Hoja de Datos de Lámpara LED Blanca T-1 3/4 - Diámetro 5mm - 3.3V Típico - Potencia 120mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas para una lámpara LED blanca de alta eficiencia y montaje pasante. El dispositivo está diseñado para aplicaciones generales de indicación e iluminación donde se requiere un rendimiento confiable y facilidad de ensamblaje. Cuenta con un popular diámetro de encapsulado T-1 3/4, lo que lo hace compatible con diseños de PCB estándar y montajes en panel.

La tecnología central se basa en material semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) depositado sobre un sustrato de zafiro, lo que permite la producción de luz blanca. El producto cumple con las directivas RoHS, lo que significa que se fabrica sin el uso de plomo (Pb) y otras sustancias peligrosas restringidas. Las ventajas clave destacadas incluyen bajo consumo de energía, alta eficiencia luminosa y compatibilidad con circuitos integrados debido a su bajo requisito de corriente.

1.1 Aplicaciones Destinadas

Este LED está destinado para su uso en equipos electrónicos ordinarios. Las áreas de aplicación típicas incluyen, entre otras, indicadores de estado en equipos de automatización de oficinas, retroiluminación para interruptores y paneles, iluminación general en electrónica de consumo e indicadores de señal en dispositivos de comunicación. Es adecuado para aplicaciones donde la fiabilidad estándar es suficiente.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

El rendimiento del LED se caracteriza bajo condiciones ambientales específicas (Ta=25°C). Comprender estos parámetros es crucial para un diseño de circuito adecuado y lograr el rendimiento esperado en la aplicación final.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza la operación en o bajo estos límites y debe evitarse para un funcionamiento confiable.

• Disipación de Potencia (Pd):120 mW máximo. Esta es la potencia total que el encapsulado puede disipar de forma segura como calor.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100 mA máximo. Esto solo se permite en condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1ms para evitar sobrecalentamiento.
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA DC máximo. Esta es la corriente máxima recomendada para operación continua.
• Rango de Temperatura de Operación (T_opr):-30°C a +80°C. El dispositivo es funcional dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +100°C.
• Temperatura de Soldadura de Terminales:260°C durante 5 segundos máximo, medido a 1.6mm (0.063\") del cuerpo del LED.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos y garantizados medidos en la condición de prueba estándar de I_F= 20mA y T_a=25°C.

• Intensidad Luminosa (I_v):2500 mcd (Mín), 5200 mcd (Tip), 9300 mcd (Máx). La intensidad se mide en el eje mecánico según los estándares CIE 127. Se aplica una tolerancia de ±15% a la intensidad garantizada.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):50 grados (Típico). Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor axial.
• Coordenadas de Cromaticidad (x, y):x=0.29 (Tip), y=0.28 (Tip). Estas coordenadas definen el punto blanco en el diagrama de cromaticidad CIE 1931.
• Voltaje Directo (V_F):2.7V (Mín), 3.3V (Tip), 3.7V (Máx) a I_F=20mA. Este parámetro es crítico para seleccionar la resistencia limitadora de corriente apropiada.
• Corriente Inversa (I_R):50 µA máximo a un Voltaje Inverso (V_R) de 5V. El dispositivo no está diseñado para operar en polarización inversa.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Los LED se clasifican (binned) en función de parámetros ópticos clave para garantizar la consistencia dentro de un lote de producción. El código de clasificación se marca en cada bolsa de empaque.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa (I_v)

Los LED se clasifican en diferentes rangos según su intensidad luminosa medida a 20mA. Los rangos son: T (2500-3200 mcd), U (3200-4200 mcd), V (4200-5500 mcd), W (5500-7200 mcd) y X (7200-9300 mcd).

3.2 Clasificación por Tono (Cromaticidad)

Los LED también se clasifican según sus coordenadas de cromaticidad para controlar la variación de color de la luz blanca. La hoja de datos proporciona una tabla de especificación de tonos con coordenadas para las clasificaciones B1, B2, C1, C2, D1 y D2. La tolerancia de medición para las coordenadas de color es de ±0.01.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varias curvas características típicas que ilustran cómo se comporta el LED bajo condiciones variables. Estas son esenciales para consideraciones de diseño avanzado.

4.1 Voltaje Directo vs. Corriente Directa (Curva I-V)

Esta curva muestra la relación no lineal entre el voltaje a través del LED y la corriente que fluye a través de él. Demuestra el voltaje de encendido y cómo V_Faumenta con I_F.

4.2 Corriente Directa vs. Intensidad Luminosa Relativa

Este gráfico ilustra la dependencia de la salida de luz con la corriente de accionamiento. Generalmente, la intensidad luminosa aumenta con la corriente pero puede saturarse o degradarse a corrientes muy altas debido a la caída de eficiencia y el calentamiento.

4.3 Temperatura Ambiente vs. Intensidad Luminosa Relativa

Esta curva es crítica para comprender el rendimiento térmico. Muestra cómo la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente, una característica de las fuentes de luz basadas en semiconductores.

