Hoja de Datos de LED SMD Rojo 1206 639nm - Paquete 3.2x1.6x1.1mm - Voltaje Directo 1.6-2.4V - Intensidad Luminosa 18-180mcd - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED de alto rendimiento, de montaje superficial AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) que emite luz roja. El dispositivo está diseñado para aplicaciones que requieren alto brillo y fiabilidad en una huella compacta y estándar de la industria de paquete 1206. Sus principales ventajas incluyen compatibilidad con equipos automáticos de pick-and-place y procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), lo que lo hace adecuado para fabricación en gran volumen.

El LED utiliza un chip semiconductor de AlInGaP, conocido por su alta eficiencia y estabilidad en la producción de longitudes de onda rojas, naranjas y amarillas. El material de la lente "Water Clear" proporciona un amplio ángulo de visión y ayuda a lograr la intensidad luminosa especificada. El producto cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

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

• Disipación de Potencia (Pd):62.5 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el paquete del LED puede disipar como calor sin exceder sus límites térmicos.
• Corriente Directa de Pico (I_F(peak)):60 mA. Esta es la corriente directa instantánea máxima permitida, típicamente especificada en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para evitar el sobrecalentamiento.
• Corriente Directa en CC (I_F):25 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para una operación confiable a largo plazo.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Rango de Temperatura de Operación (T_opr):-30°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente dentro del cual el LED funcionará de acuerdo con sus especificaciones.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +85°C.
• Condición de Soldadura Infrarroja:260°C durante 10 segundos. El perfil térmico máximo que el paquete puede soportar durante la soldadura por reflujo.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden en una condición de prueba estándar de Ta=25°C e I_F=20mA, a menos que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (I_V):18.0 - 180.0 mcd (milicandelas). La cantidad de luz visible emitida, medida en el eje. El amplio rango indica que se utiliza un sistema de clasificación (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor máximo (en el eje). Un amplio ángulo de 130° indica un patrón de emisión difuso, no enfocado, adecuado para iluminación de área.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):639 nm (típico). La longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):631 nm (típico a I_F=20mA). Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que mejor representa el color del LED, derivada del diagrama de cromaticidad CIE.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):20 nm (típico). El ancho de banda del espectro emitido medido a la mitad de la intensidad pico. Un valor de 20nm es característico de los LED rojos de AlInGaP.
• Voltaje Directo (V_F):1.60 - 2.40 V a I_F=20mA. La caída de voltaje a través del LED cuando está operando. La variación se debe a las tolerancias del proceso semiconductor.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (máx.) a V_R=5V. La pequeña corriente de fuga cuando el LED está polarizado inversamente.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

Para garantizar la consistencia en las aplicaciones, los LED se clasifican (binned) en función de parámetros clave. Este dispositivo se clasifica principalmente por Intensidad Luminosa.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La intensidad luminosa se categoriza en varios rangos (bins), cada uno con un valor mínimo y máximo. La tolerancia en cada bin es de +/-15%.

• Bin M:18.0 - 28.0 mcd
• Bin N:28.0 - 45.0 mcd
• Bin P:45.0 - 71.0 mcd
• Bin Q:71.0 - 112.0 mcd
• Bin R:112.0 - 180.0 mcd

Los diseñadores deben seleccionar el bin apropiado según sus requisitos de brillo. Usar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada LED (como se muestra en la sección de método de excitación) es crítico cuando se conectan múltiples LED en paralelo para garantizar un brillo uniforme, ya que las variaciones de V_Fpueden causar desequilibrio de corriente.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien en la hoja de datos se hacen referencias a gráficos específicos (ej., Fig.1, Fig.5), el comportamiento típico se puede describir en base a la tecnología.

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

El LED de AlInGaP exhibe una característica I-V típica de un diodo. El voltaje directo (V_F) tiene un coeficiente de temperatura negativo, lo que significa que disminuye ligeramente a medida que aumenta la temperatura de la unión. El rango especificado de V_Fde 1.6V a 2.4V a 20mA debe considerarse para el diseño de la fuente de alimentación.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La intensidad luminosa es aproximadamente proporcional a la corriente directa en el rango de operación normal (hasta la corriente directa en CC nominal de 25mA). Operar por encima de esta corriente conduce a una mayor generación de calor, caída de eficiencia y depreciación acelerada del lumen.

4.3 Dependencia de la Temperatura

La salida luminosa de los LED de AlInGaP disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esta característica es crucial para diseños donde el LED puede operar en temperaturas ambientales elevadas o donde la gestión térmica es un desafío. El rango de temperatura de operación de -30°C a +85°C define los límites para mantener el rendimiento especificado.

4.4 Distribución Espectral

El espectro de emisión está centrado alrededor de una longitud de onda pico de 639nm (típico) con un ancho medio de 20nm. La longitud de onda dominante (631nm) define el color rojo percibido. Este espectro es estable en el rango de corriente de operación y temperatura, lo cual es importante para aplicaciones críticas en color.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED está alojado en un paquete de montaje superficial estándar de la industria 1206. Las dimensiones clave (en milímetros) incluyen una longitud del cuerpo de aproximadamente 3.2mm, un ancho de 1.6mm y una altura de 1.1mm. Todas las tolerancias dimensionales son típicamente ±0.10mm a menos que se especifique lo contrario. El paquete cuenta con dos terminales de ánodo/cátodo para soldadura.

