Hoja de Datos de Lámpara LED Bicolor T-1 3/4 - Diámetro 5.0mm - Rojo 2.4V / Verde 2.6V - 75mW de Potencia - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de una lámpara LED bicolor de montaje pasante en un encapsulado estándar T-1 3/4. El dispositivo integra tanto chips emisores de luz roja como verde dentro de una única lente epoxi transparente al agua, permitiendo la generación de dos colores distintos desde un solo componente. Está diseñado para aplicaciones de indicación general en una amplia gama de equipos electrónicos.

Las ventajas principales de este LED incluyen su conformidad con los estándares ambientales libres de plomo (Pb-Free) y RoHS, garantizando su idoneidad para los requisitos de fabricación modernos. Los chips rojo y verde emparejados se seleccionan para proporcionar características de salida de luz uniformes. Además, el diseño de estado sólido ofrece una larga vida operativa y bajo consumo de energía, contribuyendo a un diseño de sistema eficiente y fiable.

El mercado objetivo abarca aplicaciones en equipos de automatización de oficinas, dispositivos de comunicación, electrodomésticos y otros productos electrónicos de consumo donde se requiere una indicación de estado clara y fiable.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

El dispositivo se caracteriza a una temperatura ambiente (T_A) de 25°C. Los límites absolutos máximos definen los umbrales más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. La disipación de potencia para ambos chips, rojo y verde, está clasificada en 75 mW. La corriente directa máxima, aplicable en condiciones de pulso (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms), es de 90 mA. La corriente directa continua máxima es de 30 mA para cada chip. Se aplica un factor de reducción de 0.57 mA/°C linealmente desde 50°C en adelante, lo que significa que la corriente continua permitida disminuye a medida que aumenta la temperatura para evitar el sobrecalentamiento.

El rango de temperatura de operación se especifica desde -40°C hasta +85°C, y el rango de temperatura de almacenamiento es de -55°C a +100°C, lo que indica un rendimiento robusto en diversas condiciones ambientales. Para el montaje, los terminales pueden soportar la soldadura a 260°C durante un máximo de 5 segundos, siempre que el punto de soldadura esté al menos a 2.0 mm del cuerpo del LED.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Los parámetros clave de rendimiento se miden a T_A=25°C y una corriente directa (I_F) de 20 mA, que es la condición de prueba estándar.

Intensidad Luminosa (I_v):La salida de luz se clasifica en bins. Para ambos chips, rojo y verde, la intensidad luminosa típica es de 880 mcd, con valores mínimos a partir de 520 mcd y valores máximos que alcanzan los 1500 mcd. Se aplica una tolerancia de ±15% a los límites del bin. La intensidad luminosa se mide utilizando una combinación de sensor y filtro que se aproxima a la curva de respuesta del ojo fotópico (CIE).

Ángulo de Visión (2θ_1/2):El ángulo de visión, definido como el ángulo total en el que la intensidad cae a la mitad de su valor axial, es de 30 grados para ambos colores. Esto indica un haz relativamente enfocado, adecuado para la visualización directa.

Características de Longitud de Onda:

- Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_p):Rojo: 650 nm, Verde: 565 nm. Esta es la longitud de onda en la que la distribución espectral de potencia es más alta.

- Longitud de Onda Dominante (λ_d):Rojo: 634-644 nm (Típ. 639 nm), Verde: 565-578 nm (Típ. 569 nm). Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, derivada del diagrama de cromaticidad CIE.

- Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):Rojo: 20 nm, Verde: 30 nm. Este parámetro describe la pureza espectral o el ancho de la luz emitida.

Parámetros Eléctricos:

- Tensión Directa (V_F):Rojo: 2.0-2.4 V (Típ. 2.4 V), Verde: 2.1-2.6 V (Típ. 2.6 V).

- Corriente Inversa (I_R):Máximo 100 μA a una tensión inversa (V_R) de 5V. Es fundamental tener en cuenta que el dispositivo no está diseñado para operación inversa; esta condición de prueba es solo para caracterización.

