Especificación de Lámpara LED de Montaje Superficial LTLMH4ERADA - Dimensiones 4.2x4.2x6.2mm - Voltaje 1.8-2.4V - Rojo 626nm - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de una lámpara LED de montaje superficial de alto brillo. Diseñada para ser compatible con los procesos estándar de ensamblaje SMT, este dispositivo ofrece una solución robusta para aplicaciones que requieren una salida de luz precisa y un rendimiento fiable. El LED presenta un encapsulado especializado diseñado para ofrecer un patrón de radiación controlado, adecuado para señalización sin necesidad de ópticas secundarias adicionales.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de este LED incluyen su alta intensidad luminosa combinada con un bajo consumo de energía, lo que resulta en una alta eficiencia. El encapsulado está construido con tecnología de epoxi avanzada, proporcionando una resistencia superior a la humedad y protección UV, mejorando su durabilidad en entornos exigentes. Cumple con los estándares libres de plomo, libres de halógenos y RoHS. El dispositivo está específicamente dirigido a aplicaciones como señales de mensajes de vídeo, señales de tráfico y otros tableros de información donde la visibilidad y la fiabilidad son críticas.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

Un análisis exhaustivo de los límites operativos y las características de rendimiento del dispositivo en condiciones estándar (TA=25°C).

2.1 Valores Máximos Absolutos

• Disipación de Potencia:Máximo 120 mW.
• Corriente Directa:Máximo 50 mA en CC. Se permite una corriente directa pico de 120 mA en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo ≤1/10, ancho de pulso ≤10ms).
• Derating Térmico:La corriente directa en CC debe reducirse linealmente en 0.75 mA/°C para temperaturas ambiente superiores a 45°C.
• Rango de Temperatura:Operación desde -40°C hasta +85°C; almacenamiento desde -40°C hasta +100°C.
• Soldadura por Reflujo:Soporta un perfil máximo con temperatura pico de 260°C durante 10 segundos.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Parámetros clave de rendimiento medidos a una corriente de prueba estándar de IF=20mA.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 1500 mcd hasta un máximo de 4200 mcd, con un valor típico sujeto a clasificación. La medición sigue la curva de respuesta del ojo CIE.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):El ángulo de visión típico se especifica como 100/40°, indicando un patrón de radiación ovalado. La tolerancia de medición es de ±2 grados.
• Longitud de Onda:La longitud de onda de emisión pico (λP) es típicamente 634 nm. La longitud de onda dominante (λd) varía de 618 nm a 630 nm, definiendo el color rojo percibido, centrado alrededor de 626nm.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):Típicamente 15 nm.
• Voltaje Directo (VF):Varía de 1.8 V a 2.4 V a 20mA.
• Corriente Inversa (IR):Máximo de 10 μA a un voltaje inverso (VR) de 5V. El dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa.

3. Especificación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en las aplicaciones, los LEDs se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LEDs se clasifican en cuatro lotes (R, S, T, U) según su intensidad luminosa mínima y máxima a IF=20mA. Los límites de los lotes tienen una tolerancia de prueba de ±15%.

• Lote R:1500 - 1900 mcd
• Lote S:1900 - 2500 mcd
• Lote T:2500 - 3200 mcd
• Lote U:3200 - 4200 mcd

El código específico del lote está marcado en cada bolsa de empaque para su trazabilidad.

3.2 Clasificación por Voltaje Directo

Los LEDs también se clasifican por voltaje directo en tres categorías (1A, 2A, 3A) a IF=20mA, con una tolerancia de ±0.1V en cada límite.

• Lote 1A:1.8 - 2.0 V
• Lote 2A:2.0 - 2.2 V
• Lote 3A:2.2 - 2.4 V

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Las curvas de rendimiento típicas ilustran la relación entre parámetros clave. Estas curvas son esenciales para que los ingenieros de diseño predigan el comportamiento en condiciones no estándar.

4.1 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La curva muestra la relación no lineal entre la corriente directa (IF) y la intensidad luminosa (Iv). La intensidad aumenta con la corriente, pero los diseñadores deben permanecer dentro de los valores máximos absolutos de corriente para garantizar la longevidad.

