Lámpara LED Ámbar Difusa AlInGaP de 3.1mm - Intensidad Luminosa 140-240mcd @20mA - Tensión Directa 2.4V - Hoja Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de una lámpara LED de alta eficiencia para montaje PTH (Through-Hole). El dispositivo está diseñado para aplicaciones de indicación de propósito general, ofreciendo un equilibrio entre rendimiento, fiabilidad y facilidad de uso. Su función principal es proporcionar una señal luminosa clara y visible en equipos electrónicos.

Las ventajas principales de este componente incluyen su alta intensidad luminosa en relación con su bajo consumo de energía, lo que lo convierte en una opción eficiente. El encapsulado es compatible con los procesos estándar de montaje en placa de circuito impreso (PCB) y está diseñado para ser accionado por circuitos de baja corriente, a menudo conectándose directamente con circuitos integrados (CI) sin necesidad de etapas de control complejas. La lente difusa proporciona un ángulo de visión amplio y uniforme, mejorando la visibilidad desde distintas posiciones.

El mercado objetivo abarca una amplia gama de productos electrónicos de consumo e industrial donde se requiere una indicación de estado fiable. Esto incluye, entre otros, indicadores de alimentación, selectores de modo y luces de estado operativo en electrodomésticos, dispositivos de comunicación y equipos de oficina.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Especificaciones Absolutas Máximas

Estas especificaciones definen los límites de estrés más allá de los cuales puede producirse un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites y deben evitarse en un diseño fiable.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el dispositivo puede disipar en forma de calor a una temperatura ambiente (T_A) de 25°C. Exceder este valor puede provocar fuga térmica y fallo.
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA. La corriente continua máxima que puede atravesar el LED.
• Corriente Directa de Pico:60 mA, pero solo en condiciones de pulsos (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Esto permite momentos breves de mayor brillo, como en aplicaciones de parpadeo.
• Derating (Reducción de Carga):La corriente directa continua debe reducirse linealmente en 0.4 mA por cada grado Celsius que la temperatura ambiente supere los 50°C. Esto es crítico para garantizar la longevidad en entornos de temperatura elevada.
• Tensión Inversa (V_R):5 V. Aplicar una tensión de polarización inversa superior a este valor puede causar un fallo inmediato y catastrófico de la unión del LED.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:-40°C a +100°C. El dispositivo está clasificado para rangos de temperatura industrial.
• Temperatura de Soldadura de las Patillas:260°C durante 5 segundos, medida a 1.6mm 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 T_A=25°C e I_F=20mA, que es la condición de prueba estándar.

• Intensidad Luminosa (I_V):140-240 mcd (milicandelas). Esto especifica el brillo percibido del LED medido por un sensor filtrado para coincidir con la respuesta fotópica del ojo humano (curva CIE). El amplio rango indica que se utiliza un sistema de clasificación (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):75 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad de la luz cae a la mitad de su valor máximo (en el eje). Un ángulo de 75° indica un patrón de haz razonablemente amplio y difuso, adecuado para indicación de área amplia.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_P):591 nm. Esta es la longitud de onda a la que la potencia espectral de salida es más alta.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):590 nm. Esta es una medida colorimétrica derivada del diagrama de cromaticidad CIE, que representa la longitud de onda única que mejor describe el color percibido (ámbar) del LED. Es el parámetro más relevante para la especificación del color.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):15 nm. Esto indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida. Un ancho más estrecho indicaría una fuente más monocromática.
• Tensión Directa (V_F):2.4V (típico, máx.). La caída de tensión a través del LED cuando opera a 20mA. Esto es crucial para diseñar la resistencia limitadora de corriente en serie.
• Corriente Inversa (I_R):100 µA (máx.) a V_R=5V. Una medida de la fuga de la unión en estado de apagado.
• Capacitancia (C):40 pF (típico) a polarización 0V y 1MHz. Esto es relevante para aplicaciones de conmutación de muy alta velocidad, aunque típicamente es despreciable para uso como indicador.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican ("binning") en función de parámetros ópticos clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan requisitos específicos de brillo y color.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Unidades: mcd @ 20mA. El código de clasificación proporcionado para este número de parte específico es 'GH', que corresponde a una intensidad mínima de 140 mcd y una máxima de 240 mcd. Otras clasificaciones disponibles (JK, LM) ofrecen rangos de intensidad más altos (hasta 680 mcd). La tolerancia para cada límite de clasificación es de ±15%.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Unidades: nm @ 20mA. La hoja de datos enumera clasificaciones desde H14 (582-584 nm) hasta H20 (594-596 nm). La clasificación específica para el número de parte LTL1KHKSD no se enumera en el extracto proporcionado, pero caería dentro de uno de estos rangos, definiendo su tono ámbar preciso. La tolerancia para cada límite de clasificación es de ±1 nm, lo que garantiza un control de color estricto dentro de una clasificación seleccionada.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque los gráficos específicos no se detallan en el texto, las curvas típicas para un LED como este incluirían:

