Hoja de Datos Técnica del LED Azul LTL-R42FTBN4D - Diámetro 5mm - Tensión Directa 3.8V - Corriente 20mA - Potencia 117mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas para el LTL-R42FTBN4D, una lámpara indicadora LED de montaje pasante. Este dispositivo forma parte de una familia de LEDs ofrecidos en varios tamaños de encapsulado, incluyendo formas de 3mm, 4mm, 5mm, rectangulares y cilíndricas, diseñados para satisfacer las necesidades de diversas aplicaciones de indicación de estado en múltiples industrias. El modelo específico LTL-R42FTBN4D se caracteriza por su emisión azul, utilizando un chip semiconductor de InGaN con una longitud de onda pico típica de 470nm, alojado en un encapsulado estándar T-1 (5mm) con una lente difusora blanca.

1.1 Características y Ventajas Principales

El LTL-R42FTBN4D está diseñado para ser fiable y de fácil integración en circuitos electrónicos. Sus características clave incluyen un diseño optimizado para un ensamblaje sencillo en placas de circuito impreso, contribuyendo a procesos de fabricación eficientes. El dispositivo presume de un bajo contenido en halógenos, alineándose con consideraciones medioambientales y normativas. Es totalmente compatible con los niveles lógicos de circuitos integrados, requiriendo solo una baja corriente de excitación, lo que simplifica el diseño de la fuente de alimentación y reduce el consumo total de energía del sistema. La lente difusora blanca proporciona un ángulo de visión amplio y uniforme, mejorando la visibilidad. Además, el LED ofrece una alta eficiencia luminosa, entregando un brillo intenso manteniendo una baja disipación de potencia.

1.2 Aplicaciones y Mercados Objetivo

Este LED es adecuado para un amplio espectro de aplicaciones que requieren una indicación visual de estado clara y fiable. Los mercados objetivo principales incluyen la industria informática, donde puede usarse para luces de encendido, actividad de disco o estado de red en ordenadores de sobremesa, servidores y periféricos. En el sector de las comunicaciones, es aplicable para indicadores en routers, switches, módems y otros equipos de red. La electrónica de consumo, como equipos de audio/vídeo, electrodomésticos y varios dispositivos portátiles, representa otra área de aplicación significativa. Su robustez también lo hace adecuado para su uso en paneles de control industrial e instrumentación.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Una comprensión exhaustiva de los límites y características operativas del dispositivo es crucial para un diseño fiable.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los umbrales 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. Los límites absolutos máximos se especifican a una temperatura ambiente (TA) de 25°C. La disipación de potencia continua máxima es de 117 milivatios. El dispositivo puede soportar una corriente directa continua de 20mA. Para operación pulsada, se permite una corriente directa pico de 100mA, pero solo bajo condiciones estrictas: un ciclo de trabajo de 1/10 o menos y un ancho de pulso que no exceda los 10 microsegundos. El rango de temperatura de operación es de -40°C a +85°C, mientras que el rango de temperatura de almacenamiento se extiende de -55°C a +100°C. Durante la soldadura, los terminales pueden soportar una temperatura de 260°C durante un máximo de 5 segundos, siempre que el punto de soldadura esté al menos a 2.0mm (0.079 pulgadas) del cuerpo del LED.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros definen el rendimiento del dispositivo en condiciones normales de operación, típicamente a TA=25°C y una corriente directa (IF) de 20mA. La intensidad luminosa (Iv) tiene un valor típico de 400 milicandelas (mcd), con un mínimo garantizado de 180 mcd y un máximo de 880 mcd, sujeto a una tolerancia de prueba de ±15%. El ángulo de visión (2θ1/2), definido como el ángulo total en el que la intensidad cae a la mitad de su valor axial, es de 60 grados. La longitud de onda de emisión pico (λP) es de 468 nm. La longitud de onda dominante (λd), que define perceptualmente el color, oscila entre 460 nm y 475 nm. El ancho de banda espectral (Δλ) es de 25 nm. La tensión directa (VF) mide típicamente 3.8V, con un máximo de 3.8V. La corriente inversa (IR) es un máximo de 10 microamperios cuando se aplica una tensión inversa (VR) de 5V; es crítico tener en cuenta que este dispositivo no está diseñado para operar bajo polarización inversa.