5.2 Identificación de Polaridad

El cátodo suele estar marcado, a menudo por un tinte verde en el lado correspondiente del paquete o una muesca en el cuerpo de plástico. La orientación correcta de la polaridad es esencial durante el diseño de PCB y el ensamblaje.

5.3 Diseño Sugerido de Pads de Soldadura

Se proporciona un patrón de pistas recomendado (diseño de pad de soldadura) para garantizar la formación adecuada de la junta de soldadura, la estabilidad mecánica y la disipación de calor durante el reflujo. Adherirse a este diseño ayuda a prevenir el efecto "tombstoning" (el componente se levanta por un extremo) y asegura una conexión eléctrica confiable.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El LED es compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR). Se proporciona un perfil sugerido, compatible con los estándares JEDEC para ensamblaje sin plomo (lead-free). Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento:150-200°C durante un máximo de 120 segundos para calentar gradualmente la placa y los componentes, activando el fundente y minimizando el choque térmico.
• Temperatura Pico:Máximo de 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquidus:El dispositivo debe estar expuesto a la temperatura pico durante un máximo de 10 segundos. El reflujo debe realizarse un máximo de dos veces.

El perfil debe caracterizarse para el diseño específico de PCB, componentes, pasta de soldadura y horno utilizados.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, utilice un soldador con control de temperatura ajustado a un máximo de 300°C. El tiempo de soldadura por terminal no debe exceder los 3 segundos, y esto debe hacerse solo una vez para evitar daños térmicos al paquete de plástico y al dado semiconductor.

6.3 Limpieza

Si se requiere limpieza después de la soldadura, use solo los solventes especificados. Sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto es aceptable. No use líquidos químicos no especificados, ya que pueden dañar la lente de epoxi o el paquete.

6.4 Almacenamiento y Manipulación

• Sensibilidad a ESD (Descarga Electroestática):Los LED son sensibles a la ESD. Se deben tomar precauciones adecuadas contra ESD durante la manipulación, incluido el uso de pulseras con conexión a tierra, tapetes antiestáticos y equipos con conexión a tierra.
• Sensibilidad a la Humedad:El paquete es sensible a la humedad. Cuando se almacena en su bolsa sellada a prueba de humedad original con desecante, tiene una vida útil de un año a ≤30°C y ≤90% HR. Una vez abierta la bolsa, los componentes deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% HR y, idealmente, someterse a reflujo dentro de una semana. Para un almacenamiento más prolongado fuera de la bolsa original, use un recipiente sellado con desecante. Los componentes almacenados abiertos por más de una semana deben secarse a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el efecto "popcorning" durante el reflujo.

7. Empaquetado y Pedido

Los LED se suministran en empaquetado estándar de la industria para ensamblaje automático.

• Cinta y Carrete:Los componentes se empaquetan en cinta portadora con relieve de 8mm de ancho en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro.
• Cantidad por Carrete:4000 piezas.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):500 piezas para cantidades restantes.
• Estándar de Empaquetado:Cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481. Los espacios vacíos en la cinta se sellan con una cinta de cubierta superior.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Los LED son dispositivos excitados por corriente. El método de excitación más confiable es usar una resistencia limitadora de corriente en serie para cada LED, especialmente cuando se conectan múltiples LED en paralelo. Esto compensa la variación natural en el voltaje directo (V_F) de un LED a otro, asegurando una corriente uniforme y, por lo tanto, un brillo uniforme en todos los dispositivos de la matriz. Excitar los LED con una fuente de corriente constante proporciona la salida óptica más estable.

8.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es relativamente baja (62.5mW máx.), un diseño térmico adecuado extiende la vida útil del LED y mantiene el brillo. Asegúrese de que la PCB tenga un área de cobre adecuada conectada a los pads del LED para actuar como disipador de calor, especialmente cuando se opera en o cerca de la corriente continua máxima. Evite operar en temperaturas ambientales en el límite superior del rango durante períodos prolongados.

8.3 Ámbito de Aplicación

Este LED es adecuado para equipos electrónicos generales que requieren indicadores de estado, retroiluminación o iluminación decorativa. Esto incluye aplicaciones en electrónica de consumo, equipos de oficina, dispositivos de comunicación y electrodomésticos. No está específicamente diseñado o calificado para aplicaciones donde una falla podría poner en peligro la vida o la seguridad (ej., aviación, soporte vital médico, control de tráfico crítico). Para tales aplicaciones, es necesaria la consulta con el fabricante para componentes especialmente calificados.

9. Comparación y Diferenciación Tecnológica

Este LED utiliza tecnología AlInGaP, que ofrece ventajas distintivas para la emisión roja/naranja/amarilla en comparación con otras tecnologías como AllnGaP en un sustrato absorbente o los LED más antiguos de GaAsP.