• Curva I-V (Corriente-Tensión):Muestra la relación exponencial entre la tensión directa y la corriente. La tensión de rodilla es de alrededor de 2.0-2.1V para los LED AlInGaP.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (I_Vvs. I_F):Generalmente una relación casi lineal, que muestra que el brillo aumenta con la corriente, pero la eficiencia puede disminuir a corrientes muy altas debido a efectos térmicos.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Muestra la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura. Los LED AlInGaP suelen tener un buen rendimiento a alta temperatura en comparación con tecnologías más antiguas.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa vs. longitud de onda, que muestra un pico alrededor de 591 nm con un ancho medio de ~15 nm, confirmando el color ámbar.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED presenta un encapsulado redondo de 3.1 mm de diámetro. Las notas dimensionales clave incluyen: todas las dimensiones están en mm; la tolerancia estándar es de ±0.25mm; la protuberancia máxima de la resina bajo la brida es de 1.0mm; y el espaciado de las patillas se mide en el punto de salida del cuerpo del encapsulado. Las patillas están diseñadas para montaje PTH.

5.2 Identificación de Polaridad

Para los LED PTH, el cátodo se identifica típicamente por un borde plano en el borde de la lente, una patilla más corta o una muesca en la brida de plástico. La marca específica debe verificarse en el componente o su empaquetado.

6. Guías de Soldadura y Montaje

El manejo adecuado es esencial para prevenir daños.

• Formado de Patillas:Debe realizarse a temperatura ambiente, antes de soldar. Doble las patillas en un punto al menos a 3mm de la base de la lente. No utilice el cuerpo del encapsulado como punto de apoyo.
• Distancia de Soldadura:Mantenga un mínimo de 2mm entre el punto de soldadura y la base de la lente. Nunca sumerja la lente en la soldadura.
• Condiciones de Soldadura Recomendadas:
  • Soldador de Estaño:300°C máx., 3 segundos máx. por patilla.
  • Soldadura por Ola:Precalentar a 100°C máx. durante 60 seg. máx.; ola de soldadura a 260°C máx. durante 10 seg. máx.
• Importante:La soldadura por reflujo IR NO es adecuada para este tipo de LED PTH. El calor o tiempo excesivo puede deformar la lente o destruir el LED.
• Limpieza:Utilice solo disolventes a base de alcohol como alcohol isopropílico si es necesaria la limpieza.

7. Información de Empaquetado y Pedido

El empaquetado estándar es el siguiente: los LED se empaquetan en bolsas de 1000, 500 o 250 piezas. Diez bolsas se colocan en una caja interior (total 10,000 pzas). Ocho cajas interiores se empaquetan en una caja de envío exterior (total 80,000 pzas). Los paquetes parciales solo están permitidos en el paquete final de un lote de envío.

8. Recomendaciones de Diseño de Aplicación

8.1 Diseño del Circuito de Accionamiento

Los LED son dispositivos operados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme y evitar daños por sobrecorriente, una resistencia limitadora de corriente en serie es obligatoria para cada LED cuando se alimenta desde una fuente de tensión. El valor de la resistencia (R) se calcula usando la Ley de Ohm: R = (V_fuente- V_F) / I_F. No se recomienda usar una resistencia común para múltiples LED en paralelo (Circuito B en la hoja de datos) debido a las variaciones en la V_F individual de cada LED, lo que puede causar diferencias significativas en el brillo y el reparto de corriente.

8.2 Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

El LED es sensible a las ESD. Se deben tomar precauciones durante el manejo y montaje: use pulseras y superficies de trabajo conectadas a tierra; emplee ionizadores para neutralizar la estática en las lentes de plástico; y asegúrese de que todo el equipo esté correctamente conectado a tierra.