3. Explicación del Sistema de Binning

La intensidad luminosa de los LED se clasifica en bins para garantizar la consistencia en la aplicación. El binning es idéntico para los chips rojo y verde.

• Código de Bin M:520 mcd (Mín) a 680 mcd (Máx)
• Código de Bin N:680 mcd (Mín) a 880 mcd (Máx)
• Código de Bin P:880 mcd (Mín) a 1150 mcd (Máx)
• Código de Bin Q:1150 mcd (Mín) a 1500 mcd (Máx)

El dispositivo completo se especifica mediante una combinación de dos códigos: X-X (Intensidad Luminosa ROJO – Intensidad Luminosa VERDE). Por ejemplo, una pieza marcada como \"N-P\" tendría un chip rojo del Bin N (680-880 mcd) y un chip verde del Bin P (880-1150 mcd). La tolerancia para cada límite de bin es de ±15%.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque en la hoja de datos se hace referencia a datos gráficos específicos (por ejemplo, Fig.1 para distribución espectral, Fig.5 para ángulo de visión), las curvas típicas ilustrarían las siguientes relaciones esenciales para el diseño:

Curva I-V:Muestra la relación entre la corriente directa (I_F) y la tensión directa (V_F). Para los LED, esta es una curva exponencial. La V_Fespecificada a 20mA proporciona un punto de operación clave. Los diseñadores deben usar una resistencia limitadora de corriente en serie para establecer la corriente de operación, como se muestra en el circuito de excitación recomendado.

Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:La salida de luz es generalmente proporcional a la corriente directa dentro del rango de operación. Operar por encima de los límites absolutos máximos puede provocar una degradación acelerada o fallo.

Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:La salida de luz del LED típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. La especificación de reducción de corriente directa está directamente relacionada con la gestión de este efecto térmico para mantener el rendimiento y la fiabilidad.

Distribución Espectral:Los gráficos para la longitud de onda de emisión pico (λ_p) muestran la intensidad relativa de la luz a través de diferentes longitudes de onda, confirmando el color dominante y el ancho espectral.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El LED está alojado en un encapsulado T-1 3/4, que corresponde a una lente redonda estándar de 5.0 mm de diámetro. Las notas dimensionales clave incluyen:

• Todas las dimensiones están en milímetros, con una tolerancia general de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario.
• La resina debajo de la brida puede sobresalir un máximo de 1.0mm.
• La separación entre terminales se mide en el punto donde los terminales salen del cuerpo del encapsulado.
• La polaridad se indica típicamente por el terminal más largo que es el ánodo (+) y/o un punto plano en el borde de la lente cerca del terminal del cátodo (-). La asignación específica de pines para la función bicolor (ánodo común o cátodo común) debe verificarse en el dibujo del encapsulado referenciado en la hoja de datos completa.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

El manejo adecuado es crucial para la fiabilidad.

Almacenamiento:Los LED deben almacenarse en un entorno que no supere los 30°C y el 70% de humedad relativa. Si se retiran de la bolsa original de barrera de humedad, deben usarse dentro de los tres meses. Para un almacenamiento más prolongado, utilice un recipiente sellado con desecante o en atmósfera de nitrógeno.

Limpieza:Utilice solo disolventes a base de alcohol como alcohol isopropílico si es necesaria la limpieza.

Formado de Terminales:El doblado debe realizarse a temperatura ambiente, antes de soldar. La curva debe estar al menos a 3 mm de la base de la lente del LED. No utilice el cuerpo del encapsulado como punto de apoyo.

Montaje en PCB:Aplique una fuerza mínima de sujeción para evitar tensiones mecánicas en los terminales.

Soldadura:

- Mantenga una distancia mínima de 2 mm desde la base de la lente hasta el punto de soldadura.

- Nunca sumerja la lente en la soldadura.

- Evite tensiones en los terminales durante la soldadura a alta temperatura.

- Condiciones Recomendadas:

  * Soldador de Estaño:Máx. 350°C durante máx. 3 segundos (una sola vez).

