Hoja de Datos de Lámpara LED Ámbar LTL1KH6FK - Diámetro 5mm - Tensión Directa 2.4V - Disipación de Potencia 75mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de una lámpara LED de orificio pasante de 5mm. Este componente está diseñado para aplicaciones de indicación de estado y señalización en una amplia gama de equipos electrónicos. Se ofrece en color ámbar, logrado mediante la tecnología de semiconductores AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) combinada con una lente transparente al agua, lo que mejora la salida de luz y el ángulo de visión.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de este LED incluyen su alta intensidad luminosa, bajo consumo de energía y alta eficiencia. Es un producto libre de plomo conforme a la directiva RoHS, lo que lo hace adecuado para mercados globales con estrictas regulaciones ambientales. Su versátil encapsulado permite un montaje sencillo en placas de circuito impreso (PCB) o paneles. Las aplicaciones objetivo abarcan múltiples industrias, incluyendo equipos de comunicación, ordenadores, electrónica de consumo, electrodomésticos y controles industriales, donde se requiere una indicación de estado fiable y brillante.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Comprender los parámetros eléctricos y ópticos es crucial para un diseño de circuito fiable y lograr un rendimiento consistente.

2.1 Especificaciones Máximas Absolutas

Estas especificaciones definen los límites 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.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW a una temperatura ambiente (TA) de 25°C. Esta es la potencia máxima que el encapsulado del LED puede disipar como calor.
• Corriente Directa Continua (IF):30 mA continua.
• Corriente Directa Pico:60 mA, permitida solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo ≤ 1/10, ancho de pulso ≤ 10 μs).
• Derating (Reducción de Carga):La corriente directa continua máxima debe reducirse linealmente en 0.45 mA por cada grado Celsius que la temperatura ambiente supere los 30°C.
• Rango de Temperatura de Operación:-40°C a +85°C.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +100°C.
• Temperatura de Soldadura de Terminales:260°C máximo durante 5 segundos, medida en un punto a 2.0mm (0.079 pulgadas) del cuerpo del LED.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a TA=25°C e IF=20mA, salvo que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde 240 mcd (mínimo) hasta 880 mcd (máximo), con un valor típico proporcionado. Este parámetro se clasifica en bins (ver Sección 4). La medición utiliza un sensor/filtro que se aproxima a la curva de respuesta fotópica del ojo CIE. Se incluye una tolerancia de prueba de ±15% en la garantía.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):75 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor axial (en el centro).
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λp):611 nm. Esta es la longitud de onda en el punto más alto del espectro de luz emitido.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Varía de 600 nm a 610 nm. Se deriva del diagrama de cromaticidad CIE y representa el color percibido del LED. Este parámetro también se clasifica en bins.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):17 nm. Esto indica la pureza espectral; un valor más pequeño significa una luz más monocromática.
• Tensión Directa (VF):2.4V típico a 20mA. El mínimo se indica como 2.05V.
• Corriente Inversa (IR):100 μA máximo cuando se aplica una tensión inversa (VR) de 5V.Importante:Este dispositivo no está diseñado para funcionar bajo polarización inversa; esta condición de prueba es solo para caracterización.

3. Especificación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LED se clasifican en bins según parámetros clave.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La Iv se clasifica en cinco códigos de bin (J0, K0, L0, M0, N0), cada uno con un rango de intensidad mínimo y máximo definido a IF=20mA. La tolerancia para cada límite de bin es de ±15%.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

La λd se clasifica en tres códigos de bin (H23, H24, H25), cubriendo el rango desde 600.0 nm hasta 610.0 nm. La tolerancia para cada límite de bin es de ±1 nm. El código de bin específico para intensidad y longitud de onda se marca en cada bolsa de empaque, permitiendo una selección coincidente en aplicaciones que requieren uniformidad.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas características típicas que son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones variables. Aunque los gráficos específicos no se reproducen en el texto, normalmente incluyen:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa:Muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, típicamente de forma no lineal, destacando la importancia de la regulación de corriente.
• Tensión Directa vs. Corriente Directa:Ilustra la característica I-V del diodo, crucial para calcular los valores de la resistencia en serie.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra el coeficiente de temperatura negativo de la salida de luz, donde la intensidad disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, que muestra el pico en 611nm y el ancho medio de 17nm.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones Principales

El LED presenta un encapsulado radial estándar redondo de 5mm. Las notas dimensionales clave incluyen: todas las dimensiones están en milímetros (con pulgadas entre paréntesis), una tolerancia general de ±0.25mm (.010\"), una protuberancia máxima de resina bajo la brida de 1.0mm (.04\"), y el espaciado de terminales medido en el punto donde los terminales salen del encapsulado. Se proporciona un dibujo dimensional detallado en la hoja de datos original para un diseño de PCB preciso.

