Hoja de Datos del LED Naranja LTL403FDBK - Lámpara de Montaje Pasante - Redondo 5mm - 2.4V - 20mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTL403FDBK es una lámpara LED de montaje pasante diseñada para aplicaciones de indicación de propósito general. Utiliza un material semiconductor de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para producir una salida de luz naranja. Este dispositivo se caracteriza por su fiabilidad de estado sólido, su larga vida operativa y su compatibilidad con los niveles de excitación de circuitos integrados, lo que lo hace adecuado para su uso como indicador de nivel o luz de estado en diversos equipos electrónicos.

El producto se fabrica como un componente libre de plomo (Pb) y cumple con la directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas). Su encapsulado principal es el formato estándar redondo de 5mm con lente transparente, que proporciona un amplio ángulo de visión para una buena visibilidad desde múltiples direcciones.

1.1 Ventajas Principales

• Cumplimiento Ambiental:Construcción libre de plomo y conforme a RoHS.
• Alta Fiabilidad:El diseño de estado sólido garantiza una larga vida operativa y durabilidad.
• Facilidad de Integración:Compatible con los niveles lógicos estándar de CI, simplificando el diseño del circuito.
• Rendimiento Óptico:La lente transparente proporciona una buena salida de luz y un ángulo de visión definido.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Especificaciones Máximas Absolutas

Estas especificaciones definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.

• Disipación de Potencia (P_D):72 mW máximo. Es la potencia total que el dispositivo puede disipar de forma segura en forma de calor.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):60 mA máximo, en condiciones de pulso (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms).
• Corriente Directa en CC (I_F):20 mA máximo de corriente continua.
• Rango de Temperatura de Operación (T_A):-40°C a +85°C. El dispositivo está clasificado para entornos de temperatura industrial.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +100°C.
• Temperatura de Soldadura de los Terminales:260°C durante 5 segundos, medido a 2.0 mm del cuerpo del LED.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se especifican a una temperatura ambiente (T_A) de 25°C y una corriente directa (I_F) de 10 mA, salvo que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (I_v):50 mcd (Mín), 140 mcd (Típ), 240 mcd (Máx). Es el brillo percibido del LED. La garantía incluye una tolerancia de ±15%.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):40 grados (Típico). Es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor axial (en el eje).
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_p):611 nm (Típico). Es la longitud de onda a la que la salida espectral es más fuerte.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):598.0 nm (Mín), 605.0 nm (Típ), 613.5 nm (Máx). Es la longitud de onda única que define el color percibido del LED, derivada del diagrama de cromaticidad CIE.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):17 nm (Típico). Indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida.
• Tensión Directa (V_F):1.9 V (Mín), 2.4 V (Típ). La caída de tensión en el LED cuando conduce la corriente directa especificada.
• Corriente Inversa (I_R):100 μA máximo a una tensión inversa (V_R) de 5V. El dispositivo no está diseñado para operación inversa; este parámetro es solo para fines de prueba.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Los LED se clasifican en bins según parámetros ópticos clave para garantizar la consistencia dentro de una aplicación. La tolerancia de clasificación se aplica a los límites de cada bin.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Unidades: mcd @ 10mA. Tolerancia por límite de bin: ±15%.

• Bin CD:Mínimo 50 mcd, Máximo 85 mcd.
• Bin EF:Mínimo 85 mcd, Máximo 140 mcd.
• Bin GH:Mínimo 140 mcd, Máximo 240 mcd.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Unidades: nm @ 10mA. Tolerancia por límite de bin: ±1 nm.

• Bin H22:598.0 nm a 600.0 nm.
• Bin H23:600.0 nm a 603.0 nm.
• Bin H24:603.0 nm a 606.5 nm.
• Bin H25:606.5 nm a 610.0 nm.
• Bin H26:610.0 nm a 613.5 nm.

