LED SMD Amarillo Verde AlInGaP 120 Grados de Ángulo de Visión - Dimensiones del Paquete - Voltaje Directo 1.8-2.4V @20mA - Intensidad Luminosa 56-180mcd - Hoja Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un Diodo Emisor de Luz (LED) de Montaje Superficial (SMD) compacto y de alto rendimiento. El dispositivo utiliza un material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para producir una luz de color Amarillo Verde. Está diseñado en un formato de paquete estándar EIA, lo que lo hace compatible con equipos de ensamblaje automático pick-and-place y con procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR). El LED se suministra en cinta estándar de la industria de 12 mm montada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, facilitando la fabricación en gran volumen.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de este LED incluyen su tamaño miniatura, idoneidad para el ensamblaje automatizado y su compatibilidad con perfiles de soldadura por reflujo sin plomo (Pb-free). Está diseñado para aplicaciones con espacio limitado donde el rendimiento confiable y el ensamblaje eficiente son críticos. Los mercados objetivo abarcan una amplia gama de productos electrónicos de consumo e industrial, incluyendo, entre otros, equipos de telecomunicaciones (por ejemplo, teléfonos inalámbricos y celulares), dispositivos informáticos portátiles (por ejemplo, ordenadores portátiles), hardware de red, electrodomésticos y señalización interior o retroiluminación de pantallas. Su función principal es como indicador de estado, señal luminosa o para iluminación de paneles frontales.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Todas las características eléctricas y ópticas se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C, a menos que se indique lo contrario. Comprender estos parámetros es crucial para un diseño de circuito adecuado y para garantizar la fiabilidad a largo plazo.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los niveles de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites y deben evitarse en el diseño.

• Disipación de Potencia (Pd):72 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el paquete puede disipar en forma de calor.
• Corriente Directa Continua (IF):30 mA DC. La corriente máxima en estado estacionario para un funcionamiento confiable.
• Corriente Directa de Pico:80 mA, permitida solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1 ms).
• Voltaje Inverso (VR):5 V. El dispositivo no está diseñado para operar en polarización inversa; superar este voltaje puede causar ruptura.
• Rango de Temperatura de Operación:-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente para el funcionamiento normal.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +100°C. El rango de temperatura seguro cuando el dispositivo no está energizado.

2.2 Características Electro-Ópticas a Ta=25°C (IF=20mA)

Estos son los parámetros de rendimiento típicos bajo condiciones de prueba estándar.

• Flujo Luminoso (Φv):Varía desde un mínimo de 0.17 lm hasta un máximo de 0.54 lm. Es la salida total de luz visible.
• Intensidad Luminosa (Iv):Corresponde al flujo, variando de 56 mcd (mililumen) a 180 mcd. Es una medida del brillo percibido en una dirección específica.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):120 grados (típico). Se define como el ángulo total en el que la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad en el centro (0°). Esto indica un patrón de luz amplio y difuso.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λp):574 nm (típico). La longitud de onda a la que la salida espectral es más fuerte.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Especificada de 564.5 nm a 576.5 nm. Es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que define el color (Amarillo Verde).
• Ancho Medio Espectral (Δλ):15 nm (típico). El ancho de banda del espectro emitido a la mitad de la intensidad de pico, indicando la pureza del color.
• Voltaje Directo (VF):Varía de 1.8 V (mín.) a 2.4 V (máx.) a 20mA. La caída de voltaje a través del LED cuando conduce.
• Corriente Inversa (IR):Máximo de 10 μA a VR=5V. Una pequeña corriente de fuga cuando se aplica un voltaje inverso.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

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

3.1 Clasificación de Flujo/Intensidad Luminosa

La salida luminosa se categoriza en cinco rangos (A2, B1, B2, C1, C2). Por ejemplo, el rango C2 ofrece la salida más alta con un flujo luminoso entre 0.42 lm y 0.54 lm, correspondiente a una intensidad de 140-180 mcd. El rango A2 es el grado de salida más bajo. Los diseñadores deben consultar la hoja de datos para conocer la clasificación específica de su número de pedido para predecir con precisión la salida de luz.

3.2 Clasificación del Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica en tres categorías (D2, D3, D4) con una tolerancia de ±0.1V dentro de cada rango.

• Rango D2: VF = 1.8V - 2.0V
• Rango D3: VF = 2.0V - 2.2V
• Rango D4: VF = 2.2V - 2.4V

Esto es crítico para diseñar circuitos limitadores de corriente, especialmente en aplicaciones alimentadas por batería donde la consistencia del voltaje afecta la corriente y, por lo tanto, el brillo.

3.3 Clasificación de Tono (Longitud de Onda Dominante)

El tono de color se controla clasificando la longitud de onda dominante en cuatro grupos (B, C, D, E), cada uno con una tolerancia de ±1 nm.

• Rango B: λd = 564.5 nm - 567.5 nm
• Rango C: λd = 567.5 nm - 570.5 nm
• Rango D: λd = 570.5 nm - 573.5 nm
• Rango E: λd = 573.5 nm - 576.5 nm

Esto garantiza la uniformidad del color en múltiples LEDs utilizados en una matriz o pantalla.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Los datos gráficos proporcionan una visión más profunda del comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables.

