LED SMD Amarillo con Lente Difuso LTSN-B680VSST - Dimensiones del Paquete - Voltaje Directo 1.8-2.4V - Intensidad Luminosa 710-1400mcd - 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). El dispositivo cuenta con una lente difusa y utiliza un material semiconductor de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) 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 adecuado para aplicaciones con limitaciones de espacio.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las principales ventajas 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 de electrónica de alto volumen. Se empaqueta en cinta portadora de 8 mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, facilitando un manejo y ensamblaje eficientes. El dispositivo cumple con los estándares de la industria relevantes y está diseñado para su uso en una amplia gama de electrónica de consumo e industrial. Las aplicaciones objetivo abarcan equipos de telecomunicaciones, dispositivos de automatización de oficinas, electrodomésticos, sistemas de control industrial y aplicaciones de señalización o pantallas interiores donde se requiere una iluminación indicadora confiable.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

El rendimiento del LED se define bajo condiciones de prueba específicas, típicamente a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Comprender estos parámetros es fundamental para el diseño del circuito y la predicción del rendimiento.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se recomienda operar fuera de estos límites. Los límites clave incluyen una disipación de potencia máxima de 120 mW, una corriente directa continua (IF) de 50 mA y una corriente directa pico de 80 mA en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). El voltaje inverso máximo (VR) es de 5 V. El dispositivo está clasificado para operar y almacenarse dentro de un rango de temperatura de -40°C a +100°C.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos bajo condiciones normales de operación. La intensidad luminosa (Iv), una medida del brillo percibido, varía desde un mínimo de 710 mcd hasta un máximo de 1400 mcd cuando se alimenta con una corriente directa de 20 mA. El ángulo de visión (2θ1/2), definido como el ángulo total donde la intensidad cae a la mitad de su valor axial, es típicamente de 120 grados, lo que indica un patrón de visión amplio adecuado para luces indicadoras. El voltaje directo (VF) a 20 mA varía de 1.8 V a 2.4 V, lo cual es importante para calcular los valores de las resistencias en serie y el diseño de la fuente de alimentación. La longitud de onda dominante (λd), que define el color percibido, se especifica entre 586.5 nm y 592.5 nm, ubicándola en la región amarilla del espectro. La corriente inversa (IR) es típicamente muy baja, con un máximo de 10 µA al voltaje inverso total de 5V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican en rangos de rendimiento. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de voltaje, brillo y color.

3.1 Rango de Voltaje Directo (Vf)

Los LED se clasifican según su caída de voltaje directo a 20 mA. Los códigos de clasificación D2, D3 y D4 corresponden a rangos de voltaje de 1.80-2.00V, 2.00-2.20V y 2.20-2.40V, respectivamente, con una tolerancia de ±0.1V por rango. Seleccionar LED del mismo rango Vf ayuda a mantener la uniformidad de corriente cuando varios dispositivos están conectados en paralelo.

3.2 Rango de Intensidad Luminosa (Iv)

El brillo se categoriza en los rangos V1 (710-875 mcd), V2 (875-1120 mcd) y W1 (1120-1400 mcd) a 20 mA, con una tolerancia del 11% por rango. Esto permite igualar los niveles de brillo en una matriz de LED.

3.3 Rango de Longitud de Onda Dominante (Wd)

El color (longitud de onda) se clasifica en los códigos J (586.5-589.5 nm) y K (589.5-592.5 nm), con una tolerancia de ±1 nm. Esto asegura la consistencia del color, lo cual es crucial para aplicaciones donde la apariencia uniforme es importante.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque en la hoja de datos se hace referencia a datos gráficos específicos, las curvas típicas para tales dispositivos proporcionan información valiosa. La curva de corriente directa vs. voltaje directo (I-V) muestra la relación exponencial, crítica para determinar el punto de operación. La curva de intensidad luminosa vs. corriente directa típicamente muestra una relación casi lineal dentro del rango de operación, pero puede ocurrir saturación a corrientes más altas. La curva de distribución espectral mostraría una longitud de onda de emisión pico (λp) alrededor de 591 nm con un ancho medio espectral (Δλ) de aproximadamente 15 nm, definiendo la pureza del color. El rendimiento también varía con la temperatura; la intensidad luminosa generalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión.