4.4 Patrón de Directividad

El diagrama de directividad (o patrón de radiación) representa visualmente la distribución espacial de la intensidad de la luz alrededor del LED, correlacionándose con la especificación del ángulo de visión de 50 grados.

4.5 Espectro y Cromaticidad vs. Corriente

La curva de distribución espectral muestra la potencia relativa emitida en diferentes longitudes de onda, definiendo la calidad del color de la luz blanca. La relación entre la corriente directa y las coordenadas de cromaticidad indica cualquier cambio de color que pueda ocurrir al accionar el LED a corrientes diferentes a la condición de prueba.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

El dispositivo utiliza un encapsulado estándar con terminales radiales y un diámetro de lente T-1 3/4 (aproximadamente 5mm).

• Dimensiones:Todas las dimensiones principales se proporcionan en milímetros con una tolerancia general de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario.
• Separación de Terminales:Medida donde los terminales emergen del cuerpo del encapsulado, que es un parámetro crítico para el diseño de la huella en la PCB.
• Identificación de Polaridad:Típicamente, el terminal más largo denota el ánodo (positivo), y una marca plana en la brida de la lente también puede indicar el lado del cátodo. La marca específica debe verificarse en el dibujo del encapsulado.
• Protrusión de Resina:Puede sobresalir un máximo de 1.0mm de resina debajo de la brida.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

El manejo adecuado es esencial para prevenir daños y garantizar la fiabilidad a largo plazo.

6.1 Formado de Terminales

El doblado de los terminales debe realizarse en un punto al menos a 3mm de la base de la lente del LED. La base del marco de terminales no debe usarse como punto de apoyo. El formado debe hacerse a temperatura ambiente, antes del proceso de soldadura.

6.2 Proceso de Soldadura

Debe mantenerse un espacio mínimo de 2mm entre la base de la lente y el punto de soldadura. Debe evitarse sumergir la lente en la soldadura. No debe aplicarse tensión externa a los terminales mientras el LED esté caliente.

• Soldadura Manual (Con Cautín):Temperatura máxima 350°C durante un máximo de 3 segundos (una sola vez).
• Soldadura por Ola:Precalentar a un máximo de 100°C hasta 60 segundos. La temperatura de la ola de soldadura no debe exceder los 260°C durante un máximo de 5 segundos.
• Reflujo IR:Este proceso se indica explícitamente como no adecuado para este tipo de lámpara LED de montaje pasante.

6.3 Almacenamiento y Limpieza

Para el almacenamiento, el ambiente no debe exceder los 30°C y el 70% de humedad relativa. Los LED retirados de su empaque original deben usarse dentro de los tres meses. Para un almacenamiento más prolongado, se recomienda un contenedor sellado con desecante o un ambiente de nitrógeno. El alcohol isopropílico o solventes similares a base de alcohol son adecuados para la limpieza si es necesario.

7. Información de Empaquetado y Pedido

La configuración de empaquetado estándar es la siguiente:

• 500 piezas por bolsa de empaque antiestática.
• 10 bolsas de empaque por cartón interior (total 5,000 piezas).
• 8 cartones interiores por cartón maestro exterior (total 40,000 piezas).

El número de parte LTW-2L3DV5S sigue una convención de codificación específica donde los elementos probablemente indican Tipo de Lente (Transparente), Color (Blanco), encapsulado (T-1 3/4) y clasificación de rendimiento (V5 relacionado con intensidad/tono).

8. Recomendaciones de Diseño de Aplicación

8.1 Diseño del Circuito de Accionamiento

Un LED es un dispositivo operado por corriente. Para garantizar un brillo uniforme y evitar la concentración de corriente, especialmente cuando varios LED están conectados en paralelo, se recomienda encarecidamente usar una resistencia limitadora de corriente dedicada en serie con cada LED. Accionar LED en paralelo sin resistencias individuales (como se muestra en un circuito no recomendado) puede provocar diferencias significativas de brillo debido a las variaciones naturales en el voltaje directo (V_F) de cada dispositivo.

8.2 Gestión Térmica

Si bien el diseño de montaje pasante ayuda en la disipación de calor a través de los terminales, se debe considerar la disipación de potencia máxima de 120mW y el coeficiente de temperatura negativo de la salida de luz. Operar a altas temperaturas ambientales o a altas corrientes de accionamiento reducirá la salida de luz y puede afectar la fiabilidad a largo plazo. En el diseño de la aplicación se debe considerar un espaciado adecuado y posiblemente ventilación.

8.3 Diseño Óptico

El ángulo de visión de 50 grados proporciona un haz razonablemente amplio. Para aplicaciones que requieren enfoque o difusión, se pueden usar ópticas secundarias (lentes, guías de luz). La lente transparente es adecuada para tales aplicaciones.