8.3 Condiciones de Almacenamiento

Para almacenamiento a largo plazo fuera de la bolsa sellada original, almacene en un recipiente sellado con desecante o en ambiente de nitrógeno. El entorno de almacenamiento recomendado es ≤30°C y ≤70% de humedad relativa. Los LED retirados de su empaquetado original deben usarse idealmente dentro de los tres meses.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Este LED AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) representa un avance sobre tecnologías más antiguas como el GaAsP (Fosfuro de Arsénico y Galio). Los diferenciadores clave incluyen:

• Mayor Eficiencia:AlInGaP proporciona más lúmenes por vatio, lo que conduce a un mayor brillo para la misma corriente o un menor consumo de energía para el mismo brillo.
• Estabilidad Térmica Superior:La intensidad luminosa de los LED AlInGaP se degrada menos con el aumento de temperatura en comparación con los GaAsP.
• Mejor Saturación de Color:La tecnología permite colores ámbar y rojo más brillantes y vivos.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P: ¿Puedo accionar este LED directamente desde un pin de un microcontrolador de 5V?

R: No. La tensión directa típica es de 2.4V, y un pin de microcontrolador no puede suministrar 20mA de manera fiable mientras también cae ~2.6V. Debe usar una resistencia en serie (ej., (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ohmios) y probablemente un transistor de conmutación accionado por el pin del MCU.

P: ¿Por qué hay una intensidad luminosa mínima (140 mcd) en lugar de solo un valor típico?

R: El sistema de clasificación garantiza un nivel mínimo de rendimiento. Cuando pide de la clasificación 'GH', se le asegura que cada LED cumplirá o superará los 140 mcd en condiciones de prueba estándar, garantizando consistencia en su aplicación.

P: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda de pico y la longitud de onda dominante?

R: La longitud de onda de pico es el pico físico del espectro de emisión. La longitud de onda dominante es un valor calculado basado en la percepción del color humano (gráfico CIE) y representa con mayor precisión el color que realmente se ve. Para LED monocromáticos como este ámbar, a menudo están muy cerca.

11. Ejemplo de Aplicación Práctica

Escenario: Diseñar un indicador de alimentación para un electrodoméstico conectado a la red.

La fuente de alimentación proporciona una línea regulada de 5V. El objetivo es tener un indicador ámbar claramente visible y siempre encendido.

1. Selección de Corriente:Elija I_F= 20mA (corriente de prueba estándar, asegura buen brillo y longevidad).
2. Cálculo de la Resistencia:Usando la V_F máxima (2.4V) para un diseño conservador asegura brillo incluso con componentes de V_F más alta. R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ohmios. El valor estándar más cercano es 130Ω o 120Ω.
3. Potencia Nominal de la Resistencia:P = I²R = (0.02)²* 130 = 0.052W. Una resistencia estándar de 1/8W (0.125W) o 1/4W es más que suficiente.
4. Diseño del PCB:Coloque el LED cerca del recorte del panel. Asegúrese de que el diámetro del orificio acomode la lente de 3.1mm con holgura. Siga la regla de espaciado mínimo de 2mm entre soldadura y cuerpo en el diseño de la huella.
5. Montaje:Inserte el LED, asegurando la polaridad correcta. Utilice el perfil de soldadura por ola recomendado, teniendo cuidado de no sobrecalentar el componente.

12. Principio de Funcionamiento

Un LED es un diodo semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa que excede su voltaje de 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 (Al, In, Ga, P) determina la energía de la banda prohibida y, por tanto, la longitud de onda (color) de la luz emitida. Una lente de epoxi difusa encapsula el chip semiconductor, proporcionando protección mecánica, dando forma al haz de salida de luz y mejorando la extracción de luz.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en los LED indicadores es hacia una mayor eficiencia y miniaturización. Si bien los encapsulados PTH como esta lámpara de 3.1mm siguen siendo populares por su robustez y facilidad de montaje manual, los LED de montaje superficial (SMD) están dominando los nuevos diseños debido a su menor tamaño, idoneidad para el montaje automatizado pick-and-place y su perfil más bajo. Sin embargo, los LED PTH mantienen ventajas en aplicaciones que requieren alto brillo en un solo punto, disipación de calor superior a través de las patillas o donde la resistencia mecánica para el montaje en el panel frontal es crítica. La tecnología subyacente del material AlInGaP continúa optimizándose para eficiencia y fiabilidad.