Hoja de Datos Técnica del LED LTL42FKGD - 5mm de Diámetro - 2.6V de Tensión Directa - Color Verde - 81mW de Potencia - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTL42FKGD es un LED de montaje pasante diseñado para indicación de estado e iluminación en una amplia gama de aplicaciones electrónicas. Cuenta con un encapsulado de 5mm de diámetro con una lente difusa verde, proporcionando un amplio ángulo de visión y una distribución de luz uniforme. El dispositivo utiliza tecnología semiconductor AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para su emisor, conocida por su alta eficiencia y buena pureza de color en el espectro verde. Este LED está construido para ser libre de plomo y cumple plenamente con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), lo que lo hace adecuado para los requisitos de fabricación electrónica moderna.

1.1 Ventajas Principales

• Alta Salida Luminosa:Proporciona una intensidad luminosa típica de 240 mcd con una corriente de accionamiento estándar de 20mA, garantizando una visibilidad brillante y clara.
• Eficiencia Energética:Presenta un bajo consumo de energía con una tensión directa típica de 2.6V, contribuyendo al ahorro energético general del sistema.
• Flexibilidad de Diseño:Disponible en un encapsulado pasante estándar de 5mm, permitiendo un montaje versátil en placas de circuito impreso (PCB) o paneles. El amplio ángulo de visión de 60 grados asegura una buena visibilidad desde varios ángulos.
• Compatibilidad:El bajo requisito de corriente lo hace compatible con salidas de circuitos integrados (CI) sin necesidad de circuitos de accionamiento complejos en muchas aplicaciones.
• Fiabilidad:Diseñado para un rango de temperatura de funcionamiento de -40°C a +85°C, adecuado para su uso en diversas condiciones ambientales.

1.2 Aplicaciones Objetivo

Este LED está diseñado para una amplia aplicabilidad en múltiples industrias. Su función principal es la indicación de estado, pero su brillo también permite una iluminación limitada de área. Los sectores de aplicación clave incluyen:

• Equipos de Comunicación:Luces indicadoras de alimentación, actividad de red y estado del sistema en routers, switches y módems.
• Periféricos de Computadora:Indicadores de alimentación y actividad en ordenadores de sobremesa, portátiles, discos duros externos y teclados.
• Electrónica de Consumo:Luces de estado en equipos de audio/vídeo, electrodomésticos, juguetes y dispositivos portátiles.
• Electrodomésticos:Indicadores operativos en lavadoras, microondas, hornos y otros electrodomésticos.
• Controles Industriales:Indicadores de panel para maquinaria, sistemas de control, equipos de prueba e instrumentación.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

La siguiente sección proporciona una interpretación detallada y objetiva de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos clave especificados para el LED LTL42FKGD. Comprender estos parámetros es crucial para un diseño de circuito adecuado y un funcionamiento fiable.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se recomienda operar en o cerca de estos límites, ya que afectará negativamente a la fiabilidad.

• Disipación de Potencia (Pd):81 mW máximo. Esta es la potencia total (Tensión Directa * Corriente Directa) que puede disiparse de forma segura como calor por el encapsulado del LED a una temperatura ambiente (TA) de 25°C.
• Corriente Directa en CC (IF):30 mA máximo de corriente continua. Superar este valor generará un calor excesivo, lo que conducirá a una depreciación acelerada del lumen y a un posible fallo catastrófico.
• Corriente Directa de Pico:60 mA máximo, pero solo bajo condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo del 10% o menos y un ancho de pulso de 10 microsegundos o menos. Esta especificación es relevante para destellos breves y de alta intensidad.
• Derating:La corriente directa máxima permitida en CC debe reducirse linealmente en 0.57 mA por cada grado Celsius que la temperatura ambiente supere los 50°C. Esta es una consideración de diseño crítica para entornos de alta temperatura.
• Temperatura de Funcionamiento y Almacenamiento:El dispositivo puede funcionar desde -40°C hasta +85°C y puede almacenarse desde -40°C hasta +100°C.
• Temperatura de Soldadura de las Patillas:260°C durante un máximo de 5 segundos, medidos a 2.0mm (0.079 pulgadas) del cuerpo del LED. Esto define la ventana de proceso para la soldadura manual o por ola.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos en condiciones de prueba estándar (TA=25°C). Los diseñadores deben utilizar los valores típicos o máximos según corresponda para sus márgenes de diseño.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 85 mcd hasta un máximo de 400 mcd con IF=20mA, con un valor típico de 240 mcd. El valor real para una unidad específica está determinado por su código de bin (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 del bin.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):60 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor medido en el eje central (0 grados). Un ángulo de 60 grados proporciona un buen equilibrio entre brillo enfocado y amplia visibilidad.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λP):574 nm. Esta es la longitud de onda a la que la distribución espectral de potencia de la luz emitida está en su máximo.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Varía de 563 nm a 573 nm, definiendo el color verde percibido del LED. Se deriva de las coordenadas de cromaticidad CIE y representa la longitud de onda única que mejor coincide con el color del LED.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):20 nm. Esto indica la pureza espectral; un valor más pequeño significa una luz más monocromática (color puro). Un ancho de 20nm es típico para los LED verdes AlInGaP.
• Tensión Directa (VF):2.6V típico con IF=20mA, con un máximo de 2.6V. El mínimo es 2.1V. Este parámetro tiene una distribución; los diseñadores deben tener en cuenta la VF máxima al calcular los valores de la resistencia en serie para garantizar una limitación de corriente adecuada.
• Corriente Inversa (IR):100 μA máximo cuando se aplica una tensión inversa (VR) de 5V.Nota Importante:Este LED no está diseñado para funcionamiento en polarización inversa. Esta condición de prueba es solo para caracterización. Aplicar una tensión inversa continua puede dañar el dispositivo.