4.2 Voltaje Directo vs. Corriente Directa

Esta curva característica demuestra la relación exponencial V-I del diodo. Comprender esto es crucial para diseñar circuitos limitadores de corriente apropiados.

4.3 Distribución Espectral

La curva de distribución de potencia espectral se centra alrededor de la longitud de onda pico de 634 nm con un ancho medio típico de 15 nm, confirmando la emisión roja de banda estrecha.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones de Contorno

El dispositivo tiene una huella compacta de montaje superficial. Las dimensiones clave incluyen un tamaño de cuerpo de 4.2mm ±0.2mm de largo y ancho, y una altura total de 6.2mm ±0.5mm incluyendo la lente. Los terminales tienen un espaciado de 2.0mm ±0.5mm donde emergen del encapsulado. Todas las dimensiones están en milímetros, con una tolerancia general de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario.

5.2 Identificación de Polaridad y Diseño de Pads

El dispositivo tiene tres pines: P1 (Ánodo), P2 (Cátodo) y P3 (Ánodo). Se recomienda conectar el pin P3 a un disipador de calor o mecanismo de refrigeración en el PCB para ayudar en la gestión térmica durante la operación. Se proporciona un patrón recomendado de pads de soldadura para garantizar un soldado y rendimiento térmico adecuados.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Este componente está clasificado como Nivel de Sensibilidad a la Humedad 3 (MSL3) según JEDEC J-STD-020. Los LEDs en una bolsa barrera de humedad sin abrir se pueden almacenar hasta 12 meses a <30°C y 90% HR. Después de abrir, los dispositivos deben mantenerse a <30°C y 60% HR y deben soldarse dentro de las 168 horas (7 días). Se requiere un horneado a 60°C ±5°C durante 20 horas si la tarjeta indicadora de humedad muestra >10% HR, la vida útil en planta excede las 168 horas, o si se expone a >30°C/60% HR. El horneado debe realizarse solo una vez.

6.2 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se recomienda un perfil de soldadura por reflujo sin plomo:

• Precalentamiento/Saturación:150°C a 200°C durante un máximo de 120 segundos.
• Tiempo Líquido (tL):El tiempo por encima de 217°C debe ser de 60-150 segundos.
• Temperatura Pico (Tp):Máximo 260°C.
• Tiempo por encima de la Temperatura de Clasificación (Tc=255°C):Máximo 30 segundos.
• Tiempo Total desde 25°C hasta el Pico:Máximo 5 minutos.

La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces. El dispositivo está diseñado para soldadura por reflujo y no es adecuado para soldadura por inmersión.

6.3 Limpieza y Manipulación

Si es necesaria la limpieza, utilice disolventes a base de alcohol como alcohol isopropílico. Evite aplicar estrés mecánico al LED durante la soldadura mientras está a alta temperatura, y evite el enfriamiento rápido desde la temperatura pico.

7. Empaquetado e Información de Pedido

7.1 Especificación de Empaquetado

Los LEDs se suministran en cinta portadora con relieve dentro de un carrete. El carrete contiene un total de 1,000 piezas. Se proporcionan las dimensiones detalladas de la cinta portadora, incluyendo el tamaño del bolsillo, el paso y las dimensiones del carrete (por ejemplo, diámetro del carrete de 330mm). El empaque está marcado con una advertencia de \"Dispositivos Sensibles a la Electricidad Estática\".

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED es muy adecuado para aplicaciones de señalización tanto en interiores como en exteriores, incluyendo señales de mensajes de vídeo, señales de tráfico y pantallas de mensajes generales. Su alto brillo y ángulo de visión controlado lo hacen ideal para aplicaciones que requieren buena visibilidad.

8.2 Diseño del Circuito de Conducción

Los LEDs son dispositivos operados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme al conectar múltiples LEDs en paralelo, se recomienda encarecidamente utilizar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada LED individual. Conducir LEDs en paralelo sin resistencias individuales puede provocar una distribución desigual de corriente y brillo desigual debido a pequeñas variaciones en el voltaje directo (Vf) entre dispositivos.

