Lámpara LED de Montaje Pasante 3.1mm Rojo Súper 639nm - 2.4V 20mA - 400mcd - Hoja de Datos en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de una lámpara LED de alto rendimiento y 3.1mm de diámetro para montaje pasante. El dispositivo utiliza tecnología AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para producir una salida de luz Rojo Súper. Está diseñado para aplicaciones de indicación e iluminación de propósito general en diversos equipos electrónicos, ofreciendo un equilibrio entre alta intensidad luminosa, bajo consumo de energía y funcionamiento fiable.

Las ventajas principales de este LED incluyen su alta eficiencia, que permite una salida brillante con corrientes de excitación relativamente bajas, haciéndolo compatible con circuitos integrados. Su versátil encapsulado permite un montaje directo en placas de circuito impreso (PCB) o paneles. Los mercados objetivo principales son la electrónica de consumo, los controles industriales, los dispositivos de comunicación y el equipamiento de oficina donde se requieren indicadores visuales claros y fiables.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los límites operativos del dispositivo están definidos para garantizar su fiabilidad a largo plazo. La disipación máxima de potencia continua es de 75 mW a una temperatura ambiente (T_A) de 25°C. La corriente directa continua no debe superar los 30 mA. Para operación pulsada, se permite una corriente directa de pico de 90 mA bajo condiciones específicas: un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1ms. La tensión inversa máxima es de 5 V. Los rangos de temperatura de operación y almacenamiento son de -40°C a +100°C. Para la soldadura, los terminales pueden soportar 260°C durante 5 segundos cuando se mide a 1.6mm del cuerpo del LED. Se aplica un factor de reducción de 0.4 mA/°C para la corriente directa por encima de los 50°C de temperatura ambiente.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Los parámetros clave de rendimiento se miden a T_A=25°C e I_F=20mA. La intensidad luminosa (I_V) tiene un valor típico de 400 milicandelas (mcd), con un mínimo de 140 mcd. La distribución de la luz se caracteriza por un ángulo de visión de 45 grados (2θ_1/2), definido como el ángulo fuera del eje donde la intensidad cae a la mitad de su valor axial.

Las características espectrales incluyen una longitud de onda de emisión pico (λ_P) de 639 nm y una longitud de onda dominante (λ_d) de 631 nm, que define el color percibido. El ancho medio espectral (Δλ) es de 20 nm. Eléctricamente, la tensión directa (V_F) mide típicamente 2.4 V, con un máximo de 2.4 V a 20mA. La corriente inversa (I_R) es un máximo de 100 µA a 5 V de polarización inversa, y la capacitancia de unión (C) es de 40 pF medida a 0V y 1MHz.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en las aplicaciones, los LEDs se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La intensidad luminosa se clasifica en lotes denotados por códigos de dos letras. Por ejemplo, el lote 'GH' cubre intensidades de 140 mcd a 240 mcd, 'JK' de 240 mcd a 400 mcd, y 'LM' de 400 mcd a 680 mcd, todos medidos a 20mA. Se aplica una tolerancia de ±15% a cada límite de lote. El código de lote específico se marca en cada bolsa de empaque para su trazabilidad.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

La longitud de onda dominante, que define el punto de color, también se clasifica en lotes. Códigos como H29 a H33 representan rangos específicos de longitud de onda en nanómetros (ej., H31: 629.0 – 633.0 nm). La tolerancia para cada límite de lote es de ±1 nm. Esta clasificación precisa permite a los diseñadores seleccionar LEDs con una consistencia de color muy ajustada para sus proyectos.

4. Análisis de las Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas de rendimiento típicas que son cruciales para el análisis de diseño. Estas curvas, trazadas frente a la temperatura ambiente salvo que se indique lo contrario, representan visualmente la relación entre parámetros clave. Aunque los gráficos específicos no se reproducen en el texto, típicamente incluyen:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa:Muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, a menudo de forma no lineal, destacando el punto de eficiencia.
• Tensión Directa vs. Corriente Directa:Ilustra la característica I-V del diodo, esencial para calcular los valores de la resistencia en serie y la disipación de potencia.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra la reducción térmica de la salida de luz, lo cual es crítico para aplicaciones en entornos de alta temperatura.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, que muestra la concentración de la salida de luz alrededor del pico de 639 nm y el ancho medio de 20 nm.

