Hoja de Datos de LED Ámbar Amarillo T-1 3/4 - Lámpara de Montaje Pasante - Voltaje 2.4V - Potencia 75mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas para una lámpara LED de alto rendimiento y montaje pasante. El dispositivo está diseñado para aplicaciones que requieren una iluminación indicadora visible, confiable, con excelente salida luminosa y eficiencia energética. Su función principal es servir como indicador de estado, retroiluminación o fuente de iluminación de propósito general en diversos equipos electrónicos.

Las ventajas principales de este componente incluyen su alta intensidad luminosa, que garantiza una excelente visibilidad incluso en entornos bien iluminados. Presenta un bajo consumo de energía, lo que lo hace adecuado para aplicaciones alimentadas por baterías o sensibles al consumo. El dispositivo es altamente eficiente, convirtiendo energía eléctrica en luz con una generación mínima de calor residual. Su capacidad de montaje versátil permite una instalación sencilla en placas de circuito impreso (PCB) o paneles. Además, es compatible con circuitos integrados, requiriendo solo corrientes de excitación bajas, lo que simplifica el diseño del circuito. El componente utiliza el popular diámetro de encapsulado T-1 3/4, asegurando una amplia compatibilidad con diseños de PCB estándar y procesos de fabricación.

El mercado objetivo para este LED incluye electrónica de consumo, paneles de control industrial, iluminación interior automotriz, instrumentación y cualquier aplicación donde se requiera una luz indicadora duradera, brillante y eficiente.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los valores máximos absolutos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estos valores se especifican a una temperatura ambiente (T_A) de 25°C y no deben excederse bajo ninguna condición de operación.

• Disipación de Potencia (P_D):75 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el dispositivo puede disipar en forma de calor. Exceder este límite conlleva el riesgo de fuga térmica y fallo.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):60 mA. Esta es la corriente máxima permitida en condiciones de pulso, definida con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1ms. Es significativamente mayor que la corriente continua nominal, permitiendo breves períodos de señalización de alto brillo.
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA. Esta es la corriente máxima en DC que se puede aplicar de forma continua sin degradar el rendimiento o la vida útil del LED.
• Factor de Reducción:Lineal desde 50°C a 0.4 mA/°C. Para temperaturas ambiente superiores a 50°C, la corriente directa continua máxima permitida debe reducirse. Por ejemplo, a 70°C, la I_Fmáxima sería 30 mA - [0.4 mA/°C * (70°C - 50°C)] = 22 mA.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Aplicar un voltaje inverso mayor que este valor puede causar un fallo inmediato y catastrófico de la unión del LED.
• Rango de Temperatura de Operación:-40°C a +100°C. Se garantiza que el dispositivo funcione dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-55°C a +100°C. El dispositivo puede almacenarse sin degradación dentro de estos límites.
• Temperatura de Soldadura de Terminales:260°C durante 5 segundos, medida a 1.6mm (0.063") del cuerpo del LED. Esto define el perfil térmico aceptable para procesos de soldadura manual o por ola.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Las características eléctricas y ópticas se miden a T_A=25°C y definen el rendimiento típico del dispositivo en condiciones normales de operación. Estos son los parámetros clave para el diseño del circuito y la expectativa de rendimiento.