3. Especificación del Sistema de Binning

Para garantizar la consistencia en brillo y color en aplicaciones de producción, los LED se clasifican en bins de rendimiento. El LTL42FKGD utiliza un sistema de binning bidimensional.

3.1 Binning de Intensidad Luminosa

Las unidades se clasifican en función de su intensidad luminosa medida a 20mA. El código de bin está marcado en el embalaje.

• Bin EF:85 mcd (Mín) a 140 mcd (Máx)
• Bin GH:140 mcd (Mín) a 240 mcd (Máx)
• Bin JK:240 mcd (Mín) a 400 mcd (Máx)

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

3.2 Binning de Longitud de Onda Dominante

Las unidades también se clasifican por su longitud de onda dominante, que se correlaciona directamente con el tono de verde.

• Bin H05:563.0 nm (Mín) a 566.0 nm (Máx)
• Bin H06:566.0 nm (Mín) a 568.0 nm (Máx)
• Bin H07:568.0 nm (Mín) a 570.0 nm (Máx)
• Bin H08:570.0 nm (Mín) a 573.0 nm (Máx)

La tolerancia en cada límite de bin es de ±1 nm.

Un pedido completo de producto se especificará con un código de bin de intensidad (ej., GH) y un código de bin de longitud de onda (ej., H07) para garantizar tanto la consistencia de brillo como de color dentro del lote.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque se hace referencia a datos gráficos específicos en la hoja de datos, las relaciones típicas entre los parámetros clave se describen a continuación. Estas curvas son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar.

4.1 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V)

El LED exhibe una característica I-V no lineal típica de un diodo. La tensión directa (VF) tiene un coeficiente de temperatura positivo, lo que significa que disminuye ligeramente a medida que aumenta la temperatura de unión para una corriente dada. La curva muestra que la tensión umbral (donde la corriente comienza a fluir significativamente) está alrededor de 1.8V a 2.0V para los LED verdes AlInGaP, subiendo al valor típico de 2.6V a 20mA.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La salida de luz (intensidad luminosa) es aproximadamente proporcional a la corriente directa en el rango de funcionamiento normal (ej., hasta 30mA). Sin embargo, la eficiencia (lúmenes por vatio) puede alcanzar su punto máximo a una corriente inferior a la especificación máxima. Accionar el LED a corrientes más altas aumenta la salida pero también genera más calor, lo que puede reducir la eficiencia y la fiabilidad a largo plazo.

4.3 Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente

La salida de luz de un LED disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. Aunque el material AlInGaP es más estable térmicamente que otros tipos de LED, se espera una reducción de la salida a medida que la temperatura ambiente se acerca al límite máximo de funcionamiento. Por eso la gestión térmica (ej., no exceder las especificaciones de corriente) es importante para mantener un brillo consistente.