Estas curvas permiten a los ingenieros predecir el comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar (diferentes corrientes, temperaturas) y son fundamentales para un diseño de circuito robusto.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El LED está alojado en un encapsulado redondo de 3.1mm de diámetro con una lente transparente. Las notas dimensionales clave incluyen: todas las dimensiones están en milímetros (con equivalentes en pulgadas), con una tolerancia estándar de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario. La resina bajo la brida puede sobresalir hasta 1.0mm como máximo. El espaciado de los terminales se mide en el punto donde estos emergen del cuerpo del encapsulado. Un dibujo dimensional detallado mostraría típicamente el diámetro del cuerpo, la forma de la lente, la longitud y el diámetro de los terminales, lo cual es crítico para el diseño de la huella en el PCB y el tamaño del corte en el panel.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Formado de Terminales

Si es necesario doblar los terminales, esto debe hacerse antes de soldar y a temperatura ambiente normal. La curvatura debe realizarse en un punto al menos a 3mm de la base de la lente del LED. Es crucial que la base del marco de los terminales en sí no se utilice como punto de apoyo durante el doblado, ya que esto puede tensionar la unión interna del chip.

6.2 Parámetros de Soldadura

Debe mantenerse una distancia mínima de 2mm entre la base de la lente y el punto de soldadura. La lente nunca debe sumergirse en el estaño. Las condiciones recomendadas son:

• Soldadura Manual (con Cautín):Temperatura máxima 300°C, tiempo máximo 3 segundos por terminal (una sola vez).
• Soldadura por Ola:Temperatura máxima de precalentamiento 100°C durante un máximo de 60 segundos. Temperatura máxima de la ola de estaño 260°C con un tiempo de contacto máximo de 10 segundos.

Exceder estos límites de temperatura o tiempo puede causar deformación de la lente o fallo catastrófico del LED.

6.3 Almacenamiento y Manipulación

Para almacenamiento a largo plazo fuera del embalaje original, se recomienda colocar los LEDs en un recipiente sellado con desecante o en un ambiente de nitrógeno. Los componentes fuera de su embalaje original deberían usarse idealmente dentro de los tres meses. El entorno de almacenamiento no debe superar los 30°C y el 70% de humedad relativa. Para la limpieza, solo deben usarse disolventes a base de alcohol como el alcohol isopropílico.

7. Información de Empaquetado y Pedido

La especificación de empaquetado estándar es escalonada: 1000, 500 o 250 piezas por bolsa antiestática. Diez de estas bolsas se colocan en una caja interior, totalizando 10,000 piezas. Ocho cajas interiores se empaquetan luego en una caja maestra exterior, resultando en una cantidad de envío estándar de 80,000 piezas por lote. Se indica que dentro de un lote de envío, solo el paquete final puede contener una cantidad no completa. El número de parte específico listado es LTL1CHKRKNN.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Los LEDs son dispositivos excitados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme cuando se conectan múltiples LEDs en paralelo, se recomienda encarecidamente utilizar una resistencia limitadora de corriente individual en serie con cada LED. La alternativa, conectar múltiples LEDs en paralelo directamente a una sola resistencia (Circuito B en la hoja de datos), no es recomendable porque pequeñas variaciones en la característica de tensión directa (V_F) de cada LED pueden causar diferencias significativas en el reparto de corriente y, en consecuencia, en el brillo percibido.

8.2 Protección contra ESD (Descarga Electroestática)

Este LED es susceptible a daños por descarga electrostática. Debe implementarse un programa integral de control ESD durante la manipulación y el montaje. Esto incluye: usar pulseras o guanti antiestáticos conectados a tierra; asegurar que todo el equipo, las estaciones de trabajo y los estantes de almacenamiento estén correctamente conectados a tierra; y emplear ionizadores para neutralizar la carga estática que pueda acumularse en la superficie de la lente de plástico debido a la fricción por manipulación.