  * Soldadura por Ola:Precalentamiento ≤100°C durante ≤60 seg, ola de soldadura ≤260°C durante ≤5 seg.

- Importante:La soldadura por reflujo IR NO es adecuada para este LED de montaje pasante. El calor o tiempo excesivo puede deformar la lente o causar un fallo catastrófico.

7. Información de Embalaje y Pedido

El flujo de embalaje estándar es el siguiente:

- 500 o 200 piezas por bolsa de embalaje antiestática.

- 10 bolsas de embalaje se colocan en una caja interior (total 5,000 piezas).

- 8 cajas interiores se empaquetan en una caja exterior (total 40,000 piezas).

El número de pieza específico para este dispositivo es LTL30EKDKGK.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED bicolor es ideal para indicadores de múltiples estados. Los usos comunes incluyen indicadores de encendido/espera (rojo/verde), luces de estado de fallo/ok, indicadores de selección de modo en productos electrónicos de consumo e indicadores de panel en equipos de control industrial. Su diseño de montaje pasante lo hace adecuado tanto para placas de prototipo como para productos que utilizan montaje tradicional en PCB.

8.2 Consideraciones de Diseño

Circuito de Excitación:Los LED son dispositivos excitados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme, especialmente al conectar múltiples LED en paralelo, serecomienda encarecidamenteutilizar una resistencia limitadora de corriente dedicada en serie con cada LED (Modelo de Circuito A). No se recomienda usar una sola resistencia para múltiples LED en paralelo (Modelo de Circuito B) debido a las variaciones en la tensión directa (V_F) de cada LED individual, lo que puede causar diferencias significativas en la corriente y, en consecuencia, en el brillo.

Protección contra ESD:Los LED son sensibles a las Descargas Electroestáticas (ESD). Las medidas preventivas durante el manejo y montaje son obligatorias:

- Utilice pulseras o guantes antiestáticos conectados a tierra.

- Asegúrese de que todo el equipo, las estaciones de trabajo y los estantes de almacenamiento estén correctamente conectados a tierra.

- Utilice ionizadores para neutralizar las cargas estáticas en el área de trabajo.

Gestión Térmica:Cumpla con las especificaciones de disipación de potencia y reducción de corriente. Asegure un espaciado adecuado en la PCB y considere el entorno de operación para evitar que la temperatura de la unión del LED exceda los límites seguros, lo que preserva la salida luminosa y la vida útil.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED monocromáticos, este dispositivo bicolor ahorra espacio en la placa y simplifica el montaje al combinar dos funciones en un solo encapsulado. El uso de tecnología AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para ambos chips, rojo y verde, ofrece ventajas sobre tecnologías más antiguas como GaAsP, incluyendo mayor eficiencia, mejor estabilidad térmica y una pureza de color más consistente. El rendimiento emparejado de los chips garantiza que las salidas roja y verde estén bien equilibradas cuando se excitan en condiciones idénticas. El encapsulado T-1 3/4 es un tamaño estándar de la industria, lo que garantiza una amplia compatibilidad con los diseños de PCB y los recortes de panel existentes.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P1: ¿Puedo excitar los chips rojo y verde simultáneamente para crear luz amarilla/naranja?

R1: Esta hoja de datos no especifica características para operación simultánea. Mezclar colores excitando ambos chips requiere un control cuidadoso de la corriente para lograr el tono deseado y está sujeto a variaciones entre LED individuales. Para aplicaciones dedicadas de multicolor o mezcla de colores, un LED RGB dedicado o un LED tricolor con especificaciones de color mixto caracterizadas sería más apropiado.

P2: ¿Cuál es la diferencia entre longitud de onda pico y longitud de onda dominante?

R2: La longitud de onda pico (λ_p) es la longitud de onda física donde el LED emite la mayor potencia óptica. La longitud de onda dominante (λ_d) es un valor calculado basado en la percepción del color humano (gráfico CIE) que representa el color \"puro\" que vemos. Para LED monocromáticos como estos, son cercanos pero no idénticos; λ_des el parámetro más relevante para la especificación del color.