4.4 Distribución Espectral

La curva de salida espectral se centra alrededor de la longitud de onda de pico de 574 nm con un ancho medio característico de 20 nm. La longitud de onda dominante (λd), que define el punto de color, se calcula a partir de este espectro. La curva tiene generalmente una forma gaussiana.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones de Contorno

El LED cumple con las dimensiones estándar del encapsulado redondo pasante de 5mm. Las especificaciones mecánicas clave incluyen:

• Diámetro de las patillas: Estándar 0.6mm.
• Separación de patillas: 2.54mm (0.1 pulgada) nominal, medido donde las patillas emergen del cuerpo del encapsulado.
• Diámetro del cuerpo: 5.0mm nominal.
• Altura total: Aproximadamente 8.6mm desde la parte inferior de las patillas hasta la parte superior de la lente abovedada, aunque esto puede variar ligeramente.
• Tolerancia: ±0.25mm en la mayoría de las dimensiones lineales a menos que se especifique lo contrario.
• La resina protuberante bajo la brida es un máximo de 1.0mm. Esto es importante para el diseño de la PCB para asegurar que el LED quede al ras de la placa.

5.2 Identificación de Polaridad

El LED tiene dos patillas axiales. La patilla más larga es el ánodo (positivo, A+), y la patilla más corta es el cátodo (negativo, K-). Además, el lado del cátodo en la brida del LED (el borde plano en la base de la lente) a menudo tiene una pequeña muesca o punto plano. Siempre verifique la polaridad antes de soldar para evitar una conexión inversa, que puede dañar el dispositivo.

6. Guías de Soldadura y Montaje

El manejo y soldadura adecuados son críticos para prevenir daños mecánicos o térmicos al LED.

6.1 Condiciones de Almacenamiento

Para almacenamiento a largo plazo, mantenga los LED en su embalaje original de barrera de humedad. El ambiente de almacenamiento recomendado es ≤30°C y ≤70% de humedad relativa. Si se retiran del embalaje original, utilice los LED dentro de los tres meses. Para almacenamiento prolongado fuera de la bolsa original, guárdelos en un recipiente sellado con desecante o en un desecador purgado con nitrógeno para evitar la absorción de humedad, que puede causar "popcorning" durante la soldadura.

6.2 Formado de Patillas

Si las patillas necesitan doblarse para el montaje, esto debe hacerseantesde soldar y a temperatura ambiente. Doble las patillas en un punto al menos a 3mm de la base de la lente del LED. No utilice el cuerpo del LED o el marco de las patillas como punto de apoyo. Aplique la fuerza mínima necesaria para evitar tensiones en las uniones internas de alambre.

6.3 Limpieza

Si se requiere limpieza después de soldar, utilice solo disolventes a base de alcohol como alcohol isopropílico (IPA). Evite la limpieza agresiva o ultrasónica que pueda dañar la lente de epoxi o la estructura interna.

6.4 Parámetros del Proceso de Soldadura

Soldadura Manual (Cautín):

• Temperatura Máxima del Cautín: 350°C
• Tiempo Máximo de Soldadura: 3 segundos por patilla
• Distancia Mínima desde la Base de la Lente: 2.0mm. La unión de soldadura no debe subir por la patilla más cerca de esto al cuerpo de plástico.
• No sumerja la lente en soldadura.

Soldadura por Ola:

• Temperatura Máxima de Precalentamiento: 100°C
• Tiempo Máximo de Precalentamiento: 60 segundos
• Temperatura Máxima de la Ola de Soldadura: 260°C
• Tiempo Máximo de Contacto: 5 segundos
• Posición de Inmersión Mínima: No más baja de 2mm desde la base de la lente de epoxi.

Nota Crítica:La soldadura por reflujo infrarrojo (IR) esno adecuadapara este producto LED pasante. La lente de epoxi no puede soportar las altas temperaturas de un perfil de horno de reflujo. Una temperatura o tiempo de soldadura excesivos pueden causar deformación, agrietamiento o fallo interno de la lente.

7. Empaquetado e Información de Pedido

7.1 Especificación de Empaquetado

Los LED se empaquetan en bolsas antiestáticas para prevenir daños por ESD. La jerarquía de embalaje estándar es:

1. Bolsa de Empaque:Contiene 1000, 500, 200 o 100 piezas. La bolsa está etiquetada con el número de pieza, cantidad y códigos de bin (Intensidad y Longitud de Onda).
2. Cartón Interior:Contiene 10 bolsas de empaque. La cantidad total por cartón interior es típicamente de 10,000 piezas (cuando se usan bolsas de 1000 piezas).
3. Cartón Maestro/Exterior:Contiene 8 cartones interiores. La cantidad total por cartón maestro es típicamente de 80,000 piezas.

Para lotes de envío, solo el paquete final puede contener una cantidad no completa.