• Alta Eficiencia y Brillo:AlInGaP proporciona una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio eléctrico) que las tecnologías tradicionales, permitiendo el alto brillo (hasta 180mcd) en un paquete pequeño.
• Estabilidad del Color:El punto de color (longitud de onda dominante) de los LED de AlInGaP es más estable en los rangos de corriente de operación y temperatura, y a lo largo de la vida útil del dispositivo, en comparación con algunas alternativas.
• Amplio Ángulo de Visión:El ángulo de visión de 130° con una lente "Water Clear" ofrece una iluminación amplia y uniforme en comparación con lentes enfocadas o de ángulo estrecho.
• Compatibilidad con Montaje Superficial:El paquete 1206 y la compatibilidad con reflujo IR representan una solución moderna y fabricable en comparación con los LED de orificio pasante.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

10.1 ¿Qué valor de resistencia debo usar?

El valor de la resistencia en serie (R_s) se calcula usando la Ley de Ohm: R_s= (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Use el V_Fmáximo de la hoja de datos (2.4V) para asegurar que la corriente no exceda la I_Fdeseada (ej., 20mA) en las peores condiciones. Para una fuente de 5V: R_s= (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ohmios. Una resistencia estándar de 130Ω o 150Ω sería apropiada.

10.2 ¿Puedo excitarlo con una señal PWM?

Sí, la Modulación por Ancho de Pulso (PWM) es un método excelente para atenuar LED. Mantiene las características de color del LED mejor que la atenuación analógica (por corriente). Asegúrese de que la frecuencia PWM sea lo suficientemente alta para evitar parpadeo visible (típicamente >100Hz) y que la corriente pico en cada pulso no exceda el límite absoluto máximo de 60mA.

10.3 ¿Por qué hay un rango tan amplio en la intensidad luminosa?

El rango (18-180mcd) representa la dispersión total en todos los rangos de producción. Los LED individuales se clasifican en rangos específicos (M, N, P, Q, R) con rangos mucho más estrechos. Debe especificar el rango deseado al realizar el pedido para garantizar el nivel de brillo para su aplicación.

10.4 ¿Cuánto durará el LED?

La vida útil del LED (a menudo definida como el punto donde la salida de luz se degrada al 70% del valor inicial, L70) no se establece explícitamente en esta hoja de datos. La vida útil depende en gran medida de las condiciones de operación, principalmente la temperatura de la unión y la corriente de excitación. Operar muy por debajo de los límites máximos (ej., a 15-20mA y con una buena gestión térmica) extenderá significativamente la vida operativa, potencialmente a decenas de miles de horas.

11. Ejemplos Prácticos de Diseño y Uso

11.1 Panel de Indicadores de Estado

En un panel de indicadores de múltiples estados para equipos industriales, se pueden organizar varios de estos LED (ej., Bin P o Q para brillo medio-alto) en una fila. Cada uno es excitado por un pin GPIO de un microcontrolador a través de una resistencia en serie (ej., 150Ω para un sistema de 3.3V o 5V). El amplio ángulo de visión garantiza que el estado sea visible desde varias posiciones del operador. La compatibilidad con reflujo permite que toda la placa, incluidos los LED y el microcontrolador, se suelde en un solo paso.

11.2 Retroiluminación para Interruptores de Membrana

Un solo LED del Bin R (mayor brillo) puede colocarse adyacente a un icono translúcido de interruptor de membrana para proporcionar retroiluminación. La luz difusa y de amplio ángulo de la lente "Water Clear" ayuda a iluminar uniformemente el icono. El bajo perfil (1.1mm de altura) permite que se adapte a diseños de dispositivos delgados.

12. Introducción al Principio Técnico

La emisión de luz en este LED se basa en la electroluminiscencia en una unión p-n semiconductor hecha de AlInGaP. Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa (la unión). Cuando los electrones y los huecos se recombinan, liberan energía en forma de fotones (luz). La composición específica de Aluminio, Indio, Galio y Fosfuro en la red cristalina determina la energía de la banda prohibida, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, rojo a aproximadamente 639nm. La lente de epoxi "Water Clear" encapsula el chip, proporcionando protección mecánica, dando forma al patrón de salida de luz y mejorando la extracción de luz del material semiconductor.

13. Tendencias y Avances Tecnológicos

La tendencia general en LED indicadores SMD como este es hacia una eficiencia aún mayor (más lúmenes por vatio), lo que permite el mismo brillo a corrientes de excitación más bajas, reduciendo el consumo de energía y la generación de calor. También existe una búsqueda continua de miniaturización manteniendo o mejorando el rendimiento óptico. Además, las mejoras en los materiales del paquete y los procesos de fabricación mejoran la fiabilidad y la compatibilidad con perfiles de soldadura cada vez más exigentes requeridos para el ensamblaje sin plomo. La consistencia del color y las tolerancias de clasificación más estrictas también son áreas de desarrollo continuo para satisfacer las necesidades de aplicaciones que requieren una coincidencia de color precisa.