5.2 Identificación de Polaridad

Los LED de orificio pasante suelen tener un terminal ánodo (+) más largo y un punto plano o muesca en el borde de la carcasa de la lente cerca del terminal cátodo (-). Consulte siempre el diagrama de la hoja de datos para la marca de polaridad específica de este componente.

5.3 Especificaciones de Empaquetado

Los LED se empaquetan en bolsas antiestáticas. Las cantidades estándar por bolsa son 1000, 500, 200 o 100 piezas. Diez bolsas se colocan en un cartón interior (por ejemplo, totalizando 10,000 pcs para bolsas de 1000pc). Ocho cartones interiores se empaquetan en un cartón de envío exterior (por ejemplo, totalizando 80,000 pcs). El último paquete en un lote de envío puede no ser un paquete completo.

6. Guías de Soldadura, Montaje y Manipulación

La manipulación adecuada es fundamental para prevenir daños y garantizar la fiabilidad a largo plazo.

6.1 Almacenamiento

Para almacenamiento a largo plazo, el ambiente no debe superar los 30°C o el 70% de humedad relativa. Los LED retirados de su embalaje original deben usarse dentro de los tres meses. Para almacenamiento prolongado fuera del embalaje original, utilice un recipiente sellado con desecante o un desecador de nitrógeno.

6.2 Limpieza

Si es necesario, limpie solo con disolventes a base de alcohol como alcohol isopropílico. Evite limpiadores agresivos o abrasivos.

6.3 Formado de Terminales y Montaje

Doble los terminales en un punto al menos a 3mm de la base de la lente del LED. No utilice la base de la lente como punto de apoyo. El formado debe realizarse a temperatura ambiente y antes de soldar. Durante la inserción en la PCB, utilice una fuerza de sujeción mínima para evitar estrés mecánico en el cuerpo de epoxi.

6.4 Proceso de Soldadura

Mantenga una distancia mínima de 2mm entre el punto de soldadura y la base de la lente. Nunca sumerja la lente en el soldador.

• Soldador de Estaño:Temperatura máxima 350°C. Tiempo máximo de soldadura 3 segundos por terminal (una sola vez).
• Soldadura por Ola:Temperatura máxima de precalentamiento 100°C hasta 60 segundos. Temperatura máxima de la ola de soldadura 260°C hasta 5 segundos. La posición de inmersión no debe ser inferior a 2mm de la base de la bombilla de epoxi.
• Nota Crítica:La soldadura por reflujo infrarrojo (IR) NO es adecuada para este producto LED de orificio pasante. Una temperatura o tiempo excesivos pueden deformar la lente o causar una falla catastrófica.

6.5 Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

Los LED son sensibles a la electricidad estática. Las medidas preventivas incluyen: usar pulseras o guantes antiestáticos conectados a tierra; asegurar que todo el equipo, mesas de trabajo y estanterías estén correctamente conectados a tierra; y usar un soplador de iones para neutralizar la carga estática que pueda acumularse en la lente de plástico. Se recomienda una lista de verificación de formación y estación de trabajo para mantener un entorno seguro contra ESD.

7. Recomendaciones de Diseño para Aplicaciones

7.1 Diseño del Circuito de Conducción

Los LED son dispositivos operados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme al conducir múltiples LED en paralelo, serecomienda encarecidamenteutilizar una resistencia limitadora de corriente individual en serie con cada LED (Modelo de Circuito A). No se recomienda conducir LED en paralelo directamente desde una fuente de voltaje (Modelo de Circuito B), ya que pequeñas variaciones en la característica de tensión directa (VF) entre LED individuales causarán diferencias significativas en la corriente y, en consecuencia, en el brillo.

7.2 Cálculo de la Resistencia en Serie

El valor de la resistencia limitadora de corriente (R_s) se calcula usando la Ley de Ohm: R_s= (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Por ejemplo, con una alimentación de 5V, una V_Ftípica de 2.4V, y una I_Fdeseada de 20mA: R_s= (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω. La potencia nominal de la resistencia debe ser al menos P = I_F²* R_s= (0.020)²* 130 = 0.052W, por lo que una resistencia estándar de 1/8W (0.125W) es suficiente.

7.3 Consideraciones de Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja, se debe respetar la curva de derating en aplicaciones con alta temperatura ambiente. Exceder la temperatura máxima de unión acelerará la depreciación de lúmenes y reducirá la vida útil operativa. Asegure un flujo de aire adecuado si el LED opera en o cerca de su corriente máxima nominal en un espacio confinado.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Este LED ámbar AlInGaP ofrece ventajas distintivas sobre tecnologías más antiguas como GaAsP (Fosfuro de Arsénico y Galio). AlInGaP proporciona una eficiencia luminosa significativamente mayor y una mejor estabilidad térmica, lo que resulta en una salida de luz más brillante y consistente en un amplio rango de temperaturas. La lente transparente al agua, a diferencia de una lente difusa o teñida, maximiza la salida de luz y crea un patrón de haz definido y nítido con el ángulo de visión especificado de 75 grados, lo que lo hace ideal para indicadores de panel donde la luz dirigida es beneficiosa.

