Hoja de Datos de Lámpara LED Roja Difusa de 3.1mm - Diámetro 3.1mm - Voltaje Directo 2.4V - Disipación de Potencia 75mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas para una lámpara LED con lente difusa de montaje pasante. El dispositivo está diseñado para aplicaciones generales de indicación e iluminación donde se requiere un rendimiento confiable y facilidad de ensamblaje. El material principal del componente es AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), conocido por su alta eficiencia y estabilidad en la producción de luz roja. El producto cumple con las directivas RoHS, lo que indica que está libre de sustancias peligrosas como el plomo (Pb).

Las ventajas principales de este LED incluyen su alta intensidad luminosa, que garantiza una buena visibilidad incluso en entornos moderadamente iluminados. Presenta un bajo consumo de energía, lo que lo hace adecuado para dispositivos alimentados por baterías o aplicaciones donde la eficiencia energética es prioritaria. El dispositivo es compatible con circuitos integrados debido a su bajo requisito de corriente, permitiendo ser alimentado directamente desde pines GPIO de microcontroladores o salidas lógicas con resistencias limitadoras de corriente apropiadas. El encapsulado de 3.1mm de diámetro ofrece un factor de forma versátil para montaje en placas de circuito impreso (PCB) o paneles.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Especificaciones Máximas Absolutas

Las especificaciones máximas absolutas definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estas especificaciones se definen a una temperatura ambiente (T_A) de 25°C. La disipación de potencia continua máxima es de 75 mW. La corriente directa de pico, permitida en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms), es de 90 mA. La corriente continua directa máxima recomendada es de 30 mA. Se aplica un factor de reducción de 0.4 mA/°C linealmente desde 50°C hacia arriba, lo que significa que la corriente de operación segura disminuye a medida que aumenta la temperatura. El dispositivo puede operar dentro de un rango de temperatura ambiente de -40°C a +100°C y puede almacenarse en temperaturas de -55°C a +100°C. Para la soldadura, los terminales pueden soportar 260°C durante un máximo de 5 segundos cuando se mide a 2.0 mm del cuerpo del LED.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Las características típicas de operación 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):Varía desde un mínimo de 85 mcd hasta un máximo de 310 mcd, con un valor típico de 240 mcd. Esta medición utiliza un sensor y un filtro que se aproximan a la curva de respuesta del ojo fotópico CIE.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):60 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor axial (en el eje), característico de una lente difusa que dispersa la luz.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):632 nm. Esta es la longitud de onda en la que la distribución espectral de potencia es más alta.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Varía de 617 nm a 629 nm, con un valor típico de 621 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que define el color (rojo) del LED, derivada del diagrama de cromaticidad CIE.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):20 nm. Esto indica la pureza espectral; un valor más pequeño indicaría una fuente de luz más monocromática.
• Voltaje Directo (V_F):Típicamente 2.4 V, con un máximo de 2.4 V a I_F=20mA. El mínimo es 2.0 V.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo de 100 μA cuando se aplica un voltaje inverso (V_R) de 5V. Es crucial 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 Clasificación (Binning)

El producto se clasifica en bins según parámetros clave de rendimiento para garantizar consistencia dentro de un lote de producción o para necesidades específicas de aplicación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LED se clasifican en tres bins de intensidad, medidos en milicandelas (mcd) a 20mA:

• Bin EF:Mínimo 85 mcd, Máximo 140 mcd.
• Bin GH:Mínimo 140 mcd, Máximo 240 mcd.
• Bin J:Mínimo 240 mcd, Máximo 310 mcd.

La tolerancia para cada límite de bin es de ±15%.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Los LED también se clasifican por su longitud de onda dominante para controlar la consistencia del color:

• Bin H28:617.0 nm a 621.0 nm.
• Bin H29:621.0 nm a 625.0 nm.
• Bin H30:625.0 nm a 629.0 nm.