P3: ¿Por qué es necesaria una resistencia en serie incluso si el voltaje de mi fuente coincide con la V_F?

R3: La V_Fes un valor típico con un rango. Un pequeño cambio en el voltaje puede causar un gran cambio en la corriente debido a la curva exponencial I-V del LED. Una resistencia en serie hace que la corriente sea mucho menos sensible a las variaciones en el voltaje de alimentación y la V_F, proporcionando una operación estable y segura.

P4: ¿Puedo usar este LED para iluminación interior automotriz?

R4: Esta hoja de datos indica que el LED es para \"equipos electrónicos ordinarios\". Las aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional, como automoción, aviación o dispositivos médicos, requieren consultar con el fabricante y probablemente un producto calificado según estándares específicos de grado automotriz (por ejemplo, AEC-Q102). Este producto estándar puede no ser adecuado.

11. Estudio de Caso de Diseño Práctico

Escenario:Diseñar un indicador de doble estado para una fuente de alimentación. Verde indica \"Encendido/Salida OK\", y rojo indica \"Fallo/Sobrecarga\".

Implementación:

1. Diseño del Circuito:Utilice una configuración de cátodo común (verificar en el dibujo del encapsulado). Conecte los dos ánodos (rojo y verde) a pines GPIO del microcontrolador o circuitos lógicos a través de resistencias limitadoras de corriente separadas. El cátodo común se conecta a tierra.

2. Cálculo de la Resistencia:Suponiendo una alimentación de 5V (V_CC), objetivo I_F= 20mA, y V_Ftípica de 2.4V (Rojo) y 2.6V (Verde).

- R_rojo= (V_CC- V_{F_rojo}) / I_F= (5 - 2.4) / 0.02 = 130 Ω. Use una resistencia estándar de 130 Ω o 150 Ω.

- R_verde= (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ω. Use una resistencia estándar de 120 Ω.

3. Diseño de la PCB:Coloque el LED en el panel frontal. Asegúrese de que los agujeros para los terminales coincidan con la separación especificada. Mantenga otros componentes generadores de calor alejados para evitar un impacto térmico en el rendimiento del LED.

4. Software/Lógica:Asegúrese de que la lógica de excitación evite que ambos LED estén encendidos continuamente al mismo tiempo si no se desea, para gestionar la disipación de potencia.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de la electroluminiscencia. Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n, los electrones del material tipo n se recombinan con los huecos del material tipo p en la región activa. Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por el ancho de banda prohibida del material semiconductor utilizado. En este dispositivo, se utiliza AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para ambos chips, rojo y verde, con diferentes composiciones de material que producen los diferentes anchos de banda prohibida requeridos para la emisión roja (~650 nm) y verde (~565 nm).

13. Tendencias Tecnológicas

La industria del LED continúa evolucionando hacia una mayor eficiencia, mayor fiabilidad y una aplicación más amplia. Para LED indicadores como este, las tendencias incluyen:

- Miniaturización:Desarrollo de tamaños de encapsulado más pequeños (por ejemplo, 3mm, 2mm, 1.6mm) manteniendo o mejorando la salida de luz.

- Rendimiento Mejorado:Mejoras continuas en los materiales AlInGaP e InGaN (para azul/verde/blanco) conducen a una mayor eficacia luminosa (más luz por vatio).

- Integración:Mayor adopción de encapsulados multichip (RGB, bicolor, tricolor) e incluso LED con controladores integrados (CI) para aplicaciones de iluminación inteligente.

- Robustez:Materiales y diseños de encapsulado mejorados para una mejor resistencia a la humedad, ciclos térmicos y tensiones mecánicas, expandiéndose a entornos más exigentes.

Si bien los LED de montaje pasante siguen siendo vitales para muchas aplicaciones, los LED de montaje superficial (SMD) dominan los nuevos diseños debido a su idoneidad para el montaje automatizado pick-and-place, su menor huella y su perfil más bajo.