Hoja de Datos de LED Ultra Brillante T-13/4 (5mm) - Diámetro 5mm - Voltaje 2.0-2.4V - Potencia 120mW - Colores Rojo Súper a Amarillo - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de una serie de diodos emisores de luz (LEDs) ultra brillantes de diámetro T-13/4 (5mm). Son componentes de inserción diseñados para montaje en placas de circuito impreso (PCB) o paneles. Los LEDs están construidos con tecnología de semiconductores de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) sobre Arseniuro de Galio (GaAs), encapsulados en un paquete de epoxi transparente como el agua. Esta serie se caracteriza por su alta intensidad luminosa y bajo consumo de energía, lo que la hace adecuada para aplicaciones que requieren alta visibilidad y eficiencia.

1.1 Ventajas Principales

• Alta Intensidad Luminosa:Proporciona una salida muy brillante, con valores específicos que varían según el modelo y el color.
• Bajo Consumo de Energía:Funciona eficientemente con una corriente directa típica de 20mA.
• Alta Eficiencia:Ofrece una salida de luz significativa en relación con la entrada eléctrica.
• Montaje Versátil:Diseño estándar de inserción compatible con montaje en PCB o panel.
• Compatible con CI:Puede ser accionado directamente por circuitos integrados debido a sus bajos requisitos de corriente.
• Encapsulado Estándar:Factor de forma popular de diámetro T-13/4 (5mm).

1.2 Mercado Objetivo y Aplicación

Estos LEDs están destinados principalmente a aplicaciones donde se requiere señalización clara y brillante. Los usos típicos incluyen pantallas de mensajes y varios tipos de señalización, como señales de tráfico, donde la alta visibilidad a distancia es crucial.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

El rendimiento de estos LEDs se define a través de varios parámetros eléctricos y ópticos clave, que varían entre las diferentes series de productos (F, H, P, R) diferenciadas por su ángulo de visión.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. Todos los valores se especifican a una temperatura ambiente (T_A) de 25°C.

• Disipación de Potencia (P_D):Máximo 120 mW.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):Varía de 90 mA a 130 mA dependiendo de la variante de color, en condiciones de pulso (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms).
• Corriente Directa Continua (I_F):50 mA para todas las variantes.
• Factor de Reducción:0.6 mA/°C linealmente desde 70°C para la corriente directa.
• Voltaje Inverso (V_R):Máximo 5 V (a I_R= 100 µA).
• Rango de Temperatura de Operación:-40°C a +100°C.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-55°C a +100°C.
• Temperatura de Soldadura de Terminales:260°C durante 5 segundos, medido a 1.6mm (0.063\") del cuerpo del LED.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de operación típicos medidos a T_A=25°C e I_F=20mA. Las series se definen por el ángulo de visión: Serie F (8°), Serie H (15°), Serie P (22°) y Serie R (30°). La intensidad luminosa es inversamente proporcional al ángulo de visión.

2.2.1 Serie F (Ángulo de Visión 8°)

• Intensidad Luminosa (I_v):Varía de 3200-5500 mcd (Rojo Súper) a 4200-7800 mcd (otros colores).
• Voltaje Directo (V_F):Típicamente 2.0V a 2.4V, con Rojo Súper a 1.9V a 2.3V.
• Longitud de Onda de Pico (λ_P):Abarca desde 588 nm (Amarillo) hasta 639 nm (Rojo Súper).
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Abarca desde 587 nm (Amarillo) hasta 631 nm (Rojo Súper).
• Ancho Espectral a Media Altura (Δλ):Varía de 15 nm a 20 nm.

2.2.2 Serie H (Ángulo de Visión 15°)

• Intensidad Luminosa (I_v):Varía de 1500-2400 mcd (Rojo Súper) a 1900-3400 mcd (otros colores).
• Las características eléctricas y espectrales (V_F, λ_P, λ_d, Δλ) son idénticas a las de la Serie F.

2.2.3 Serie P (Ángulo de Visión 22°)

• Intensidad Luminosa (I_v):Varía de 880-1400 mcd (Rojo Súper) a 1150-2000 mcd (otros colores).
• Las características eléctricas y espectrales (V_F, λ_P, λ_d, Δλ) son idénticas a las de las Series F y H.

2.2.4 Parámetros Comunes

• Corriente Inversa (I_R):Máximo 100 µA a V_R= 5V.
• Capacitancia (C):40 pF típico a V_F= 0V, f = 1 MHz.

2.3 Explicación del Sistema de Clasificación

La hoja de datos indica un sistema de clasificación por intensidad luminosa.

• Clasificación por Intensidad Luminosa:Los productos se clasifican en dos rangos (ej., valores Mín. y Típ.). El código de clasificación específico se marca en cada bolsa de empaque individual.
• Clasificación por Color/Longitud de Onda:La estructura del número de pieza define el color y sus características de longitud de onda correspondientes con precisión (ej., \"RK\" para Rojo Súper, \"EK\" para Rojo). No hay clasificación adicional dentro de un código de color.