3. Especificación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LEDs se clasifican en lotes (bins) basándose en parámetros clave.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La salida luminosa se clasifica en lotes identificados por un código de una sola letra. Cada lote tiene un valor de intensidad mínimo y máximo definido medido en milicandelas (mcd) a IF=20mA. La estructura de clasificación es la siguiente: Lote H (180-240 mcd), Lote J (240-310 mcd), Lote K (310-400 mcd), Lote L (400-520 mcd), Lote M (520-680 mcd) y Lote N (680-880 mcd). Se aplica una tolerancia de ±15% a los límites de cada lote. El código de lote específico para la intensidad está marcado en cada bolsa de empaquetado, permitiendo a los diseñadores seleccionar LEDs con el rango de brillo deseado para su aplicación.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El color, definido por la longitud de onda dominante, también se clasifica en lotes para garantizar la consistencia del tono. Los lotes se identifican mediante un código alfanumérico (ej., B07, B08, B09). Los rangos de longitud de onda correspondientes son: B07 (460.0 - 465.0 nm), B08 (465.0 - 470.0 nm) y B09 (470.0 - 475.0 nm). Se mantiene una tolerancia ajustada de ±1 nanómetro para cada límite de lote. Esta clasificación precisa es esencial para aplicaciones donde la coincidencia de color entre múltiples LEDs es crítica.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Las representaciones gráficas de las características clave proporcionan una visión más profunda del comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables.

La hoja de datos incluye curvas características típicas, que son de gran valor para el análisis de diseño. Estas curvas representan visualmente la relación entre la corriente directa y la intensidad luminosa, mostrando cómo la salida de luz aumenta con la corriente. También ilustran la relación entre la tensión directa y la corriente directa, necesaria para calcular la resistencia limitadora de corriente apropiada. Además, las curvas de dependencia de la temperatura mostrarían típicamente cómo parámetros como la intensidad luminosa y la tensión directa varían con los cambios en la temperatura ambiente o de unión, aunque los puntos de datos de curvas específicos no se detallan en el texto proporcionado. Los diseñadores deben consultar los datos gráficos completos para comprender los requisitos de desclasificación y el rendimiento bajo temperaturas no estándar.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones y Tolerancias de Contorno

El LED se ajusta a un contorno de encapsulado redondo pasante estándar T-1 (5mm). Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros, con una conversión a pulgadas adjunta. La tolerancia general para las dimensiones es de ±0.25mm (0.010 pulgadas) a menos que una nota específica indique lo contrario. Las notas mecánicas clave incluyen: la protrusión máxima de resina bajo la brida es de 1.0mm (0.04 pulgadas); el espaciado de terminales se mide en el punto donde los terminales emergen del cuerpo del encapsulado. Los diseñadores deben incorporar estas tolerancias en su diseño de PCB y diseño mecánico.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

Un manejo adecuado es esencial para mantener la integridad y el rendimiento del dispositivo.

6.1 Almacenamiento y Limpieza

Para almacenamiento a largo plazo, el ambiente no debe exceder los 30°C o el 70% de humedad relativa. Los LEDs extraídos de su embalaje original protector contra la humedad deben usarse idealmente dentro de los tres meses. Para almacenamiento prolongado fuera del embalaje original, deben mantenerse en un contenedor sellado con desecante o en un ambiente de nitrógeno. Si es necesaria la limpieza, solo deben usarse disolventes a base de alcohol como el alcohol isopropílico.