Esta clasificación permite a los diseñadores seleccionar LED con puntos de color muy específicos, lo cual es crítico para aplicaciones que requieren coincidencia de color o requisitos estéticos específicos.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas de rendimiento típicas que son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones variables. Si bien los gráficos específicos no se reproducen en el texto, sus implicaciones se analizan a continuación.

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

La característica I-V es no lineal, típica de un diodo. La tensión directa especificada (V_F) de 2.4V a 10mA es un parámetro de diseño clave. A medida que aumenta la corriente, V_Faumentará ligeramente debido a la resistencia en serie del semiconductor y los terminales. Esta curva es crucial para diseñar la resistencia limitadora de corriente en el circuito de excitación.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La intensidad luminosa es aproximadamente proporcional a la corriente directa dentro de un cierto rango. No se recomienda operar por encima de la corriente directa máxima absoluta en CC (20mA), ya que puede provocar una degradación acelerada, una vida útil reducida y una posible falla catastrófica. La relación puede volverse sub-lineal a corrientes muy altas debido a efectos de calentamiento.

4.3 Distribución Espectral

La curva de salida espectral muestra un pico alrededor de 611 nm (naranja) con un ancho medio típico de 17 nm. La longitud de onda dominante, utilizada para la clasificación, se calcula a partir de este espectro para definir el punto de color. El ancho de banda estrecho es característico de la tecnología AlInGaP, proporcionando una buena saturación de color.

4.4 Dependencia de la Temperatura

El rendimiento del LED es sensible a la temperatura. Típicamente, la tensión directa (V_F) tiene un coeficiente de temperatura negativo (disminuye al aumentar la temperatura), mientras que la intensidad luminosa disminuye al aumentar la temperatura de la unión. Operar dentro del rango de temperatura especificado es crítico para mantener el rendimiento y la fiabilidad.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo es un LED pasante redondo estándar de 5mm. Las notas dimensionales clave incluyen:

• Todas las dimensiones están en milímetros (se proporcionan pulgadas como referencia).
• La tolerancia estándar es de ±0.25mm (±0.010\") a menos que se especifique lo contrario.
• La protrusión máxima de la resina bajo la brida es de 1.0mm (0.04\").
• La separación entre terminales se mide en el punto donde emergen del cuerpo del encapsulado.

5.2 Identificación de Polaridad

Para los LED pasantes, el cátodo se identifica típicamente por un punto plano en el borde de la lente o por el terminal más corto. Se debe consultar la hoja de datos para la marca de polaridad específica de este número de parte. La polaridad correcta es esencial para el funcionamiento.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Formado de Terminales

• El doblado 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 durante el doblado.
• El formado de terminales debe hacerse a temperatura ambiente normal yantesdel proceso de soldadura.
• Durante el montaje en PCB, utilice la fuerza mínima de sujeción necesaria para evitar imponer un estrés mecánico excesivo en el encapsulado del LED.

6.2 Proceso de Soldadura

• Se debe mantener una distancia mínima de 2mm entre la base de la lente y el punto de soldadura.
• Se debe evitar sumergir la lente en el estaño.
• No se debe aplicar estrés externo a los terminales mientras el LED está a temperatura elevada por la soldadura.

Condiciones de Soldadura Recomendadas:

• Soldador de Estaño:Temperatura máxima 350°C, tiempo máximo 3 segundos (una sola vez).
• Soldadura por Ola:
  • Precalentamiento: Máximo 100°C hasta 60 segundos.
  • Ola de Estaño: Máximo 260°C hasta 5 segundos.

Nota Importante:La soldadura por reflujo infrarrojo (IR) no es un proceso adecuado para este tipo de lámpara LED pasante. Una temperatura o tiempo excesivos pueden causar deformación de la lente o falla del dispositivo.

