Hoja de Datos de Lámpara LED de Montaje Pasante T-1 3/4 - 572nm Amarillo-Verde - 20mA - 75mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de una lámpara LED de montaje pasante T-1 3/4 (aproximadamente 5mm). El dispositivo está diseñado para aplicaciones de indicación de estado y señalización en una amplia gama de equipos electrónicos. Utiliza un chip semiconductor de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para producir luz en el espectro amarillo-verde, específicamente con un pico en 572nm. El LED está encapsulado en una lente difusa verde que ayuda a ampliar el ángulo de visión y suavizar la salida de luz. Este tipo de encapsulado es un factor de forma estándar de la industria, que permite un montaje versátil en placas de circuito impreso (PCB) o paneles utilizando técnicas de soldadura convencionales.

Las ventajas principales de este LED incluyen su conformidad con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), lo que indica que no contiene plomo. Ofrece un equilibrio entre una alta intensidad luminosa y un bajo consumo de energía, lo que lo hace adecuado tanto para dispositivos alimentados por batería como por red eléctrica. Su diseño es compatible con los niveles de excitación de circuitos integrados (CI), simplificando los requisitos de interfaz en sistemas digitales.

Los mercados objetivo para este componente son extensos, abarcando equipos de comunicación, periféricos informáticos, electrónica de consumo, electrodomésticos y sistemas de control industrial. Su función principal es proporcionar una retroalimentación visual clara y fiable sobre el estado del sistema, indicación de alimentación o modos de operación.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No están destinados para el funcionamiento normal.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW máximo. Esta es la potencia eléctrica total que puede convertirse de forma segura en calor y luz por el encapsulado del LED a una temperatura ambiente (TA) de 25°C.
• Corriente Directa Continua (IF):30 mA máximo de corriente continua.
• Corriente Directa de Pico:60 mA máximo, pero solo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo ≤ 1/10, ancho de pulso ≤ 10ms). Esto permite una sobreexcitación breve para lograr un brillo instantáneo más alto, como en aplicaciones de estroboscopio o parpadeo.
• Derating (Reducción de Carga):La corriente directa continua máxima permitida debe reducirse linealmente desde su valor nominal de 30mA a 25°C en 0.57 mA por cada grado Celsius que la temperatura ambiente supere los 50°C. Esto es crucial para la gestión térmica en entornos de alta temperatura.
• Rango de Temperatura de Operación:-40°C a +85°C. El dispositivo está clasificado para funcionar dentro de este amplio rango de temperatura.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +100°C.
• Temperatura de Soldadura de Terminales:260°C durante un máximo de 5 segundos, medidos a 2.0mm (0.079\") del cuerpo del LED. Esto define la ventana de proceso para soldadura manual o por ola.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a TA=25°C e IF=20mA, que es la condición de prueba estándar.

• Intensidad Luminosa (Iv):85 a 400 mcd (milicandelas), con un valor típico de 180 mcd. Este amplio rango se gestiona mediante un sistema de clasificación (ver Sección 4). La medición utiliza un sensor filtrado para coincidir con la curva de respuesta fotópica (ojo humano) (CIE). Se aplica una tolerancia de prueba de ±15% a los límites de cada clasificación.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):40 grados (típico). Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor medido en el eje central. La lente difusa verde contribuye a este ángulo de visión moderadamente amplio.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λP):575 nm (típico). Esta es la longitud de onda en el punto más alto de la curva espectral de salida del LED.
• Longitud de Onda Dominante (λd):566 a 578 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que define el color, derivada del diagrama de cromaticidad CIE. El objetivo es 572nm.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):11 nm (típico). Esto indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida; un valor más pequeño indica una fuente más monocromática.
• Tensión Directa (VF):2.1 a 2.4 V (típico 2.4V) a IF=20mA. Esta es la caída de tensión a través del LED durante su funcionamiento.
• Corriente Inversa (IR):100 μA máximo cuando se aplica una tensión inversa (VR) de 5V.Nota Crítica:Esta condición de prueba es solo para caracterización. El LED es un diodo y no está diseñado para operar bajo polarización inversa; aplicar tensión inversa puede dañarlo.