6.2 Formado de Terminales

Si los terminales necesitan doblarse, esto debe hacerse antes del proceso de soldadura y a temperatura ambiente normal. La curvatura debe realizarse en un punto no más cercano de 3mm desde la base de la lente del LED. Es crucial que la base del porta-terminales en sí no se utilice como punto de apoyo durante el doblado, ya que esto puede estresar la unión interna del chip y causar fallos.

6.3 Parámetros del Proceso de Soldadura

Debe mantenerse una distancia mínima de 2mm entre la base de la lente y el punto de soldadura. Debe evitarse sumergir la lente en la soldadura. No debe aplicarse estrés externo a los terminales mientras el LED está a alta temperatura. Las condiciones recomendadas son:
Soldadura Manual (con Cautín):Temperatura máxima 350°C, tiempo máximo 3 segundos por terminal (una sola vez).
Soldadura por Ola:Precalentamiento a un máximo de 100°C durante hasta 60 segundos. Ola de soldadura a un máximo de 260°C durante hasta 5 segundos. La posición de inmersión debe asegurar que la soldadura no llegue a menos de 2mm de la base de la lente.
Exceder estos límites de temperatura o tiempo puede causar deformación de la lente o fallo catastrófico del LED.

7. Información de Empaquetado y Pedido

El LTL-R42FTBN4D está disponible en cantidades de empaquetado estándar para adaptarse a diferentes escalas de producción. La unidad base es una bolsa de empaquetado, disponible en cantidades de 1000, 500, 200 o 100 piezas por bolsa. Para volúmenes mayores, diez de estas bolsas de empaquetado se combinan en una caja interior, totalizando 10,000 piezas. Finalmente, ocho cajas interiores se empaquetan en una caja exterior maestra, proporcionando una cantidad a granel de 80,000 piezas por caja exterior. Se señala que dentro de un lote de envío, solo el paquete final puede contener una cantidad no completa.

8. Recomendaciones de Diseño de Aplicación

8.1 Diseño del Circuito de Excitación

Los LEDs son dispositivos operados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme cuando se conectan múltiples LEDs en paralelo, se recomienda encarecidamente usar una resistencia limitadora de corriente individual en serie con cada LED. El esquema etiquetado como \"Modelo de Circuito (A)\" en la hoja de datos ilustra este enfoque correcto. Simplemente conectar LEDs en paralelo sin resistencias individuales (como en el \"Modelo de Circuito (B)\") no es recomendable porque pequeñas variaciones en la característica de tensión directa (Vf) de cada LED harán que la corriente se divida de manera desigual, provocando diferencias notables en el brillo.

8.2 Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

Este LED es susceptible a daños por descargas electrostáticas o sobretensiones. Se recomienda un programa integral de control ESD para el manejo y ensamblaje. Las medidas clave incluyen: operadores usando pulseras conductoras o guanti antiestáticos; asegurar que todo el equipo, estaciones de trabajo y estanterías de almacenamiento estén correctamente conectados a tierra; y usar ionizadores para neutralizar la carga estática que pueda acumularse en la lente de plástico debido a la fricción. También se recomienda un programa de formación y certificación para el personal que trabaje en el área protegida contra estática.

9. Comparación Técnica y Consideraciones de Diseño

En comparación con los LEDs de lente no difusora o transparente, la lente difusora blanca del LTL-R42FTBN4D ofrece un ángulo de visión más amplio y uniforme, lo que lo hace superior para aplicaciones donde el indicador necesita ser visible desde varios ángulos. Su bajo requisito de corriente lo hace compatible con la excitación directa desde pines GPIO de microcontroladores, a menudo sin necesidad de una etapa de transistor controlador, simplificando el diseño del circuito. Los diseñadores deben calcular cuidadosamente el valor de la resistencia en serie basándose en la tensión de alimentación, la tensión directa del LED (usando el valor máximo de 3.8V para un diseño conservador) y la corriente directa deseada (típicamente 20mA o menos para una vida más larga). También debe verificarse la disipación de potencia en la resistencia.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo excitar este LED con una fuente de 5V?
R: Sí, pero debes usar una resistencia limitadora de corriente en serie. El valor se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_alimentación - Vf_LED) / If. Usando valores típicos (5V - 3.8V) / 0.020A = 60 ohmios. Una resistencia estándar de 62 o 68 ohmios sería adecuada, asegurando que la corriente se mantenga cerca o por debajo de 20mA.