8.3 Consideraciones de Gestión Térmica

Aunque el dispositivo tiene una disipación de potencia especificada, una gestión térmica efectiva a través del PCB es crucial para mantener el rendimiento y la longevidad, especialmente a temperaturas ambiente o corrientes de conducción más altas. Utilizar el pad recomendado para el pin P3 para conectarlo a un plano térmico o disipador de calor es una práctica de diseño clave.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los encapsulados SMD o PLCC (Portador de Chip con Terminales Plásticos) estándar, esta lámpara de montaje superficial ofrece una ventaja significativa en el control óptico. Su encapsulado con lente integrada proporciona un patrón de radiación suave y un control de ángulo de visión estrecho sin requerir una lente óptica externa adicional. Esto simplifica el diseño del producto final, reduce el número de piezas y puede reducir los costos generales de ensamblaje mientras proporciona una iluminación dirigida.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda pico y la longitud de onda dominante?

La longitud de onda pico (λP) es la longitud de onda a la que la potencia óptica emitida es máxima (típicamente 634nm aquí). La longitud de onda dominante (λd) se deriva del diagrama de cromaticidad CIE y representa la longitud de onda única que define el color percibido de la luz (618-630nm aquí, centrada en 626nm). La longitud de onda dominante es más relevante para la especificación del color.

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

No. No se recomienda operar un LED directamente desde una fuente de voltaje y es probable que destruya el dispositivo debido a una corriente excesiva. Una resistencia en serie o un controlador de corriente constante son obligatorios para una operación fiable.

10.3 ¿Por qué hay una tolerancia de ±15% en los límites de los lotes de intensidad luminosa?

Esta tolerancia tiene en cuenta la variabilidad de medición en el entorno de prueba de producción. Garantiza que todos los dispositivos etiquetados dentro de un lote específico funcionarán dentro del rango de intensidad declarado cuando se midan bajo las condiciones estándar definidas.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando una Señal de Salida de Alta Visibilidad.Un ingeniero selecciona este LED para un nuevo diseño de señal de salida que requiere alto brillo y larga vida útil. Elige LEDs del lote \"T\" para una salida alta y consistente. En el diseño del circuito, utiliza un controlador de corriente constante ajustado a 20mA por cadena de LED. Coloca múltiples LEDs en serie dentro de cada cadena para cumplir con los requisitos de voltaje, evitando conexiones en paralelo sin resistencias individuales. En el diseño del PCB, sigue el patrón de pads recomendado, conectando el pad P3 de cada LED a una gran área de cobre para disipación de calor. Especifica una empresa de ensamblaje de PCBA que siga el perfil de reflujo proporcionado y asegura que los componentes se utilicen dentro de las 168 horas de vida útil en planta después de abrir la bolsa barrera de humedad.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este dispositivo es un diodo emisor de luz (LED). Opera según el principio de electroluminiscencia en un material semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión P-N, los electrones se recombinan con los huecos, liberando energía en forma de fotones (luz). El material semiconductor específico utilizado (AllnGaP - Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) determina el color de la luz emitida, en este caso, rojo con una longitud de onda dominante alrededor de 626nm. El encapsulado de epoxi encapsula el dado semiconductor, proporciona protección mecánica e incorpora una lente para dar forma a la salida de luz.

13. Tendencias Tecnológicas

La tecnología LED de montaje superficial representada por este dispositivo continúa evolucionando. Las tendencias generales de la industria incluyen mejoras continuas en la eficacia luminosa (más salida de luz por vatio de entrada eléctrica), lo que mejora la eficiencia energética. También hay un enfoque en mejorar la consistencia y estabilidad del color durante la vida útil del dispositivo. Los avances en la tecnología de encapsulado apuntan a proporcionar una mejor gestión térmica, permitiendo corrientes de conducción y densidades de potencia más altas desde huellas cada vez más pequeñas. Además, la estandarización de huellas y características ópticas simplifica la integración para ingenieros en diversas aplicaciones de iluminación y pantallas.