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

La curva I-V es no lineal, característica de un diodo. El voltaje directo aumenta logarítmicamente con la corriente. A la corriente de operación típica de 20mA, el VF cae dentro de los rangos de clasificación especificados. Los diseñadores deben usar esta curva para asegurar que el circuito de accionamiento proporcione un voltaje adecuado, especialmente a bajas temperaturas donde el VF aumenta.

4.2 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

Esta curva muestra que la salida de luz es aproximadamente proporcional a la corriente directa en el rango de operación estándar. Sin embargo, no se recomienda accionar el LED por encima de su corriente DC máxima absoluta (30mA), ya que puede provocar una degradación acelerada, una vida útil reducida y una posible falla debido al calor excesivo.

4.3 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

La intensidad luminosa de los LEDs AlInGaP disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. Esta curva es vital para aplicaciones que operan en entornos de temperatura elevada. Los diseñadores pueden necesitar reducir la salida de luz esperada o implementar gestión térmica si se requiere un brillo constante en un amplio rango de temperaturas.

4.4 Distribución Espectral

El gráfico espectral muestra un pico estrecho centrado alrededor de 574 nm (Amarillo Verde) con un ancho medio típico de 15 nm. Esto confirma la pureza del color y la región de longitud de onda específica de la luz emitida.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete del Dispositivo

El LED cumple con un contorno de paquete SMD estándar. Todas las dimensiones críticas se proporcionan en milímetros con una tolerancia general de ±0.2 mm. El dibujo incluye la longitud, anchura y altura del cuerpo, así como la ubicación y el tamaño de las almohadillas/terminales de soldadura. La lente se especifica como \"Transparente\".

5.2 Diseño Recomendado de Almohadillas de Montaje en PCB

Se proporciona un diagrama del patrón de pistas para diseñar la placa de circuito impreso (PCB). Esto muestra el tamaño y espaciado recomendado de las almohadillas de cobre para garantizar una correcta formación de la unión de soldadura durante el reflujo, una buena adhesión mecánica y una disipación de calor efectiva desde los terminales del LED.

5.3 Identificación de Polaridad

La hoja de datos debe indicar la identificación del cátodo/ánodo en el paquete del dispositivo, típicamente mediante una marca, una muesca o un tamaño de almohadilla diferente. Se debe observar la polaridad correcta durante el ensamblaje para evitar daños.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR

Se proporciona un perfil de temperatura de reflujo detallado, compatible con J-STD-020B para procesos sin plomo (Pb-free). Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento/Estabilización:Subida hasta 150-200°C.
• Tiempo por Encima del Líquido (TAL):Tiempo recomendado mantenido.
• Temperatura de Pico:No debe exceder los 260°C.
• Tiempo dentro de 5°C del Pico:Debe limitarse (por ejemplo, 10 segundos máximo).

El perfil enfatiza una subida y bajada controladas para minimizar el choque térmico en el componente.

6.2 Soldadura Manual (Soldador de Estaño)

Si es necesario un re-trabajo manual, la temperatura de la punta del soldador no debe exceder los 300°C, y el tiempo de soldadura por terminal debe limitarse a un máximo de 3 segundos. La soldadura debe realizarse solo una vez por almohadilla para evitar dañar el paquete o la unión interna del chip.

6.3 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, solo deben usarse disolventes a base de alcohol especificados, como alcohol etílico o isopropílico. El LED debe sumergirse a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Los limpiadores químicos no especificados pueden dañar la lente de epoxi o el paquete.

6.4 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LEDs son sensibles a la humedad. Cuando están sellados en la bolsa original a prueba de humedad con desecante, deben almacenarse a ≤30°C y ≤70% HR y usarse dentro de un año. Una vez abierta la bolsa, comienza la \"vida útil en planta\". Los componentes deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% HR y se recomienda someterlos a reflujo IR dentro de las 168 horas (7 días). Para almacenamiento más allá de este período, deben guardarse en un recipiente sellado con desecante o en un ambiente de nitrógeno. Los componentes que excedan la vida útil en planta requieren un procedimiento de horneado (aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas) antes de la soldadura para eliminar la humedad absorbida y prevenir el \"efecto palomita\" durante el reflujo.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

El dispositivo se suministra en cinta portadora con relieve con una cinta protectora de cubierta. Se proporcionan dimensiones detalladas para el bolsillo de la cinta, el paso y el carrete, conforme a los estándares ANSI/EIA-481. El carrete estándar tiene 7 pulgadas de diámetro y contiene 3000 piezas. Hay una cantidad mínima de embalaje de 500 piezas disponible para pedidos de restos. La cinta garantiza compatibilidad con equipos de ensamblaje automático de alta velocidad.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El LED requiere un elemento limitador de corriente en serie, como una resistencia. El valor de la resistencia (R) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (Vsuministro - VF) / IF, donde VF es el voltaje directo del LED a la corriente deseada IF. Usar el VF máximo del rango garantiza que la corriente no exceda el límite incluso con tolerancias de componentes. Para precisión o brillo variable, se recomiendan controladores de corriente constante.