3. Especificación del Sistema de Clasificación

Para garantizar la consistencia en la producción, los LED se clasifican en lotes de rendimiento. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan requisitos específicos de intensidad y color.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los lotes se definen mediante un código (EF0, GH0, JK0) con valores de intensidad mínima y máxima a IF=20mA. Se aplica una tolerancia de ±15% a cada límite de lote.

• EF0:85 - 140 mcd
• GH0:140 - 240 mcd
• JK0:240 - 400 mcd

El código de clasificación Iv está marcado en cada bolsa de empaque para su trazabilidad.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Los lotes de longitud de onda se definen por los códigos H06 a H11, cada uno cubriendo un rango de 2nm. Se aplica una tolerancia de ±1nm a cada límite de lote.

• H06:566.0 - 568.0 nm
• H07:568.0 - 570.0 nm
• H08:570.0 - 572.0 nm
• H09:572.0 - 574.0 nm
• H10:574.0 - 576.0 nm
• H11:576.0 - 578.0 nm

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien en la hoja de datos se hace referencia a curvas gráficas específicas (por ejemplo, Fig.1 para el pico espectral, Fig.6 para el ángulo de visión), los datos proporcionados permiten analizar las relaciones clave.

Corriente vs. Intensidad Luminosa (Relación I-Iv):Para los LED de AlInGaP, la intensidad luminosa es generalmente proporcional a la corriente directa dentro del rango de operación. Excitar el LED a la corriente continua máxima (30mA) produciría una intensidad mayor que la condición de prueba de 20mA, pero deben considerarse los efectos térmicos y la caída de eficiencia. La especificación de corriente pulsada (60mA) permite un brillo de pico aún mayor en aplicaciones con ciclo de trabajo.

Dependencia de la Temperatura:La especificación de derating (0.57 mA/°C por encima de 50°C) es un indicador directo de las limitaciones térmicas. A medida que aumenta la temperatura de unión, la corriente máxima permitida disminuye para evitar el sobrecalentamiento. Además, la tensión directa (VF) de un LED típicamente tiene un coeficiente de temperatura negativo, lo que significa que disminuye ligeramente al aumentar la temperatura. La salida luminosa también generalmente disminuye con el aumento de la temperatura de unión.

Características Espectrales:La longitud de onda dominante (λd) de 572nm sitúa a este LED en la región amarillo-verde, que está cerca del pico de sensibilidad de la curva de visión fotópica del ojo humano. Esto lo hace altamente eficiente en términos de brillo percibido por unidad de potencia radiante. El ancho medio espectral de 11nm indica una banda de emisión relativamente estrecha, característica de la tecnología AlInGaP, lo que resulta en un color saturado.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones de Contorno

El dispositivo se ajusta al perfil estándar del encapsulado radial con terminales T-1 3/4. 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 protuberancia máxima de resina bajo la brida es de 1.0mm.
• La separación entre terminales se mide en el punto donde estos salen del cuerpo del encapsulado, lo cual es crítico para el diseño del PCB.
• El marco de terminales del LED incorpora una característica de corte, probablemente para estabilidad mecánica durante el ensamblaje o como parte del proceso de fabricación.

5.2 Identificación de Polaridad

Para los LED de montaje pasante radiales, el cátodo (terminal negativo) se identifica típicamente por un punto plano en el borde de la lente, un terminal más corto o una muesca en la brida. La hoja de datos implica la práctica estándar de la industria; el terminal más largo suele ser el ánodo (+). Los diseñadores deben verificar la polaridad durante el ensamblaje para evitar conexión inversa.