3. Información Mecánica y del Encapsulado

3.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED presenta un encapsulado radial con terminales estándar con una lente de 5mm (T-13/4) de diámetro.

• Diámetro del Cuerpo:5.0mm típico.
• Espaciado de Terminales:Medido donde los terminales emergen del cuerpo del encapsulado.
• Resina Protrusa:Debajo de la brida es un máximo de 1.0mm (0.04\").
• Tolerancia:±0.25mm (0.010\") a menos que se especifique lo contrario.

3.2 Identificación de Polaridad

El componente utiliza la polaridad estándar de LED. El terminal más largo es típicamente el ánodo (positivo), y el terminal más corto es el cátodo (negativo). El cátodo también puede indicarse por un punto plano en el borde de la lente de plástico. Siempre verifique la polaridad antes de soldar para evitar daños por polarización inversa.

4. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

4.1 Soldadura Manual o por Ola

Para montaje de inserción, se pueden utilizar técnicas estándar de soldadura por ola o manual.

• Límite de Temperatura:Los terminales pueden soportar 260°C durante un máximo de 5 segundos. Esta medición se toma a 1.6mm (0.063\") del cuerpo de plástico del LED.
• Gestión del Calor:Evite la aplicación prolongada de calor para prevenir daños al encapsulado de epoxi y al chip semiconductor interno. Use un disipador de calor (ej., pinzas) en el terminal entre el punto de soldadura y el cuerpo del LED si es necesario.

4.2 Condiciones de Almacenamiento

Para mantener la soldabilidad y la integridad del dispositivo, almacene los LEDs en sus bolsas originales barrera de humedad en un ambiente controlado dentro del rango de temperatura de almacenamiento especificado de -55°C a +100°C. Evite ambientes con alta humedad o gases corrosivos.

5. Sugerencias de Aplicación

5.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Letreros y Pantallas de Mensajes:Ideal para indicadores de estado, pantallas de texto desplazante o paneles de información donde se necesita alto brillo para visibilidad diurna.
• Señales de Tráfico y Señalización:Adecuado para luces de señalización auxiliares, indicadores de cruce peatonal u otras aplicaciones relacionadas con el tráfico que requieren colores específicos (rojo, ámbar, amarillo).
• Indicadores Industriales:Luces de estado de máquinas, indicadores de advertencia en paneles de control.
• Electrónica de Consumo:Indicadores de encendido, retroiluminación para pantallas pequeñas.

5.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre use una resistencia limitadora de corriente en serie. Calcule el valor de la resistencia basándose en el voltaje de alimentación (V_CC), el voltaje directo del LED (V_F), y la corriente directa deseada (I_F, típicamente 20mA). Fórmula: R = (V_CC- V_F) / I_F.
• Selección del Ángulo de Visión:Elija la serie según el patrón de haz requerido. Use ángulo estrecho (8° Serie F) para visión dirigida a larga distancia. Use ángulos más amplios (22° Serie P, 30° Serie R) para iluminación más amplia y difusa.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegúrese de que la temperatura ambiente de operación no exceda los 100°C. Para diseños con múltiples LEDs o en entornos de alta temperatura, considere el espaciado y el posible flujo de aire.
• Protección contra Voltaje Inverso:Aunque el LED puede tolerar hasta 5V en inversa, es una buena práctica evitar exponerlo a polarización inversa. En circuitos de CA o de inversión de polaridad, incluya un diodo en antiparalelo para protección.

6. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs estándar de 5mm de una generación anterior (ej., usando tecnología GaP o GaAsP), esta serie basada en AlInGaP ofrece ventajas significativas:

• Mayor Eficiencia y Brillo:La tecnología AlInGaP proporciona una eficacia luminosa superior, resultando en una intensidad luminosa mucho mayor para la misma corriente de accionamiento.
• Saturación de Color Mejorada:Las características espectrales (ancho a media altura más estrecho) pueden resultar en colores más puros y saturados, particularmente en el rango de rojo a ámbar.
• Opciones de Ángulo de Visión Más Amplias:La disponibilidad de múltiples ángulos de visión bien definidos (8°, 15°, 22°, 30°) de la misma tecnología central permite a los diseñadores adaptar con precisión la distribución de la luz para su aplicación sin cambiar las propiedades eléctricas o de color del LED.

7. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

7.1 ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda de Pico y Longitud de Onda Dominante?

La Longitud de Onda de Pico (λ_P)es la longitud de onda a la cual la distribución de potencia espectral de la luz emitida por el LED está en su máximo.La Longitud de Onda Dominante (λ_d)se deriva del diagrama de cromaticidad CIE; es la longitud de onda única del color espectral puro que coincide con el color percibido de la luz del LED. Para LEDs con un espectro amplio, estos valores pueden diferir. La longitud de onda dominante a menudo es más representativa del color percibido por el ser humano.

7.2 ¿Cómo elijo entre las series F, H, P?