9. Preguntas Frecuentes (FAQ)

9.1 ¿Puedo alimentar este LED sin una resistencia en serie?

No.No se recomienda en absoluto operar un LED directamente desde una fuente de voltaje, ya que probablemente destruirá el dispositivo debido a un flujo de corriente no controlado. La tensión directa no es un umbral fijo, sino una curva característica. Un pequeño aumento en el voltaje más allá de la VF típica puede causar un aumento grande y dañino en la corriente.

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

Longitud de Onda Pico (λp)es la longitud de onda física en el punto de mayor intensidad en la curva de salida espectral.Longitud de Onda Dominante (λd)es un valor calculado basado en la percepción del color humano (gráfico CIE) que mejor coincide con el color percibido. Para fuentes monocromáticas como este LED ámbar, a menudo están cerca, pero λd es el parámetro más relevante para la especificación del color.

9.3 ¿Puedo usar este LED para aplicaciones exteriores?

La hoja de datos indica que es adecuado para señales interiores y exteriores. Sin embargo, para entornos exteriores severos con exposición prolongada a radiación UV, humedad y temperaturas extremas, son necesarias consideraciones de diseño adicionales, como un recubrimiento conformado en la PCB y asegurar que la temperatura de operación se mantenga dentro de las especificaciones.

9.4 ¿Por qué existe un sistema de clasificación (binning)?

Las variaciones de fabricación causan ligeras diferencias en el rendimiento entre LED individuales. El binning los clasifica en grupos con parámetros estrictamente controlados (intensidad, color). Esto permite a los diseñadores seleccionar bins que cumplan con sus requisitos específicos de uniformidad, especialmente importante en matrices o pantallas con múltiples LED.

10. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un panel de control con 10 indicadores de estado ámbar uniformes alimentados desde un riel de 12V.

Pasos de Diseño:

1. Selección de Corriente:Elija una corriente de conducción. 20mA es la condición de prueba estándar y proporciona un buen brillo.
2. Cálculo de la Resistencia:Para una alimentación de 12V y VF típica de 2.4V: R_s= (12V - 2.4V) / 0.020A = 480 Ω. El valor estándar más cercano es 470 Ω. Recalculando la corriente real: I_F= (12V - 2.4V) / 470Ω ≈ 20.4 mA (aceptable).
3. Potencia Nominal de la Resistencia: P_P= (0.0204A)²* 470Ω ≈ 0.195W. Use una resistencia de 1/4W (0.25W) para un margen de seguridad.
4. Clasificación (Binning) para Uniformidad:Especifique un solo bin de intensidad estrecho (por ejemplo, M0: 520-680 mcd) y un solo bin de longitud de onda (por ejemplo, H24: 603.0-606.5 nm) al realizar el pedido para garantizar que los 10 indicadores se vean idénticos.
5. Diseño de Placa (Layout):Coloque las resistencias en el diseño de la PCB, manteniendo la distancia mínima de 2mm entre la soldadura y el cuerpo. Asegúrese de que la polaridad de cada LED esté orientada correctamente.

11. Principio de Funcionamiento

Este LED es un diodo semiconductor basado en materiales AlInGaP. Cuando se aplica una tensión directa que excede su tensión directa característica (VF), los electrones y los huecos se recombinan en la región activa del semiconductor, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de las capas de AlInGaP determina la longitud de onda (color) de la luz emitida, en este caso, ámbar (~610 nm). La lente de epoxi transparente al agua encapsula el chip semiconductor, proporciona protección mecánica y da forma a la luz emitida en el ángulo de visión especificado.

12. Tendencias Tecnológicas

Si bien los LED de montaje superficial (SMD) dominan la electrónica moderna de alta densidad, los LED de orificio pasante como este siguen siendo relevantes para aplicaciones que requieren robustez, facilidad de montaje manual, reparación o alto brillo individual desde una fuente puntual. La tendencia tecnológica dentro de los LED de orificio pasante continúa enfocándose en aumentar la eficacia luminosa (más salida de luz por vatio), mejorar la consistencia del color mediante clasificación avanzada (binning) y mejorar la fiabilidad mediante mejores materiales de encapsulado. El cambio hacia materiales semiconductores de mayor eficiencia como AlInGaP sobre tecnologías más antiguas es un claro ejemplo de esta progresión.