8.3 Alcance de la Aplicación y Precauciones

Este LED está destinado a equipos electrónicos ordinarios. Para aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional donde un fallo podría poner en peligro vidas o la salud (ej., aviación, dispositivos médicos, sistemas de seguridad críticos), es necesaria una consulta y calificación específicas antes de su uso.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como los LEDs rojos estándar de GaAsP (Fosfuro de Arsénico y Galio), este LED Rojo Súper basado en AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor. Esto significa que puede lograr una salida de luz mucho mayor (medida en mcd) para la misma corriente de excitación de 20mA, o puede proporcionar un brillo similar con una corriente más baja, reduciendo el consumo total de energía del sistema. El diámetro de 3.1mm es un estándar común de la industria, que garantiza una amplia compatibilidad con diseños de PCB existentes y cortes en paneles diseñados para LEDs de tamaño "T-1". La lente transparente, a diferencia de una lente difusa, proporciona la máxima intensidad luminosa axial posible, haciéndola adecuada para aplicaciones que requieren un punto de luz brillante y enfocado.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

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

R: No. Con una V_Ftípica de 2.4V, conectarlo directamente a 5V haría que fluyera una corriente excesiva, destruyendo el LED. Siempre debe usarse una resistencia en serie para limitar la corriente al valor deseado (ej., 20mA). El valor de la resistencia se calcula como R = (V_{de alimentación}- V_F) / I_F.

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

R: La longitud de onda pico (λ_P) es la única longitud de onda donde la salida espectral es físicamente más fuerte (639 nm aquí). La longitud de onda dominante (λ_d) es un valor calculado (631 nm aquí) derivado de las coordenadas de color en el diagrama de cromaticidad CIE; representa la única longitud de onda de luz espectral pura que sería percibida por el ojo humano como del mismo color que la salida mixta del LED.

P: ¿Cómo interpreto el ángulo de visión?

R: Un ángulo de visión de 45 grados (2θ_1/2= 45°) significa que el punto de media intensidad está a 22.5 grados del eje central. La luz es visible más allá de este ángulo pero con menor intensidad. Esto define el ancho del haz del LED.

11. Ejemplos Prácticos de Diseño y Uso

Ejemplo 1: Indicador de Estado en una Fuente de Alimentación.Un solo LED con una resistencia en serie puede indicar "encendido". Usando la V_Ftípica de 2.4V y una I_Fdeseada de 20mA desde un riel de 12V, el valor de la resistencia sería (12V - 2.4V) / 0.02A = 480 Ohmios. Una resistencia estándar de 470 Ohmios o 510 Ohmios sería adecuada. La potencia disipada en la resistencia es (12V-2.4V)*0.02A = 0.192W, por lo que una resistencia de 1/4 de vatio es suficiente.

Ejemplo 2: Pantalla de Gráfico de Barras con Múltiples LEDs.Para un gráfico de barras de 10 segmentos, el diseño recomendado es usar 10 resistencias limitadoras de corriente separadas, cada una conectada en serie con su propio LED. Todos los pares LED-resistencia se conectan luego en paralelo a la fuente de tensión de excitación. Esto garantiza que cada LED reciba la corriente correcta independientemente de las pequeñas variaciones de V_F, asegurando un brillo uniforme de los segmentos.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este LED es un diodo semiconductor basado en materiales AlInGaP. Cuando se aplica una tensión directa que excede el potencial de unión del diodo (aproximadamente 2.0-2.4V), los electrones y los huecos se inyectan en la región activa desde los materiales tipo n y tipo p, respectivamente. Estos portadores de carga se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la red cristalina de AlInGaP determina la energía de la banda prohibida, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, en el espectro rojo alrededor de 639 nm. La lente epoxi transparente encapsula el chip semiconductor, proporciona protección mecánica y da forma al patrón de salida de luz.

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de los materiales AlInGaP representó un avance significativo sobre las tecnologías anteriores de LEDs rojos, ofreciendo una eficiencia y brillo enormemente mejorados. La tendencia general en los LEDs indicadores continúa hacia una mayor eficiencia (más salida de luz por vatio de entrada eléctrica), lo que permite un menor consumo de energía y una reducción de la generación de calor en los productos finales. También existe un impulso hacia tolerancias de clasificación más ajustadas tanto para el color como para la intensidad para satisfacer las demandas de aplicaciones que requieren una alta consistencia visual, como las pantallas a color completas y los cuadros de instrumentos automotrices. Si bien los encapsulados de dispositivo de montaje superficial (SMD) dominan los nuevos diseños para la miniaturización, los LEDs de montaje pasante como este siguen siendo relevantes para prototipos, reparaciones, sistemas heredados y aplicaciones donde se prioriza la robustez mecánica y la facilidad de soldadura manual.