• Intensidad Luminosa (I_V):Mínimo 180 mcd, Típico 700 mcd a I_F= 20 mA. Esta es una medida del brillo percibido del LED por el ojo humano, medido usando un sensor filtrado para coincidir con la curva de respuesta fotópica CIE. El amplio rango indica un proceso de clasificación (binning); la intensidad específica para una unidad dada está marcada en su empaque.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):30 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor medido en el eje. Un ángulo de 30 grados indica un haz relativamente enfocado, adecuado para aplicaciones de indicadores direccionales.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):595 nm. Esta es la longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida del LED es máxima. Se encuentra dentro de la región ámbar-amarilla del espectro visible.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):592 nm. Derivada del diagrama de cromaticidad CIE, esta es la longitud de onda única que mejor representa el color percibido de la luz del LED. Está muy cerca de la longitud de onda pico, confirmando un color ámbar-amarillo puro.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):15 nm. Este parámetro indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida. Un valor de 15 nm es típico para LEDs basados en AlInGaP y resulta en un color saturado.
• Voltaje Directo (V_F):Típico 2.4 V, Máximo 2.4 V a I_F= 20 mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED durante su operación. Es crucial para diseñar la resistencia limitadora de corriente en serie con el LED. La hoja de datos muestra un mínimo de 2.05V, pero el valor típico/máximo se da como 2.4V, sugiriendo una distribución ajustada alrededor de este valor.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 100 µA a V_R= 5 V. Esta es la pequeña corriente de fuga que fluye cuando el LED está polarizado inversamente dentro de su valor máximo.
• Capacitancia (C):40 pF a V_F= 0V, f = 1 MHz. Esta es la capacitancia de la unión, que puede ser relevante en aplicaciones de conmutación de alta frecuencia.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos implica el uso de un sistema de clasificación (binning), principalmente para la intensidad luminosa. La nota 3 establece: "El código de clasificación de I_vestá marcado en cada bolsa de empaque." Esto indica que los LEDs fabricados son probados y clasificados (binned) según su intensidad luminosa medida. La especificación enumera un rango desde 180 mcd (mínimo) hasta 700 mcd (típico). Las unidades se agrupan en rangos específicos de intensidad (ej., 180-250 mcd, 250-350 mcd, etc.), y el código de clasificación se imprime en el empaque. Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs con brillo consistente para su aplicación. Aunque no se detalla explícitamente para la longitud de onda o el voltaje directo en este documento, tales parámetros también se clasifican comúnmente en la fabricación de LEDs para garantizar consistencia de color y eléctrica.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La página final de la hoja de datos está dedicada a "Curvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas." Aunque las curvas específicas no se proporcionan en el contenido de texto, las hojas de datos estándar de LED suelen incluir los siguientes gráficos, que son críticos para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones variables:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (Curva I-V):Esta curva muestra cómo aumenta la salida de luz con la corriente de excitación. Suele ser lineal a corrientes bajas pero puede saturarse a corrientes más altas debido a efectos térmicos y caída de eficiencia.
• Voltaje Directo vs. Corriente Directa:Esto muestra la relación exponencial, confirmando el comportamiento de diodo. Se utiliza para calcular la disipación de potencia (V_F* I_F).
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva demuestra la reducción térmica de la salida de luz. Para la mayoría de los LEDs, la intensidad luminosa disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión.
• Longitud de Onda Pico vs. Temperatura Ambiente:Esto muestra cómo el color emitido se desplaza (generalmente a longitudes de onda más largas) a medida que aumenta la temperatura.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, mostrando el pico en 595 nm y el ancho medio de ~15 nm, definiendo el color ámbar-amarillo.

Estas curvas permiten a los diseñadores predecir el rendimiento en condiciones reales donde la temperatura y la corriente de excitación pueden variar.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED utiliza un encapsulado radial pasante estándar "T-1 3/4". Las notas dimensionales clave de la hoja de datos incluyen:

• Todas las dimensiones están en milímetros, con pulgadas entre paréntesis.
• Se aplica una tolerancia estándar de ±0.25mm (±0.010") a menos que se especifique lo contrario.
• La resina debajo de la brida puede sobresalir un máximo de 1.0mm (0.04").
• La separación de terminales se mide en el punto donde los terminales emergen del cuerpo del encapsulado, lo cual es crítico para el espaciado de los orificios en la PCB.

El dibujo dimensional específico mostraría el diámetro del cuerpo (T-1 3/4 es aproximadamente 5mm), la longitud del terminal, el diámetro del terminal y la posición de la brida. El terminal más largo suele denotar el ánodo (lado positivo).

5.2 Identificación de Polaridad

Para LEDs de montaje pasante, la polaridad se indica más comúnmente por la longitud del terminal (el terminal más largo es el ánodo) y, a veces, por un punto plano en la lente o cuerpo del LED cerca del terminal del cátodo. Se debe consultar la hoja de datos para la marca específica, pero el método de longitud del terminal se aplica casi universalmente.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

El parámetro de soldadura clave proporcionado es la temperatura máxima permitida para los terminales: 260°C durante 5 segundos, medida a 1.6mm del cuerpo. Esto es crítico para prevenir daños térmicos a las conexiones internas de alambre y a la lente de epoxi.