5.3 Especificación de Empaquetado

Los LED se suministran en bolsas antiestáticas. Hay varias opciones de empaque por bolsa: 1000, 500, 200 o 100 unidades. Estas bolsas se consolidan luego en cajas:

• Caja Interna:Contiene 15 bolsas de empaque. Si se usan bolsas de 1000 unidades, esto suma 15,000 piezas.
• Caja Externa:Contiene 8 cajas internas, lo que resulta en un total de 120,000 piezas para un envío completo usando bolsas de 1000 unidades. El paquete final en un lote de envío puede no estar completo.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Almacenamiento

Para almacenamiento a largo plazo, el ambiente no debe superar los 30°C o el 70% de humedad relativa. Los LED extraídos de sus bolsas selladas originales con barrera de humedad deben usarse dentro de los tres meses. Para almacenamiento prolongado fuera del embalaje original, deben guardarse en un recipiente sellado con desecante o en un desecador purgado con nitrógeno para evitar la absorción de humedad, que puede causar \"efecto palomita\" durante la soldadura.

6.2 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, solo deben usarse solventes a base de alcohol como el alcohol isopropílico (IPA). Los productos químicos agresivos pueden dañar la lente de epoxi.

6.3 Formado de Terminales

Si los terminales necesitan doblarse para el montaje, esto debe hacerseantesde la soldadura y a temperatura ambiente. La curvatura debe realizarse al menos a 3mm de la base de la lente del LED. La base del LED no debe usarse como punto de apoyo durante el doblado, ya que esto puede tensionar los hilos de unión internos o el sellado de epoxi. Durante la inserción en el PCB, use una fuerza mínima de sujeción para evitar estrés mecánico.

6.4 Proceso de Soldadura

Debe mantenerse una distancia mínima de 2mm entre el punto de soldadura y la base de la lente del LED. La lente nunca debe sumergirse en la soldadura.

• Soldador de Estaño:Temperatura máxima 350°C, tiempo máximo 3 segundos por terminal (soldadura única solamente).
• Soldadura por Ola:Precalentar a un máximo de 100°C durante hasta 60 segundos. Temperatura máxima de la ola de soldadura 260°C, con un tiempo máximo de inmersión de 5 segundos. El LED debe posicionarse de modo que la ola de soldadura no llegue a menos de 2mm de la base de la lente.
• Advertencia Crítica:Una temperatura o tiempo excesivos pueden derretir o deformar la lente de epoxi, degradar los materiales internos y causar una falla catastrófica. La soldadura por reflujo infrarrojo (IR) se declara explícitamente como no adecuada para este tipo de encapsulado de montaje pasante.

7. Recomendaciones de Aplicación y Diseño

7.1 Diseño del Circuito de Excitación

Un LED es un dispositivo excitado por corriente. Su brillo se controla mediante la corriente, no la tensión. Para garantizar un brillo uniforme al excitar múltiples LED, especialmente en paralelo, serecomienda encarecidamenteutilizar una resistencia limitadora de corriente individual 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). Pequeñas variaciones en la característica de tensión directa (VF) de un LED a otro causarán diferencias significativas en la corriente que fluye por cada rama, lo que lleva a un brillo desigual. La resistencia en serie sirve para estabilizar la corriente y compensar las variaciones en la tensión de alimentación y la VF del LED.

El valor de la resistencia (R) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, donde Vcc es la tensión de alimentación, VF es la tensión directa del LED (use el valor máximo de la hoja de datos para un diseño conservador) e IF es la corriente directa deseada (por ejemplo, 20mA).

7.2 Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

El LED es susceptible a daños por descarga electrostática. Deben tomarse precauciones durante la manipulación y el ensamblaje:

• El personal debe usar pulseras conectadas a tierra o guantes antiestáticos.
• Todo el equipo, mesas de trabajo y estanterías deben estar correctamente conectados a tierra.
• Se puede usar un ionizador para neutralizar la carga estática que pueda acumularse en la lente de plástico debido a la fricción.
• Implementar un programa de control ESD con formación y certificación para el personal que trabaje en el área de ensamblaje.