7. Empaquetado e Información de Pedido

7.1 Especificación de Empaquetado

Los LED se empaquetan en múltiples niveles para manejo a granel:

• Paquete Primario:1000, 500, 200 o 100 piezas por bolsa de empaque.
• Cartón Interno:10 bolsas de empaque por cartón interno, totalizando 10,000 piezas.
• Cartón Externo:8 cartones internos por cartón externo, totalizando 80,000 piezas.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Uso Previsto y Limitaciones

Este LED está destinado a equipos electrónicos ordinarios, incluidos equipos de oficina, dispositivos de comunicación y aplicaciones domésticas. No está diseñado para aplicaciones donde se requiera una fiabilidad excepcional, particularmente donde una falla pueda poner en peligro la vida o la salud (por ejemplo, aviación, sistemas médicos, dispositivos de seguridad críticos). Se requiere consultar con el proveedor para tales aplicaciones de alta fiabilidad.

8.2 Diseño del Circuito de Excitación

Los LED son dispositivos operados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme cuando se conectan múltiples LED en paralelo, serecomienda encarecidamenteutilizar una resistencia limitadora de corriente individual en serie con cada LED (Modelo de Circuito A).

Evite conectar LED directamente en paralelo sin resistencias individuales (Modelo de Circuito B). Pequeñas variaciones en la característica de tensión directa (V_F) entre LED individuales pueden causar un desequilibrio significativo de corriente, lo que lleva a un brillo desigual y posible sobrecorriente en algunos dispositivos.

El valor de la resistencia en serie (R_s) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R_s= (V_{alimentación}- V_F) / I_F, donde V_Fes la tensión directa del LED (use el valor típico o máximo para margen de diseño) e I_Fes la corriente directa deseada (por ejemplo, 10mA).

8.3 Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

Los LED son susceptibles a daños por descargas electrostáticas. Las precauciones recomendadas incluyen:

• Use pulseras conductoras o guantes antiestáticos al manipular.
• Asegúrese de que todo el equipo, las estaciones de trabajo y los estantes de almacenamiento estén correctamente conectados a tierra.
• Use ionizadores para neutralizar la carga estática que pueda acumularse en la lente de plástico.

9. Almacenamiento y Manipulación

• Entorno de Almacenamiento:No debe exceder los 30°C y el 70% de humedad relativa.
• Vida Útil en Almacén:Los LED retirados de su empaque original deben usarse dentro de los tres meses.
• Almacenamiento a Largo Plazo:Para almacenamiento prolongado fuera del empaque original, almacene en un recipiente sellado con desecante o en un desecador purgado con nitrógeno.
• Limpieza:Si es necesario, limpie solo con solventes a base de alcohol como alcohol isopropílico.

10. Comparación y Consideraciones Técnicas

10.1 Tecnología de Material: AlInGaP

El uso de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) como material semiconductor activo ofrece ventajas para LED naranjas, rojos y amarillos. En comparación con tecnologías más antiguas, AlInGaP generalmente proporciona una mayor eficiencia luminosa, mejor estabilidad térmica y una vida operativa más larga. La longitud de onda pico de 611 nm y el ancho espectral estrecho son resultados directos de este sistema de materiales.

10.2 Montaje Pasante vs. Montaje Superficial

Este es un dispositivo de montaje pasante, lo que significa que está diseñado para insertarse en orificios metalizados en una PCB y soldarse en el lado opuesto. Esta tecnología ofrece una alta resistencia mecánica y a menudo se prefiere para prototipos, kits educativos o aplicaciones donde se anticipa montaje o reparación manual. Está siendo reemplazado cada vez más por encapsulados de Dispositivo de Montaje Superficial (SMD) en fabricación automatizada de alto volumen debido al tamaño más pequeño y perfil más bajo de los SMD.

11. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Puedo excitar este LED a 20mA continuamente?
R1: Sí, 20mA es la especificación de Corriente Directa Máxima Absoluta en CC. Para una operación confiable a largo plazo, es una práctica común reducir este valor. Operar en la condición de prueba típica de 10mA o ligeramente por encima (por ejemplo, 15-18mA) prolongará la vida útil y mejorará la estabilidad.