Prácticas Recomendadas:

• Soldadura Manual:Utilice un soldador con control de temperatura. Aplique calor al terminal y a la almohadilla de la PCB, no al cuerpo del LED. Complete la unión de soldadura en 3-5 segundos.
• Soldadura por Ola:Asegúrese de que los perfiles de precalentamiento y la ola de soldadura no expongan los terminales del LED a temperaturas superiores a 260°C por más del tiempo especificado. El cuerpo del LED debe estar por encima de la ola de soldadura.
• Limpieza:Si es necesaria la limpieza, utilice solventes compatibles con la resina epoxi. Evite la limpieza ultrasónica, ya que puede dañar la estructura del LED.
• Doblamiento de Terminales:Si se requiere formar los terminales, dóblelos al menos a 3mm del cuerpo para evitar tensión en el sellado. Utilice herramientas adecuadas para evitar mellar los terminales.

Condiciones de Almacenamiento:Almacene en un ambiente seco y antiestático dentro del rango de temperatura especificado de -55°C a +100°C. Evite la exposición a alta humedad o gases corrosivos.

7. Información de Empaque y Pedido

El número de parte para este dispositivo esLTL2R3KYK. Una convención de nomenclatura típica para LED podría desglosarse de la siguiente manera: "LTL" podría indicar una lámpara de montaje pasante, "2" podría relacionarse con una serie o color, "R3" podría especificar el rango de intensidad (bin) o el ángulo de visión, y "KYK" probablemente denote la lente/color (lente transparente, color ámbar amarillo de una fuente AlInGaP).

El empaque suele ser en bolsas antiestáticas o en carretes de cinta (para ensamblaje automatizado), con el código de clasificación de intensidad luminosa marcado en cada bolsa según la Nota 3. Las cantidades estándar suelen ser de 1000 piezas por bolsa o carrete.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

La aplicación más común es como indicador de estado alimentado por una fuente de voltaje DC (ej., 3.3V, 5V, 12V). Una resistencia limitadora de corriente es obligatoria. El valor de la resistencia (R_S) se calcula usando la Ley de Ohm: R_S= (V_CC- V_F) / I_F.

Ejemplo para fuente de 5V, apuntando a I_F= 20mA:

V_F(típico) = 2.4V

R_S= (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω.

Se puede usar el valor estándar más cercano (120Ω o 150Ω). La potencia nominal de la resistencia debe ser al menos P = I_F²* R_S= (0.02)²* 130 = 0.052W, por lo que una resistencia de 1/8W (0.125W) es suficiente.

Para el control mediante pines GPIO de microcontroladores, asegúrese de que el pin pueda suministrar o absorber los 20mA requeridos. Muchos MCU modernos tienen límites más bajos por pin (ej., 8-10mA), por lo que podría ser necesario un buffer con transistor.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja (máx. 75mW), asegure un espaciado adecuado entre LEDs y otras fuentes de calor en la PCB. Adhiérase a la curva de reducción de corriente por encima de 50°C ambiente.
• Control de Corriente:Siempre utilice una resistencia en serie o un controlador de corriente constante. Excitar un LED directamente desde una fuente de voltaje resultará en corriente excesiva y fallo rápido.
• Protección contra Voltaje Inverso:Si existe alguna posibilidad de que se aplique un voltaje inverso (ej., en circuitos AC o durante pruebas de la placa), incluya un diodo de protección en paralelo con el LED (cátodo a ánodo) para limitar el voltaje inverso a aproximadamente 0.7V.
• Ángulo de Visión:El ángulo de visión de 30 grados proporciona un haz dirigido. Para una iluminación de área más amplia, considere usar una lente difusora o seleccionar un LED con un ángulo de visión más amplio.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Este LED ámbar-amarillo basado en AlInGaP ofrece ventajas distintivas en comparación con tecnologías más antiguas como bombillas incandescentes filtradas o LEDs estándar de GaAsP.

• vs. Lámparas Incandescentes:Consumo de energía mucho menor (mW vs. Watts), vida útil mucho más larga (decenas de miles de horas vs. cientos), mayor resistencia a golpes y vibraciones, y velocidad de conmutación más rápida. El color es inherente al material semiconductor, no es un filtro, por lo que no se desvanece.
• vs. LEDs Amarillos Estándar de GaAsP:La tecnología AlInGaP proporciona una eficiencia luminosa y brillo significativamente mayores (mcd/mA). También ofrece mejor estabilidad térmica y consistencia de color a lo largo del tiempo y en diferentes condiciones de operación.
• vs. LEDs SMD:El diseño de montaje pasante ofrece una resistencia mecánica superior para aplicaciones sujetas a vibraciones o donde el LED puede ser tocado o manipulado físicamente. También es más fácil para prototipado y ensamblaje manual.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P1: ¿Qué resistencia necesito para un circuito de 12V?