7.3 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED es adecuado tanto para señalización interior y exterior (donde su brillo y color son efectivos) como para equipos electrónicos en general. Usos específicos incluyen:

• Indicadores de Alimentación/Estado:Luces de encendido/apagado, espera o modo de operación en electrodomésticos, ordenadores y equipos de red.
• Indicadores de Panel:Iluminación trasera para interruptores, botones o leyendas en paneles de control.
• Electrónica de Consumo:Luces indicadoras en equipos de audio/vídeo, cargadores y juguetes.
• Controles Industriales:Indicación de estado en maquinaria, sensores e instrumentación.

8. Comparación Técnica y Consideraciones

En comparación con tecnologías más antiguas como los LED verdes de GaP (Fosfuro de Galio), este LED amarillo-verde de AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa e intensidad significativamente mayores, lo que resulta en una salida más brillante para la misma corriente de excitación. La longitud de onda de 572nm proporciona una excelente visibilidad, ya que se alinea estrechamente con el pico de sensibilidad del ojo humano en visión fotópica (luz diurna).

Al seleccionar un LED para una aplicación, los diseñadores deben considerar las compensaciones entre el ángulo de visión y la intensidad axial. El ángulo de visión de 40 grados de este LED ofrece un buen compromiso, proporcionando un cono de visión razonablemente amplio manteniendo un buen brillo en el eje. Para aplicaciones que requieren un ángulo de visión extremadamente amplio, una forma de lente diferente (por ejemplo, un encapsulado de tapa plana o visión lateral) sería más apropiada.

El encapsulado de montaje pasante ofrece ventajas en prototipado, ensamblaje manual y aplicaciones que requieren alta resistencia mecánica de la unión soldada. Sin embargo, para el ensamblaje automatizado de alto volumen, los encapsulados de dispositivo de montaje superficial (SMD) son generalmente preferidos debido a velocidades de colocación más rápidas y menor espacio en la placa.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo excitar este LED directamente desde una salida lógica digital de 5V?

R: No. La tensión directa típica es de 2.4V. Conectarlo directamente a 5V causaría un flujo de corriente excesivo, destruyendo el LED. Debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie. Para una alimentación de 5V y un objetivo de 20mA, una resistencia de aproximadamente (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ohmios sería un punto de partida (use el valor estándar más cercano, por ejemplo, 120 o 150 Ohmios).

P: ¿Qué significa la especificación de \"derating\" para mi diseño?

R: Si su aplicación opera en una temperatura ambiente superior a 50°C, debe reducir la corriente continua máxima. Por ejemplo, a 70°C ambiente (20°C por encima de la referencia de 50°C), debe reducir la corriente en 20°C * 0.57 mA/°C = 11.4 mA. Por lo tanto, la corriente continua máxima segura a 70°C sería 30 mA - 11.4 mA = 18.6 mA.

P: ¿Por qué hay una especificación de corriente de \"pico\" separada?

R: El LED puede manejar una corriente más alta en pulsos cortos porque el calor generado no tiene tiempo de elevar la temperatura de unión a un nivel dañino. Esto es útil para crear destellos muy brillantes o para esquemas de multiplexación donde se excitan múltiples LED en secuencia.

P: ¿Cómo interpreto los códigos de clasificación al realizar un pedido?

R: Debería especificar el lote de intensidad luminosa deseado (por ejemplo, GH0 para 140-240 mcd) y el lote de longitud de onda dominante (por ejemplo, H08 para 570-572nm) para asegurar que los LED que reciba tengan un brillo y color consistentes. Si su aplicación no es crítica en cuanto al color, un lote de longitud de onda más amplio puede ser aceptable y potencialmente más rentable.