8.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja (72mW máx.), un diseño térmico efectivo en la PCB sigue siendo importante para la longevidad, especialmente en altas temperaturas ambientales o cuando se acciona a corrientes altas. Asegurar un área de cobre adecuada conectada a las almohadillas térmicas del LED ayuda a disipar el calor y mantiene una salida de luz estable.

8.3 Diseño para la Fabricación (DFM)

Adherirse al diseño de almohadillas de PCB recomendado y al perfil de reflujo especificado. Asegurarse de que la boquilla de la máquina pick-and-place sea compatible con el tamaño del paquete. Verificar que la configuración del alimentador de cinta coincida con las especificaciones de la cinta y el carrete.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como los LEDs de Fosfuro de Galio (GaP), los LEDs AlInGaP ofrecen una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en una salida más brillante a la misma corriente. El ángulo de visión de 120 grados proporciona un patrón de luz más amplio y difuso en comparación con los LEDs de ángulo de visión estrecho, lo que lo hace ideal para indicadores de estado que deben ser visibles desde varios ángulos. El paquete estándar EIA garantiza compatibilidad directa con un vasto ecosistema de herramientas de ensamblaje y diseños de PCB existentes.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

10.1 ¿Cuál es la diferencia entre flujo luminoso e intensidad luminosa?

El flujo luminoso (medido en lúmenes, lm) es la cantidad total de luz visible emitida por la fuente en todas las direcciones. La intensidad luminosa (medida en candela o milicandela, mcd) es la cantidad de luz emitida en una dirección específica. La hoja de datos de este LED proporciona ambas, con la intensidad medida a lo largo del eje central (0°).

10.2 ¿Puedo accionar este LED sin una resistencia limitadora de corriente?

No. Un LED es un dispositivo controlado por corriente. Conectarlo directamente a una fuente de voltaje hará que fluya una corriente excesiva, destruyéndolo rápidamente. Siempre use una resistencia en serie o un controlador de corriente constante.

10.3 ¿Por qué disminuye la salida de luz a alta temperatura?

Esta es una característica fundamental de los materiales semiconductores. El aumento de la temperatura afecta la eficiencia cuántica interna de la unión emisora de luz, reduciendo el número de fotones generados por electrón. Las curvas de rendimiento en la hoja de datos cuantifican este efecto.

10.4 ¿Cómo interpreto los códigos de clasificación al hacer un pedido?

El número de pieza completo puede incluir sufijos que denotan rangos específicos para intensidad luminosa (por ejemplo, C2), voltaje directo (por ejemplo, D3) y longitud de onda dominante (por ejemplo, E). Consulte la guía de pedidos del fabricante. Si no se especifica un rango concreto, recibirá piezas de la distribución de producción estándar a través de los rangos especificados.

11. Ejemplos Prácticos de Diseño y Uso

11.1 Indicador de Estado de Baja Potencia

En un nodo sensor IoT alimentado por batería, el LED puede usarse como un indicador de \"latido\" de baja potencia. Usando un pin GPIO de un microcontrolador, el LED puede pulsarse con un ciclo de trabajo bajo (por ejemplo, 10 ms encendido, 990 ms apagado) para indicar la actividad del dispositivo mientras consume una corriente promedio mínima, extendiendo así la vida útil de la batería.

11.2 Retroiluminación de Panel Frontal para Teclado

Una matriz de estos LEDs, colocada detrás de un difusor, puede proporcionar una retroiluminación uniforme para teclados de membrana o leyendas en paneles de control. El amplio ángulo de visión de 120 grados ayuda a lograr una iluminación uniforme en la superficie del panel. Los diseñadores deben asegurar un espaciado y una corriente de accionamiento adecuados para alcanzar el nivel de brillo deseado.

12. Introducción al Principio Tecnológico

Este LED se basa en la tecnología semiconductora de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP). Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa. Se recombinan, liberando energía en forma de fotones. La proporción específica de Aluminio, Indio, Galio y Fósforo en la red cristalina determina la energía de la banda prohibida, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, Amarillo Verde (~574 nm). La lente de epoxi \"Transparente\" encapsula el chip semiconductor, proporciona protección ambiental y da forma al patrón de salida de luz.

13. Tendencias y Avances de la Industria

La tendencia general en los LEDs SMD es hacia una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio de entrada eléctrica), una mejor consistencia del color mediante clasificaciones más estrictas y una mayor fiabilidad en condiciones ambientales adversas. También hay un desarrollo continuo en la miniaturización (tamaños de paquete más pequeños) y la integración (por ejemplo, LEDs con circuitos integrados incorporados para control). Para aplicaciones de indicación, el enfoque sigue siendo la rentabilidad, la fiabilidad y la compatibilidad con procesos de ensamblaje avanzados como el reflujo de doble cara. La tecnología descrita en esta hoja de datos representa una solución madura y ampliamente adoptada para las necesidades estándar de indicación.