La elección se basa principalmente en el patrón de haz y la intensidad requeridos. LaSerie F (8°)concentra la luz en un haz muy estrecho e intenso, ideal para indicación de largo alcance. LaSerie H (15°)ofrece un buen equilibrio entre intensidad y dispersión. LaSerie P (22°)y laSerie R (30°)proporcionan una luz mucho más amplia y difusa, adecuada para iluminación de área o visión de gran ángulo. La intensidad luminosa disminuye a medida que aumenta el ángulo de visión.

7.3 ¿Puedo accionar estos LEDs sin una resistencia limitadora de corriente?

No.Los LEDs son dispositivos accionados por corriente. Su voltaje directo tiene una tolerancia y un coeficiente de temperatura negativo (disminuye a medida que aumenta la temperatura). Conectar directamente a una fuente de voltaje hará que fluya una corriente excesiva, potencialmente excediendo el Valor Máximo Absoluto para la Corriente Directa Continua (50mA) y destruyendo el dispositivo. Una resistencia en serie es obligatoria para una operación estable y segura.

7.4 ¿Qué significa lente \"Transparente como el Agua\"?

Una lente \"Transparente como el Agua\" o no difusa es perfectamente transparente. Esto permite que la intensidad total del chip LED se proyecte, resultando en la máxima intensidad luminosa posible y un patrón de haz más definido (como se ve en las variantes de ángulo de visión estrecho). No dispersa la luz como lo haría una lente difusa (lechosa).

8. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un indicador \"ENCENDIDO\" de alta visibilidad y alimentado por batería para equipos exteriores que debe ser visible a la luz solar directa. El color del indicador debe ser rojo.

Decisiones de Diseño:

1. Selección del LED:Elija elLTL2F3VEKNT(Rojo, ángulo de visión 8°, Serie F). El haz estrecho de 8° concentra la intensidad luminosa (1900-3100 mcd típico) en un punto compacto, maximizando el brillo percibido para un observador directamente al frente. El color rojo es estándar para indicadores de \"encendido\".
2. Circuito de Accionamiento:El dispositivo es alimentado por un riel de 5V. Usando el V_Ftípico de 2.4V y un objetivo I_Fde 20mA: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω. Se usaría una resistencia estándar de 130Ω o 150Ω de 1/4W en serie.
3. Diseño de Placa:El LED de inserción se coloca en el panel frontal. La resistencia limitadora de corriente puede colocarse en la PCB principal. Asegúrese de que la polaridad del LED esté correctamente orientada durante el ensamblaje.
4. Resultado:Un indicador de punto rojo muy brillante y enfocado que consume solo 20mA * 2.4V = 48mW de potencia, muy por debajo de la clasificación de 120mW del dispositivo, asegurando confiabilidad a largo plazo.

9. Introducción al Principio Tecnológico

Estos LEDs están basados en material semiconductor deFosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP)crecido sobre un sustrato de Arseniuro de Galio (GaAs). El principio de operación es la electroluminiscencia.

1. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa.
2. Dentro de la capa activa de AlInGaP, los electrones y los huecos se recombinan. La energía liberada durante esta recombinación se emite en forma de fotones (luz).
3. El color específico de la luz (longitud de onda) está determinado por la energía de la banda prohibida de la aleación AlInGaP, que se controla mediante las proporciones precisas de Aluminio, Indio, Galio y Fósforo durante el crecimiento del cristal. Agregar más Aluminio e Indio aumenta la banda prohibida, desplazando la luz emitida del rojo hacia el amarillo/verde.
4. El encapsulado de epoxi \"transparente como el agua\" actúa como una lente, dando forma a la salida de luz y proporcionando protección mecánica y ambiental para el delicado chip semiconductor.

10. Tendencias de Desarrollo

Si bien esta hoja de datos representa un producto maduro y ampliamente utilizado, la tecnología LED continúa evolucionando. Las tendencias relevantes para esta clase de dispositivo incluyen:

• Mayor Eficiencia:Las mejoras continuas en ciencia de materiales y procesos de fabricación conducen a una mayor eficacia luminosa (más lúmenes por vatio), permitiendo una salida más brillante con la misma corriente o el mismo brillo con menor consumo de energía.
• Consistencia de Color y Clasificación:Los avances en crecimiento epitaxial y control de procesos permiten distribuciones más estrechas de longitud de onda e intensidad luminosa, reduciendo la necesidad de una clasificación extensiva y proporcionando un rendimiento más consistente de dispositivo a dispositivo.
• Innovaciones en Encapsulado:Si bien el encapsulado T-13/4 sigue siendo estándar para aplicaciones de inserción, existe un cambio general en la industria hacia encapsulados de dispositivo de montaje superficial (SMD) para la mayoría de los nuevos diseños debido a su menor tamaño y adecuación para el ensamblaje automatizado. Sin embargo, los LEDs de inserción conservan importancia en prototipos, kits educativos y aplicaciones que requieren alta confiabilidad o ensamblaje manual.
• Rango de Color Expandido:El desarrollo de nuevos materiales semiconductores (como InGaN para azul/verde/blanco) ha complementado al AlInGaP, permitiendo pantallas a todo color. Para indicadores monocromáticos, AlInGaP sigue siendo la tecnología dominante para LEDs de alto brillo en rojo, naranja y ámbar.