8. Recomendaciones de Diseño de Aplicación

8.1 Diseño del Circuito de Accionamiento

Un LED es un dispositivo accionado por corriente. Su brillo se controla mediante la corriente directa (IF), no la tensión. El elemento de diseño más crítico es la resistencia limitadora de corriente.

Circuito Recomendado (Circuito A):Utilice una resistencia en serie para cada LED. El valor de la resistencia (R) se calcula usando la Ley de Ohm: R = (Vsupply - VF_LED) / IF. Utilice la VF máxima de la hoja de datos (2.6V) para un diseño conservador que asegure que la corriente nunca exceda la IF deseada incluso con variaciones entre LED.

Ejemplo:Para una alimentación de 5V y un objetivo IF de 20mA: R = (5V - 2.6V) / 0.020A = 120 Ohmios. Se elegiría el valor estándar más cercano (ej., 120Ω o 150Ω), y su potencia nominal debe ser suficiente (P = I²R).

Circuito a Evitar (Circuito B):No conecte múltiples LED directamente en paralelo desde una sola resistencia limitadora de corriente. Pequeñas variaciones en la característica de tensión directa (VF) entre LED individuales causarán un desequilibrio severo de corriente. Un LED con una VF ligeramente inferior consumirá una cantidad desproporcionadamente mayor de corriente, lo que conducirá a un brillo desigual y a una posible sobrecarga de ese LED.

8.2 Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

El LED es sensible a las descargas electrostáticas. Se deben seguir las precauciones estándar de ESD durante el manejo y montaje:

• Los operadores deben usar pulseras conectadas a tierra o guantes antiestáticos.
• Todos los puestos de trabajo, herramientas y equipos deben estar correctamente conectados a tierra.
• Utilice alfombras conductoras o disipativas en las superficies de trabajo.
• Almacene y transporte los LED en embalaje protector contra ESD.
• Considere usar un ionizador para neutralizar las cargas estáticas que puedan acumularse en la lente de plástico durante el manejo.

8.3 Consideraciones Térmicas

Aunque este es un dispositivo de baja potencia, la gestión térmica sigue siendo importante para la longevidad. No exceda los valores máximos absolutos de disipación de potencia y corriente directa. Adhiérase a la curva de derating por encima de 50°C ambiente. Asegure un espaciado adecuado entre LED en una PCB para permitir la disipación de calor y evitar crear puntos calientes locales.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTL42FKGD, como un LED verde AlInGaP estándar de 5mm, ocupa una posición bien establecida en el mercado. Sus diferenciadores clave están definidos por sus bins de rendimiento específicos.

• vs. LED Verdes de Menor Brillo:Las unidades clasificadas en el rango JK (240-400 mcd) ofrecen una intensidad luminosa significativamente mayor que los LED verdes genéricos de "brillo estándar", lo que los hace adecuados para aplicaciones que requieren alta visibilidad o que se usan detrás de lentes/difusores ligeramente tintados.
• vs. Otras Tecnologías Verdes:En comparación con los antiguos LED verdes de Fosfuro de Galio (GaP), la tecnología AlInGaP proporciona mayor eficiencia y un color verde más saturado y "verdadero" (longitud de onda dominante en el rango 560-570nm vs. 555nm para GaP).
• vs. LED "Verdes" Basados en Azul/Amarillo:Algunos LED blancos o verdes utilizan un chip azul con un fósforo amarillo, lo que puede tener una calidad espectral diferente (espectro más amplio) y potencialmente una pureza de color menor que un LED verde AlInGaP de emisión directa.
• Ventaja Principal:Su principal ventaja es una combinación de fiabilidad probada, facilidad de uso (pasante), buena eficiencia y la disponibilidad de un binning estricto de brillo y color para una apariencia consistente en series de producción.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Puedo accionar este LED directamente desde un pin de microcontrolador de 3.3V o 5V?

R: No, no directamente. Aunque la tensión directa (~2.6V) es menor que estos voltajes de alimentación, un LED debe tener limitación de corriente. Conectarlo directamente intentaría extraer una corriente excesiva, pudiendo dañar tanto el LED como el pin del microcontrolador. Utilice siempre una resistencia en serie como se describe en la Sección 8.1.

P2: ¿Qué valor de resistencia debo usar para una alimentación de 12V?

R: Usando la fórmula R = (12V - 2.6V) / 0.020A = 470 Ohmios. La potencia disipada en la resistencia es P = (0.020A)² * 470Ω = 0.188W, por lo que una resistencia estándar de 1/4W (0.25W) es suficiente. Una resistencia de 470Ω o 560Ω sería apropiada.