P2: ¿Por qué hay una tolerancia de ±15% en los límites de los bins de intensidad luminosa?
R2: Esto tiene en cuenta las variaciones del sistema de medición y garantiza que el proceso de clasificación sea prácticamente alcanzable. Significa que un LED etiquetado en el bin \"EF\" (85-140 mcd) podría medir tan bajo como 72.25 mcd o tan alto como 161 mcd en los extremos de la tolerancia. Los diseñadores deben tener en cuenta este rango en sus diseños ópticos.

P3: ¿Qué sucede si sueldo demasiado cerca del cuerpo del LED?
R3: El calor excesivo conducido por los terminales puede dañar las conexiones internas por alambre, degradar el chip semiconductor o derretir/deformar la lente de plástico. Esto puede causar una falla inmediata o reducir significativamente la vida útil del LED. Mantenga siempre la distancia mínima de 2mm.

P4: ¿Puedo usarlo para dispositivos alimentados por batería?
R4: Sí, su tensión directa típica de 2.4V a 10mA lo hace adecuado para funcionar con una pila de botón de 3V (como CR2032) o dos pilas AA/AAA en serie (3V). Una resistencia en serie es obligatoria para limitar la corriente del voltaje más alto de la batería.

12. Caso de Estudio de Diseño

Escenario:Diseñar un panel con cuatro indicadores de estado naranja para un producto de electrónica de consumo alimentado por una fuente de alimentación de 5V CC.

Pasos de Diseño:

1. Selección de Corriente:Elija una corriente directa (I_F) de 15mA para un buen equilibrio entre brillo y longevidad, muy por debajo del máximo de 20mA.
2. Referencia de Tensión:Use la tensión directa máxima (V_F) de la hoja de datos para un diseño conservador. Aunque la típica es 2.4V, usar un valor como 2.6V proporciona margen.
3. Cálculo de la Resistencia: R_s= (V_{alimentación}- V_F) / I_F= (5V - 2.6V) / 0.015A = 160 Ohmios. El valor estándar E24 más cercano es 160Ω o 150Ω.
4. Potencia Nominal de la Resistencia: P_R= I_F²* R_s= (0.015)²* 160 = 0.036W. Una resistencia estándar de 1/8W (0.125W) o 1/10W es más que suficiente.
5. Distribución del Circuito:Utilice cuatro circuitos independientes (LED + resistencia de 160Ω) conectados en paralelo a la línea de 5V. No conecte los cuatro LED a una sola resistencia compartida.
6. Diseño de la PCB:Asegúrese de que los orificios de montaje del LED mantengan la distancia de doblado de terminales de 3mm y que las almohadillas de soldadura estén colocadas a >2mm del contorno del cuerpo del LED en la PCB.

13. Principio de Operación

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores de unión p-n. Cuando se aplica una tensión directa que excede el potencial incorporado de la unión, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa donde se recombinan. En este LED específico de AlInGaP, la energía liberada durante esta recombinación electrón-hueco es principalmente en forma de fotones (luz) con una energía correspondiente a la parte naranja del espectro visible (~611 nm de longitud de onda). La lente epoxi transparente sirve para proteger el chip semiconductor, dar forma al haz de luz y mejorar la extracción de luz del material.

14. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en el empaquetado de LED es hacia factores de forma más pequeños y tecnología de montaje superficial (SMD) para el montaje automatizado. Sin embargo, los LED pasantes como el encapsulado redondo de 5mm siguen siendo relevantes para el mercado de aficionados, fines educativos, soporte de productos heredados y aplicaciones que requieren una resistencia de unión mecánica muy alta. Los avances en AlInGaP y materiales semiconductores III-V relacionados continúan impulsando los límites de la eficiencia (lúmenes por vatio) y la fiabilidad. Además, existe un desarrollo continuo en tecnologías convertidas por fósforo para lograr una gama más amplia de colores a partir de un solo material semiconductor, aunque para LED naranjas monocromáticos, el AlInGaP de emisión directa sigue siendo la tecnología dominante y más eficiente.