5. Información Mecánica y del Paquete

El LED está alojado en un paquete SMD estándar. Se proporcionan planos dimensionales detallados, especificando la longitud, anchura, altura, espaciado de los terminales y geometría de la lente. Estas dimensiones son cruciales para el diseño de la huella en el PCB. El documento incluye diseños recomendados del patrón de soldadura (pad) en el PCB para una soldadura confiable, especificando el tamaño y espaciado de los pads para garantizar la formación adecuada de la unión de soldadura durante el reflujo. El dispositivo tiene una marca de polaridad, típicamente un indicador del cátodo en el paquete, que debe alinearse correctamente con la huella en el PCB.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Reflujo IR Recomendado

Para procesos de soldadura sin plomo, se recomienda un perfil conforme con J-STD-020B. Los parámetros clave incluyen una temperatura de precalentamiento de 150-200°C, una temperatura máxima del cuerpo que no exceda los 260°C y un tiempo por encima del líquido (TAL) adaptado a la pasta de soldadura específica. El tiempo total de precalentamiento debe limitarse a un máximo de 120 segundos. Estas condiciones son esenciales para prevenir daños térmicos al paquete del LED o a la lente de epoxi.

6.2 Condiciones de Almacenamiento

Los LED son sensibles a la humedad. Cuando se almacenan en su bolsa sellada original con barrera de humedad y desecante, deben mantenerse a ≤ 30°C y ≤ 70% HR, con un período de uso recomendado de un año. Una vez abierta la bolsa, el ambiente de almacenamiento debe ser ≤ 30°C y ≤ 60% HR. Los componentes expuestos a condiciones ambientales por más de 168 horas deben secarse en horno 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.

6.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, solo deben usarse los disolventes especificados. Sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto es aceptable. Productos químicos no especificados pueden dañar el material del paquete o la lente.

7. Información de Empaquetado y Pedido

El empaquetado estándar consiste en LED colocados en cinta portadora en relieve (paso de 8 mm) y sellados con una cinta de cubierta. Esta cinta se enrolla en un carrete estándar de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete completo contiene 2000 piezas. Para cantidades menores a un carrete completo, puede estar disponible una cantidad mínima de 500 piezas. El empaquetado cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Los LED son dispositivos controlados por corriente. Para garantizar un brillo estable y uniforme, especialmente cuando se usan múltiples LED, cada LED debe ser alimentado con una resistencia limitadora de corriente en serie. El valor de la resistencia (R) se calcula usando la fórmula: R = (Vcc - VF) / IF, donde Vcc es el voltaje de alimentación, VF es el voltaje directo del LED (usar el valor máximo para el cálculo de corriente en el peor caso) e IF es la corriente directa deseada (ej., 20 mA). No se recomienda alimentar LED en paralelo sin resistencias individuales debido a las variaciones en VF, lo que puede provocar un desequilibrio significativo de corriente y brillo desigual.

8.2 Consideraciones de Diseño

Considere el entorno térmico. Operar en o cerca de la corriente máxima nominal generará más calor, reduciendo potencialmente la salida luminosa y la vida útil. Puede ser necesaria un área de cobre adecuada en el PCB o vías térmicas para la disipación de calor en aplicaciones de alta corriente o alta temperatura ambiente. Asegúrese de que el diseño del PCB coincida con la geometría de pad recomendada para una soldadura confiable. Tenga en cuenta el amplio ángulo de visión (120°) al diseñar guías de luz o marcos.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED de montaje a través de orificio más antiguos, este tipo SMD ofrece un ahorro de espacio significativo, mayor idoneidad para el ensamblaje automatizado y, a menudo, una mayor confiabilidad debido a la ausencia de uniones de alambre. Dentro de la categoría de LED SMD amarillos, los diferenciadores clave para esta pieza incluyen su combinación específica de alta intensidad luminosa (hasta 1400 mcd), amplio ángulo de visión y el uso de tecnología AlInGaP, que generalmente ofrece mayor eficiencia y mejor estabilidad térmica en comparación con algunos otros materiales semiconductores para luz amarilla. La estructura detallada de clasificación proporciona a los diseñadores un control preciso sobre la consistencia del color y el brillo.