La tolerancia para cada límite de bin es de ±1 nm. Los códigos de bin específicos para intensidad y longitud de onda suelen estar marcados en el empaque o disponibles del proveedor para permitir una selección precisa en aplicaciones críticas de color o brillo.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien el PDF hace referencia a curvas características típicas, el texto proporcionado no incluye los gráficos reales. Basándose en el comportamiento estándar de los LED y los parámetros dados, se puede inferir la naturaleza de estas curvas. Lacurva I-V (Corriente-Voltaje)mostraría una relación exponencial, con un voltaje directo de aproximadamente 2.0-2.4V a la corriente de prueba de 20mA. Lacurva de Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (I_V-I_F)es generalmente lineal en el rango de operación normal, indicando que la salida de luz es directamente proporcional a la corriente. Lacurva de Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambientemostraría un coeficiente negativo, lo que significa que la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Lacurva de Distribución Espectralsería una curva en forma de campana centrada alrededor de la longitud de onda pico de 632 nm con un ancho medio de 20 nm, definiendo la salida de color rojo.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo está contenido en un encapsulado redondo de 3.1mm de diámetro con una lente difusa. Las notas dimensionales clave incluyen: todas las dimensiones están en milímetros (pulgadas); la tolerancia estándar es de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario; la protrusión máxima de la resina bajo la brida es de 1.0mm; y el espaciado de los terminales se mide donde estos emergen del cuerpo del encapsulado. Un dibujo dimensional detallado mostraría típicamente el diámetro del cuerpo, la forma de la lente, la longitud de los terminales y su diámetro.

5.2 Identificación de Polaridad

Para los LED de montaje pasante, la polaridad suele indicarse por la longitud de los terminales (el terminal más largo es el ánodo, positivo) o por una muesca plana en el borde de la lente o en la brida de plástico. El cátodo (negativo) suele asociarse con el terminal más corto o el lado con la muesca plana.

5.3 Especificación de Empaquetado

Los LED se empaquetan en bolsas antiestáticas. Las cantidades de empaque estándar son 1000, 500, 200 o 100 piezas por bolsa. Diez de estas bolsas se colocan en una caja interior, totalizando 10,000 piezas. Finalmente, ocho cajas interiores se empaquetan en una caja de envío exterior, resultando en un total de 80,000 piezas por caja exterior. Se señala que en cada lote de envío, solo el paquete final puede no estar completo.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Condiciones de Almacenamiento

Los LED deben almacenarse en un ambiente que no exceda los 30°C y el 70% de humedad relativa. Si se retiran de su empaque original de barrera de humedad, se recomienda usarlos dentro de los tres meses. Para almacenamiento a largo plazo fuera de la bolsa original, deben mantenerse en un contenedor sellado con desecante o en un desecador con ambiente de nitrógeno para evitar la absorción de humedad.

6.2 Formado de Terminales

Si los terminales necesitan doblarse, esto debe hacerse a temperatura ambiente normal yantesde la soldadura. La curvatura debe realizarse en un punto al menos a 3mm de la base de la lente del LED. La base del marco de los terminales no debe usarse como punto de apoyo durante el doblado para evitar estrés en el sellado de epoxi. Durante el ensamblaje del PCB, debe usarse una fuerza de sujeción mínima.

6.3 Proceso de Soldadura

Para este tipo de lámpara de montaje pasante, los procesos adecuados son la soldadura por ola o la soldadura manual con cautín.No se recomienda el reflujo por infrarrojos (IR).Debe mantenerse una distancia mínima de 3mm desde la base de la lente hasta el punto de soldadura para evitar que el epoxi suba por los terminales y para evitar daños térmicos. La lente del LED no debe sumergirse en la soldadura.

Condiciones de Soldadura Recomendadas:

• Cautín: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, con un tiempo de contacto máximo de 5 segundos.

Una temperatura o tiempo excesivos pueden causar deformación de la lente o falla catastrófica.

7. Recomendaciones de Aplicación

7.1 Uso Previsto y Precauciones

Este LED está diseñado para equipos electrónicos ordinarios, incluidos equipos de oficina, dispositivos de comunicación y aplicaciones domésticas. No se recomienda su uso en aplicaciones críticas para la seguridad o de alta confiabilidad donde una falla podría poner en peligro vidas o la salud (por ejemplo, aviación, soporte vital médico, control de transporte) sin consulta y calificación previas.

7.2 Diseño del Circuito de Conducción

Los LED son dispositivos operados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme al conectar múltiples LED en paralelo, serecomienda encarecidamenteutilizar una resistencia limitadora de corriente individual en serie con cada LED (Modelo de Circuito A). Se desaconseja conectar LED en paralelo directamente desde una fuente de voltaje (Modelo de Circuito B) porque pequeñas variaciones en la característica de voltaje directo (V_F) entre LED individuales pueden causar diferencias significativas en el reparto de corriente y, en consecuencia, un brillo desigual. El valor de la resistencia en serie se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_fuente- V_F) / I_F, donde I_Fes la corriente directa deseada (por ejemplo, 20mA).