9. Comparación y Consideraciones Técnicas

En comparación con tecnologías más antiguas como las bombillas incandescentes, este LED ofrece una eficiencia muy superior, una vida útil más larga y una menor generación de calor. Dentro del dominio de los LED, este dispositivo de montaje pasante ofrece simplicidad y robustez para ensamblajes soldados manualmente o por ola, en contraste con los LED de montaje superficial (SMD) que requieren soldadura por reflujo y ofrecen un perfil más bajo. El tamaño T-1 3/4 es un estándar de facto, lo que garantiza una amplia disponibilidad de zócalos, soportes y cortes de panel compatibles.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

10.1 ¿Qué valor de resistencia debo usar?

El valor de la resistencia (R) se calcula usando la Ley de Ohm: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Use el V_Ftípico (3.3V) para la estimación, pero considere el V_Fmáx (3.7V) para garantizar que la corriente no caiga por debajo de la intensidad mínima requerida al final de la tolerancia del voltaje de alimentación. Para una alimentación de 5V y un objetivo I_Fde 20mA: R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 Ohmios. Una resistencia estándar de 82 o 100 Ohmios sería apropiada, con una potencia nominal P = I²R.

10.2 ¿Puedo accionarlo directamente desde un pin de un microcontrolador?

No se recomienda accionar el LED directamente desde un pin GPIO de un microcontrolador. La mayoría de los pines GPIO tienen una capacidad limitada de suministro/absorción de corriente (a menudo 20-25mA como máximo absoluto, con menos recomendado para operación continua). Usar un pin en su límite puede estresar al microcontrolador. Es una mejor práctica usar el GPIO para controlar un transistor (BJT o MOSFET) que luego accione el LED con su propia resistencia limitadora de corriente.

10.3 ¿Por qué la salida de luz disminuye con la temperatura?

Esta es una característica fundamental de los LED semiconductores. A medida que aumenta la temperatura, los procesos de recombinación no radiativa dentro del semiconductor se vuelven más dominantes, reduciendo la eficiencia cuántica interna (el número de fotones generados por electrón). Esto resulta en una salida luminosa más baja para la misma corriente de accionamiento.

11. Estudio de Caso de Diseño Práctico

Escenario:Diseñar una luz indicadora alimentada por red (120V CA) para un electrodoméstico usando un puente rectificador y un condensador para conversión DC básica, obteniendo aproximadamente 150V DC.

Desafío de Diseño:El alto voltaje y la necesidad de aislamiento eléctrico y limitación de corriente.

Solución:Una resistencia en serie es obligatoria. El valor sería muy alto: R ≈ (150V - 3.3V) / 0.020A ≈ 7335 Ohmios (7.3 kΩ). La disipación de potencia en la resistencia sería P = I²R = (0.02)²* 7335 ≈ 2.93W, requiriendo una resistencia grande y de alta potencia que es ineficiente. Una mejor solución es usar un circuito reductor capacitivo o un circuito integrado de accionamiento de LED dedicado y eficiente diseñado para entrada de alto voltaje, lo que mejora la eficiencia y la seguridad. Este caso destaca que, aunque el LED en sí es simple, el circuito de accionamiento debe diseñarse cuidadosamente para el entorno de aplicación.

12. Introducción al Principio Tecnológico

Este LED blanco se basa en un chip semiconductor de InGaN que emite luz en la región azul del espectro. Para producir luz blanca, la luz azul se convierte parcialmente en longitudes de onda más largas (amarillo, rojo) utilizando un recubrimiento de fósforo (típicamente YAG:Ce - Granate de Aluminio e Itrio dopado con Cerio) aplicado sobre el chip. La mezcla de la luz azul restante y la luz amarilla/roja convertida es percibida por el ojo humano como blanca. Este método se conoce como luz blanca convertida por fósforo. La mezcla específica de fósforos determina la Temperatura de Color Correlacionada (CCT) y el Índice de Reproducción Cromática (CRI) de la luz blanca, que están relacionados con las coordenadas de cromaticidad especificadas en la hoja de datos.

13. Tendencias y Contexto de la Industria

La industria de la optoelectrónica ha visto una tendencia continua hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), una mejor reproducción cromática y un menor costo. Si bien la tecnología de montaje superficial (SMT) domina la producción en volumen para aplicaciones con espacio limitado como pantallas y módulos de iluminación, los LED de montaje pasante como este siguen siendo relevantes para aplicaciones que requieren robustez, ensamblaje manual más fácil, servicio o para uso en zócalos. También hay una tendencia hacia una clasificación más estricta para el color y el flujo luminoso para garantizar la consistencia en aplicaciones que utilizan múltiples LED. El cumplimiento de RoHS declarado es ahora un estándar global, impulsado por regulaciones ambientales. Los desarrollos futuros pueden incluir chips de mayor eficacia y sistemas de fósforo más avanzados para una mejor calidad de luz, incluso en formatos de encapsulado estándar.