R1: Usando V_F= 2.4V e I_F= 20mA: R = (12 - 2.4) / 0.02 = 480 Ω. Use una resistencia estándar de 470 Ω. Disipación de potencia: P = (0.02)^2 * 470 = 0.188W, por lo que se recomienda una resistencia de 1/4W.

P2: ¿Puedo excitar este LED con una señal PWM para atenuarlo?

R2: Sí, los LEDs son ideales para atenuación por PWM. Asegúrese de que la frecuencia PWM sea lo suficientemente alta (típicamente >100Hz) para evitar parpadeo visible. La corriente de pico en cada pulso no debe exceder la corriente directa de pico máxima absoluta de 60mA.

P3: ¿Por qué mi LED es más tenue de lo esperado?

R3: Primero, verifique que la corriente directa sea realmente de 20mA midiendo la caída de voltaje en la resistencia en serie. Segundo, verifique la temperatura ambiente; la salida de luz disminuye con la temperatura. Tercero, confirme el rango de intensidad (bin) del LED a partir del empaque; puede tener una unidad del extremo inferior del rango.

P4: ¿Se requiere un disipador de calor?

R4: Para operación continua a 20mA y temperatura ambiente, generalmente no se requiere un disipador debido a la baja disipación de potencia (aprox. 48mW). Sin embargo, si opera a la corriente continua máxima (30mA) o en un entorno de alta temperatura ambiente (>50°C), asegurar un buen área de cobre en la PCB alrededor de los terminales puede ayudar con la disipación de calor.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Indicador de Estado en Panel de Control Industrial

Una máquina industrial utiliza un panel de control central con múltiples LEDs de estado. Un LED verde indica "Encendido", un LED rojo indica "Fallo", y este LED ámbar-amarillo se utiliza para indicar "En Espera" o "Advertencia".

Implementación:El LED está montado en el panel frontal. Es excitado por un riel de alimentación de 24V DC común en entornos industriales. Un interruptor de transistor, controlado por la salida del PLC de la máquina, enciende/apaga el LED. La resistencia en serie se calcula para 20mA: R = (24V - 2.4V) / 0.02A = 1080 Ω (use 1.1kΩ). La potencia nominal de la resistencia debe ser P = (24-2.4)*0.02 = 0.432W, por lo que se selecciona una resistencia de 0.5W. El ángulo de visión de 30 grados asegura que la luz de advertencia sea claramente visible para el operador directamente frente al panel, sin causar deslumbramiento excesivo desde ángulos amplios. La alta intensidad luminosa (hasta 700 mcd) garantiza la visibilidad incluso en entornos de fábrica bien iluminados.

12. Introducción al Principio de Operación

Este LED está basado en material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP). Cuando se aplica un voltaje directo que excede el potencial de la unión del diodo (aproximadamente 2.0-2.4V para AlInGaP), los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa. Cuando estos portadores de carga (electrones y huecos) se recombinan, liberan energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica de la luz emitida (ámbar-amarillo, 592-595 nm) está determinada por la energía de la banda prohibida de la composición de aleación AlInGaP utilizada en la capa activa. La lente "Transparente" está hecha de resina epoxi que es transparente a la longitud de onda emitida, permitiendo que la luz escape eficientemente mientras también proporciona protección mecánica y da forma al patrón del haz (ángulo de visión de 30 grados).

13. Tendencias y Avances Tecnológicos

Si bien los LEDs de montaje pasante siguen siendo vitales para aplicaciones específicas que requieren robustez y facilidad de ensamblaje manual, la tendencia general de la industria se ha desplazado significativamente hacia encapsulados de Dispositivo de Montaje Superficial (SMD). Los LEDs SMD ofrecen ventajas en ensamblaje automatizado, huella más pequeña, perfil más bajo y, a menudo, mejor gestión térmica hacia la PCB. Para la tecnología AlInGaP en sí, el desarrollo continuo se centra en aumentar la eficacia luminosa (lúmenes por vatio), mejorar el rendimiento a alta temperatura y lograr una clasificación de color e intensidad aún más estricta para aplicaciones que requieren coincidencia de color precisa, como pantallas a color completas e iluminación automotriz. Además, el desarrollo de LEDs convertidos por fósforo que utilizan un chip azul o violeta para excitar un fósforo y producir luz ámbar/amarilla ofrece caminos alternativos para lograr puntos de color específicos con potencialmente mayor eficiencia o propiedades de reproducción cromática.