P: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda pico y la longitud de onda dominante?
R: La longitud de onda pico (λP) es la longitud de onda a la que la potencia espectral de salida es más alta (468 nm). La longitud de onda dominante (λd) se deriva de las coordenadas de color en el diagrama de cromaticidad CIE y representa la longitud de onda única que mejor coincide con el color percibido de la luz (460-475 nm). Para el diseño, la longitud de onda dominante es más relevante para la especificación del color.

P: ¿Cómo interpreto el código de lote de intensidad luminosa?
R: El código de lote (ej., H, J, K) impreso en la bolsa indica el rango mínimo y máximo garantizado de salida de luz para los LEDs dentro. Para un brillo consistente en una matriz, especifica y usa LEDs del mismo lote de intensidad.

11. Ejemplo de Aplicación Práctica

Escenario: Diseñando una barra de estado de 4 LEDs para un switch de red.La barra debe indicar la velocidad del enlace (ej., 10/100/1000 Mbps) y la actividad. Usando el LTL-R42FTBN4D, el diseñador haría: 1) Seleccionar LEDs del mismo lote de intensidad luminosa (ej., Lote K) y lote de longitud de onda dominante (ej., B08) para uniformidad. 2) Para una fuente de alimentación de microcontrolador de 3.3V, calcular la resistencia en serie: R = (3.3V - 3.8V) / 0.02A = -25 ohmios. Este resultado negativo indica que 3.3V es insuficiente para polarizar directamente el LED a 20mA. El diseñador debe usar una tensión de alimentación más alta (como 5V) o excitar el LED a una corriente más baja, aceptando un brillo reducido. Con una fuente de 5V, una resistencia de 68 ohmios produciría aproximadamente 17.6mA, lo que es seguro y proporciona un buen brillo. 3) Asegurar que los agujeros de la PCB estén dimensionados para el diámetro de terminal de 0.6mm y mantener la distancia de 2mm entre la soldadura y el cuerpo. 4) Programar el microcontrolador para encender los LEDs apropiados según el estado de la red.

12. Principio de Operación

Los Diodos Emisores de Luz (LEDs) 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 intervalo de banda de energía del material semiconductor utilizado. El LTL-R42FTBN4D utiliza un semiconductor compuesto de Nitruro de Galio e Indio (InGaN), diseñado para tener un intervalo de banda correspondiente a la emisión de luz azul con un pico alrededor de 470 nanómetros. La lente epoxi difusora blanca encapsula el chip semiconductor, proporciona protección mecánica y dispersa la luz emitida para crear un amplio ángulo de visión.

13. Tendencias Tecnológicas

El mercado de LEDs pasantes, aunque maduro, continúa viendo mejoras incrementales en eficiencia y fiabilidad. Las tendencias en la industria LED en general, como el desarrollo de materiales con mayor eficiencia cuántica interna y técnicas de encapsulado mejoradas para una mejor gestión térmica y extracción de luz, benefician indirectamente a todos los factores de forma de LED. Existe un impulso constante hacia tensiones directas más bajas y una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio de entrada eléctrica). Para aplicaciones de indicación, la demanda de color y brillo consistentes (clasificación ajustada) sigue siendo alta, impulsada por la automatización y las expectativas de calidad en los productos finales. Mientras que los LEDs de montaje superficial (SMD) dominan los nuevos diseños por su menor tamaño y idoneidad para el ensamblaje automatizado pick-and-place, los LEDs pasantes conservan mercados significativos en prototipos, kits educativos, sectores de reparación y aplicaciones donde se prefiere la robustez mecánica o el ensamblaje manual.