P3: ¿Por qué se lista una tensión directa mínima (2.1V)?

R: La tensión directa tiene una distribución entre las unidades de producción debido a ligeras variaciones en el material semiconductor y el proceso de fabricación. El mínimo de 2.1V es el extremo inferior de esta distribución. Diseñar con el valor típico o máximo asegura que el circuito funcione correctamente para todas las unidades.

P4: ¿Puedo usar este LED en exteriores?

R: La hoja de datos indica que es bueno para señales interiores y exteriores. El rango de temperatura de funcionamiento (-40°C a +85°C) soporta el uso en exteriores. Sin embargo, para una exposición prolongada directa a la intemperie, considere protección adicional (recubrimiento conformado en la PCB, un recinto sellado) ya que la lente de epoxi puede degradarse por la exposición prolongada a los rayos UV o la entrada de humedad a lo largo de muchos años.

P5: ¿Cómo interpreto los códigos de bin al hacer un pedido?

R: Debe especificar tanto un Bin de Intensidad (ej., GH) como un Bin de Longitud de Onda (ej., H07) para obtener un lote consistente. Si no especifica, puede recibir una mezcla, lo que conducirá a diferencias visibles de brillo y color en su producto. Para la mayoría de las aplicaciones, especificar los bins medios (GH para intensidad, H06/H07 para longitud de onda) es una buena práctica.

11. Ejemplos Prácticos de Aplicación

Ejemplo 1: Panel Indicador de Estado Multicanal

En una caja de control industrial, se utilizan diez LED LTL42FKGD (clasificados GH/H07) en un panel frontal para indicar el estado de diez sensores diferentes o estados de máquina. Cada LED es accionado por una salida separada de un CI buffer lógico de 5V (ej., 74HC244). Se coloca una única resistencia de 120Ω en serie con cada LED. El binning consistente asegura que las diez luces tengan un color verde uniforme y un brillo muy similar, proporcionando una apariencia profesional. El amplio ángulo de visión de 60 grados permite ver el estado desde varias posiciones del operador.

Ejemplo 2: Retroiluminación para un Interruptor de Membrana

Un solo LED LTL42FKGD (clasificado JK para mayor brillo) se coloca detrás de un icono translúcido en un teclado de membrana. Es accionado por un pin GPIO de un microcontrolador a través de una resistencia de 150Ω desde una alimentación de 3.3V. La lente difusa del LED ayuda a crear una iluminación uniforme bajo el icono. El bajo requisito de corriente (~13mA calculado: (3.3V-2.6V)/150Ω) está bien dentro de la capacidad del pin GPIO, simplificando el diseño.

12. Principio de Funcionamiento

El LTL42FKGD es una fuente de luz semiconductor basada en una unión p-n formada por materiales AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio). Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral del diodo, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa (la unión). Cuando estos portadores de carga (electrones y huecos) se recombinan, liberan energía en forma de fotones (partículas de luz). La composición específica de la aleación AlInGaP determina la energía de la banda prohibida del semiconductor, que dicta directamente la longitud de onda (color) de los fotones emitidos—en este caso, luz verde con una longitud de onda dominante alrededor de 570 nm. La lente de epoxi sirve para proteger el chip semiconductor, dar forma al haz de salida de luz (creando el ángulo de visión de 60 grados) y difundir la luz para suavizar su apariencia.

13. Tendencias Tecnológicas

Los LED pasantes como el LTL42FKGD representan una tecnología madura y altamente fiable. La tendencia general en la industria LED es hacia encapsulados de montaje superficial (SMD) (ej., 0603, 0805, 3528) para la mayoría de los nuevos diseños debido a su menor tamaño, idoneidad para el montaje automatizado pick-and-place y su bajo perfil. Sin embargo, los LED pasantes mantienen una relevancia significativa en varias áreas: para prototipos y uso de aficionados debido a la facilidad de soldadura manual; en aplicaciones que requieren una fiabilidad muy alta y una conexión mecánica robusta (resistente a vibraciones); para montaje en panel donde las patillas pueden fijarse directamente a un chasis; y en entornos educativos. La tecnología en sí misma continúa viendo mejoras incrementales en eficiencia (más salida de luz por vatio) y consistencia de color a través de procesos avanzados de crecimiento epitaxial y binning, incluso dentro de formatos de encapsulado establecidos como la lámpara de 5mm.