10. Preguntas Frecuentes Basadas en Parámetros Técnicos

P: ¿Qué valor de resistencia debo usar para una fuente de 5V?

R: Usando el VF máximo de 2.4V y un IF objetivo de 20mA: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ohmios. Una resistencia estándar de 130 o 150 Ohmios sería apropiada, verificando la disipación de potencia real en la resistencia.

P: ¿Puedo alimentar este LED a 50 mA continuamente?

R: Aunque el valor máximo absoluto es de 50 mA DC, operar en este límite puede reducir la longevidad y aumentar la temperatura de unión, disminuyendo potencialmente la salida de luz. Para una confiabilidad y rendimiento óptimos, se recomienda alimentar a o por debajo de la corriente de prueba típica de 20 mA.

P: ¿Cómo aseguro un brillo uniforme en una matriz?

R: Use resistencias limitadoras de corriente individuales para cada LED y, si es posible, especifique LED del mismo rango de intensidad luminosa (Iv) y voltaje directo (Vf) durante la adquisición.

P: ¿Es este LED adecuado para uso exterior?

R: La hoja de datos especifica aplicaciones que incluyen señalización/pantallas interiores. Para uso exterior, factores como la resistencia a los rayos UV de la lente, ciclos de temperatura más amplios y sellado impermeable son críticos y no se cubren explícitamente aquí. Está diseñado principalmente para entornos interiores/benignos.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando un panel de indicadores de estado para un router de red.El panel requiere diez luces indicadoras amarillas para mostrar la actividad del enlace y el estado del sistema. El diseñador selecciona este LED por su brillo, amplio ángulo de visión y compatibilidad con el ensamblaje automatizado. Cada LED se conecta entre un pin GPIO de un microcontrolador de 3.3V y tierra a través de una resistencia en serie de 56 Ohmios (calculada para ~20mA a un VF típico de 2.2V). El diseño del PCB utiliza la huella de pad recomendada. El diseñador especifica el código de clasificación D3 para Vf y V2 para Iv para garantizar un brillo y consumo de corriente consistentes desde los pines del microcontrolador. Los LED se colocan detrás de un panel de acrílico ligeramente difuso. La placa ensamblada se somete a reflujo IR utilizando el perfil sin plomo especificado, resultando en uniones de soldadura confiables e indicadores completamente funcionales.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

La emisión de luz en este LED se basa en la electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor hecha de materiales AlInGaP. Cuando se aplica un voltaje directo, 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 del bandgap, que a su vez define la longitud de onda (color) de la luz emitida, en este caso, amarilla. La lente difusa contiene partículas de dispersión que ayudan a esparcir la luz, creando un ángulo de visión más amplio y uniforme en comparación con una lente transparente.

13. Tendencias de Desarrollo

La tendencia general en los LED SMD continúa hacia una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio de entrada eléctrica), permitiendo pantallas más brillantes o un menor consumo de energía. Los tamaños de los paquetes se miniaturizan constantemente mientras mantienen o mejoran el rendimiento óptico. También hay un enfoque en mejorar la consistencia del color y tolerancias de clasificación más estrictas para satisfacer las demandas de aplicaciones de pantalla de alta calidad. Además, una mayor confiabilidad bajo condiciones de temperatura y humedad más altas es un área de desarrollo en curso para ampliar el rango de aplicaciones adecuadas. El impulso por una compatibilidad más amplia con procesos de soldadura sin plomo y de alta temperatura sigue siendo estándar.