10. Ejemplo de Caso de Estudio de Diseño

Escenario:Diseño de un panel de indicadores de estado para un controlador industrial que opera en un entorno de hasta 60°C. El panel tiene tres LED: Alimentación (encendido constante), Fallo (parpadeante) y Activo (pulsante durante la comunicación). El sistema utiliza un microcontrolador de 3.3V para el control.

Pasos de Diseño:

1. Selección de Corriente:Debido a los 60°C ambiente, aplicar derating. Temperatura por encima de 50°C es 10°C. Reducción de corriente = 10°C * 0.57 mA/°C = 5.7 mA. Corriente continua máxima = 30 mA - 5.7 mA = 24.3 mA. Se elige un objetivo de diseño de 15mA para fiabilidad y longevidad, proporcionando buen brillo manteniéndose bien dentro de los límites.
2. Cálculo de la Resistencia:Usando Vcc = 3.3V, VF(máx) = 2.4V, IF = 15mA. R = (3.3V - 2.4V) / 0.015A = 60 Ohmios. Se selecciona una resistencia estándar de 62 ohmios.
3. Método de Excitación:Cada LED se conecta entre un pin GPIO del microcontrolador (configurado como salida) y tierra, con su propia resistencia en serie de 62 ohmios. El LED de \"Fallo\" se hace parpadear por software. El LED \"Activo\" se pulsa a una frecuencia más alta para un efecto visual distinto, manteniéndose dentro del límite de ciclo de trabajo de 1/10 si se usan pulsos por encima de 30mA.
4. Clasificación:Para una apariencia consistente, especifique el lote de intensidad GH0 y el lote de longitud de onda H08 o H09 para asegurar que los tres LED coincidan estrechamente en brillo y tono.
5. Diseño de Placa:Los orificios del PCB se colocan según la dimensión de separación de terminales. Se mantiene un área de exclusión de al menos 2mm de radio alrededor del cuerpo del LED para evitar el ascenso capilar de la soldadura durante la soldadura por ola.

11. Introducción al Principio Tecnológico

Este LED se basa en material semiconductor de AlInGaP crecido sobre un sustrato. Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n, los electrones y huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan. Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica de la luz (color) está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor, que se diseña ajustando las proporciones de Aluminio, Indio, Galio y Fósforo durante el crecimiento del cristal. La emisión amarillo-verde de 572nm se logra con una composición específica de AlInGaP. La lente difusa de epoxi verde cumple múltiples propósitos: encapsula y protege el frágil chip semiconductor y los hilos de unión, actúa como un elemento refractivo para dar forma al haz de salida de luz (creando el ángulo de visión de 40 grados) y contiene partículas difusoras para dispersar la luz, haciendo que la superficie emisora parezca más uniforme y menos deslumbrante.

12. Tendencias y Contexto de la Industria

Si bien los LED de montaje pasante como este encapsulado T-1 3/4 siguen siendo vitales para reparaciones, aficionados y ciertos mercados industriales, la tendencia dominante en la fabricación de electrónica es hacia la tecnología de montaje superficial (SMT). Los LED SMD ofrecen ventajas significativas en velocidad de ensamblaje automatizado, ahorro de espacio en placa y perfil más bajo. Sin embargo, los componentes de montaje pasante son valorados por su robustez mecánica, facilidad de soldadura manual y re-trabajo, y conexión térmica superior a la PCB a través de los terminales. En términos de tecnología de materiales, AlInGaP sigue siendo el estándar para LED rojos, naranjas, ámbar y amarillo-verde de alta eficiencia. Para colores verde verdadero y azul, InGaN (Nitruro de Indio y Galio) es la tecnología predominante. El enfoque del desarrollo continúa siendo aumentar la eficacia luminosa (lúmenes por vatio), mejorar la consistencia y estabilidad del color con la temperatura y la vida útil, y mejorar la fiabilidad en condiciones ambientales adversas.