (lentes).

7.3 Uso Previsto y Limitaciones

Este LED está diseñado para su uso en equipos electrónicos ordinarios. No está clasificado para aplicaciones donde una falla podría poner en peligro directamente la vida o la salud, como en aviación, control de transporte, sistemas de soporte vital médico o dispositivos de seguridad críticos. Para tales aplicaciones, consulte con el fabricante para obtener componentes con calificaciones de confiabilidad apropiadas.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Este LED Amarillo AlInGaP ofrece un equilibrio de características de rendimiento. En comparación con la tecnología anterior de LED amarillos (ej., basados en GaAsP), AlInGaP proporciona una mayor eficiencia luminosa, lo que resulta en una salida más brillante para la misma corriente de manejo, y una mejor pureza de color (ancho espectral más estrecho). El amplio ángulo de visión de 120° es un diferenciador clave frente a los LED con lente \"cristal de agua\" que tienen un haz mucho más estrecho, lo que hace que esta pieza sea ideal para aplicaciones donde el indicador necesita ser visto desde una amplia gama de ángulos sin difusores adicionales. La clasificación MSL 3 y la compatibilidad con perfiles de reflujo sin plomo estándar lo convierten en una opción robusta para líneas de ensamblaje SMT modernas y de alto volumen.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

9.1 ¿Qué resistencia debo usar con una fuente de 5V?

Usando el V_Fmáximo de 2.5V y un I_Fobjetivo de 20mA: R = (5V - 2.5V) / 0.02A = 125 Ohmios. El valor estándar más cercano de 120 Ohmios o 130 Ohmios sería adecuado. La potencia nominal de la resistencia debe ser al menos P = I²R = (0.02)²* 120 = 0.048W, por lo que una resistencia estándar de 1/8W (0.125W) o 1/10W es suficiente.

9.2 ¿Puedo alimentar este LED a 30mA continuamente?

Sí, 30mA es la corriente directa máxima recomendada en CC. Sin embargo, operar en la clasificación absoluta máxima puede reducir la confiabilidad a largo plazo y aumentar la temperatura de la unión, lo que puede disminuir la salida de luz. Para una vida útil y estabilidad óptimas, es recomendable alimentar a 20mA o menos si la intensidad luminosa cumple con el requisito de la aplicación.

9.3 ¿Qué significa \"Código de Bin\" al realizar un pedido?

El código de bin especifica el mínimo y máximo garantizados para la intensidad luminosa (ej., T1: 280-355 mcd) y la longitud de onda dominante (ej., K: 591.0-593.5 nm). Especificar códigos de bin garantiza que reciba LED con brillo y color consistentes de pedido a pedido, lo cual es crítico para paneles con múltiples indicadores o productos donde la uniformidad visual es importante.

9.4 ¿Cuánto tiempo puedo dejar estos LED en el banco después de abrir la bolsa?

Para una soldadura confiable, tiene 168 horas (7 días) en condiciones de planta de fábrica (≤30°C/60% HR) después de abrir la bolsa sellada contra la humedad. Si se excede este tiempo, los LED deben hornearse a 60°C durante 48 horas antes de intentar la soldadura por reflujo para evitar daños internos en el paquete por la vaporización rápida de la humedad.

10. Caso de Uso Práctico

Escenario: Diseñando un panel de indicadores de estado para un router de red.El panel requiere 10 LED amarillos para mostrar la actividad del enlace y el estado del sistema. Para garantizar una apariencia uniforme, el diseñador selecciona LED del mismo bin de intensidad (ej., S2: 224-280 mcd) y bin de longitud de onda (ej., J: 588.5-591.0 nm). Cada LED es manejado por un pin GPIO de un microcontrolador a través de una resistencia limitadora de corriente de 120 ohmios a un riel de 3.3V, resultando en una corriente directa de aproximadamente ((3.3V - 2.1V típico)/120Ω) ≈ 10mA, lo que proporciona suficiente brillo mientras ahorra energía. El amplio ángulo de visión de 120° garantiza que los indicadores sean visibles desde cualquier lugar frente al dispositivo. El diseño de la PCB incluye la huella de pad de soldadura recomendada y está diseñado para ensamblaje utilizando un perfil de reflujo sin plomo estándar con una temperatura pico de 250°C.

11. Introducción al Principio

Este LED se basa en la tecnología semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP). Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones y huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan. La energía liberada durante esta recombinación se emite como fotones (luz). La composición específica de la aleación AlInGaP determina la energía de la banda prohibida, que a su vez define la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, amarillo (~592 nm). La lente de epoxi transparente encapsula el dado semiconductor, proporciona protección mecánica y da forma al patrón de salida de luz para lograr el ángulo de visión especificado de 120°.

12. Tendencias de Desarrollo

La tendencia general en los LED indicadores SMD continúa hacia una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por unidad de entrada eléctrica), permitiendo un menor consumo de energía para el mismo brillo. Los tamaños de los paquetes también se están miniaturizando aún más, permitiendo arreglos de indicadores más densos. Hay un creciente énfasis en tolerancias de clasificación más estrictas tanto para el color como para la intensidad para satisfacer las demandas de la electrónica de consumo donde la consistencia visual es primordial. Además, la compatibilidad con regulaciones ambientales cada vez más estrictas (más allá de RoHS, como REACH) y la capacidad de soportar perfiles de soldadura sin plomo a temperaturas más altas siguen siendo impulsores clave del desarrollo. La tecnología es madura, con mejoras incrementales centradas en el rendimiento de fabricación, la reducción de costos y la confiabilidad en condiciones adversas.