7.3 Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

Estos LED son susceptibles a daños por descargas electrostáticas. Se deben tomar precauciones durante el manejo y ensamblaje:

• Los operadores deben usar pulseras antiestáticas conectadas a tierra o guantes antiestáticos.
• Todo el equipo, estaciones de trabajo y estanterías de almacenamiento deben estar correctamente conectados a tierra.
• Utilice un ionizador para neutralizar la carga estática que pueda acumularse en la superficie de la lente de plástico.

El daño por ESD puede manifestarse como una corriente de fuga inversa alta, un voltaje directo anormalmente bajo o la incapacidad de iluminar a corrientes bajas.

8. Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, solo deben usarse solventes a base de alcohol, como alcohol isopropílico. Productos químicos agresivos o la limpieza ultrasónica pueden dañar la lente de epoxi o la estructura interna.

9. Comparación y Consideraciones Técnicas

En comparación con tecnologías más antiguas como los LED rojos de GaAsP (Fosfuro de Arsénico y Galio), este dispositivo de AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en un mayor brillo para la misma corriente de entrada. La lente difusa proporciona un ángulo de visión más amplio y uniforme en comparación con una lente clara o transparente, lo que es ideal para indicadores de estado que deben verse desde varios ángulos. El tamaño de 3.1mm es un estándar común de la industria, ofreciendo un buen equilibrio entre la salida de luz y el consumo de espacio en la placa, en comparación con LED más pequeños de 2mm o 3mm, o tipos más grandes de 5mm y 10mm.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

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

R: La Longitud de Onda Pico (λ_P=632nm) es el pico físico del espectro de luz que emite el LED. La Longitud de Onda Dominante (λ_d=~621nm) es un valor calculado basado en la percepción del color humano (gráfico CIE) que define el color visual. A menudo son diferentes.

P: ¿Puedo alimentar este LED sin una resistencia en serie?

R: No. Conectar un LED directamente a una fuente de voltaje probablemente cause un flujo de corriente excesivo, sobrecalentamiento y falla inmediata. Una resistencia en serie es obligatoria para la regulación de corriente.

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

R: Las variaciones de fabricación causan ligeras diferencias en el rendimiento. El binning clasifica los LED en grupos con parámetros estrictamente controlados (brillo, color), permitiendo a los diseñadores seleccionar el bin apropiado para aplicaciones que requieren consistencia.

P: ¿Qué sucede si excedo las Especificaciones Máximas Absolutas?

R: Operar más allá de estos límites, incluso brevemente, puede causar daños irreversibles, como reducción de la salida de luz, cambio de color o falla completa. Siempre diseñe con un margen de seguridad.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando un panel de múltiples indicadores para un amplificador de audio de consumo.El panel requiere 10 indicadores rojos de potencia/estado. Para garantizar que todos los LED tengan el mismo brillo y color, el diseñador especifica LED del mismo bin de intensidad (por ejemplo, bin GH: 140-240 mcd) y del mismo bin de longitud de onda (por ejemplo, H29: 621-625 nm) del proveedor. Hay un riel de 5V disponible en la placa. Usando el V_Ftípico de 2.4V y un I_Fobjetivo de 20mA, se calcula la resistencia en serie: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ohmios. Se elige una resistencia estándar de 130Ω o 150Ω. Cada LED obtiene su propia resistencia conectada al riel de 5V, controlada por un transistor o un pin GPIO del microcontrolador del amplificador. Durante el ensamblaje, los técnicos utilizan prácticas seguras contra ESD y sueldan manualmente los LED a 320°C durante menos de 2 segundos por terminal, asegurando que se mantenga la distancia de 3mm desde la lente.

12. Principio de Funcionamiento

Un LED es un diodo semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo que excede su banda prohibida, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa (la capa de AlInGaP en este caso). Esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica del material (AlInGaP) determina la energía de la banda prohibida, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida, en este caso, en el espectro rojo. La lente de epoxi difusa contiene partículas de dispersión que aleatorizan la dirección de los fotones emitidos, creando un patrón de haz más amplio y suave en comparación con una lente clara.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en la tecnología LED es hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), una mejor reproducción cromática y una mayor confiabilidad. Para los LED tipo indicador, la miniaturización continúa (por ejemplo, encapsulados de 1.6mm, 1.0mm). También hay un creciente énfasis en ángulos de visión más amplios y consistentes y tolerancias de binning más estrictas para satisfacer las demandas de la electrónica de consumo y las aplicaciones automotrices. Además, el impulso hacia la sostenibilidad promueve materiales y procesos con menor impacto ambiental a lo largo de todo el ciclo de vida.