Hoja de Datos de LED SMD Naranja - Altura 0.55mm - Voltaje Directo Típico 1.8V - Disipación de Potencia 75mW - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED naranja de alto rendimiento para montaje superficial. El dispositivo se caracteriza por su perfil excepcionalmente bajo, lo que lo hace adecuado para aplicaciones donde el espacio vertical es una restricción crítica. El LED utiliza un material semiconductor de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), conocido por ofrecer una alta eficiencia luminosa y una excelente pureza de color en el espectro naranja-rojo. Como producto compatible con RoHS y ecológico, cumple con los estándares ambientales contemporáneos. El componente se suministra en cinta estándar de la industria de 8 mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, facilitando la compatibilidad con equipos automáticos de montaje pick-and-place de alta velocidad y procesos de soldadura por reflujo infrarrojo.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Todos los parámetros se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C, a menos que se indique lo contrario. Comprender estos parámetros es crucial para un diseño de circuito confiable y la predicción del rendimiento.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza la operación en o bajo estos límites y debe evitarse para una fiabilidad a largo plazo.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar como calor. Exceder este límite conlleva el riesgo de daño térmico a la unión semiconductor y a la lente de epoxi.
• Corriente Directa en CC (IF):30 mA. La corriente directa continua máxima que se puede aplicar.
• Corriente Directa Pico:80 mA. Esto solo es permisible bajo condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1 ms. Es útil para destellos breves de alta intensidad.
• Voltaje Inverso (VR):5 V. Aplicar un voltaje inverso más allá de este límite puede causar una falla inmediata y catastrófica de la unión del LED.
• Rango de Temperatura de Operación:-30°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente para el cual está diseñado para funcionar el dispositivo.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +85°C.
• Condición de Soldadura Infrarroja:Resiste 260°C durante 10 segundos, lo que es típico para perfiles de soldadura por reflujo sin plomo (Pb-free).

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros definen la salida de luz y el comportamiento eléctrico en condiciones normales de operación (típicamente a IF = 2 mA).

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 2.80 mcd hasta un máximo de 18.00 mcd. El valor real depende del código de clasificación específico (ver Sección 3). La intensidad se mide utilizando un sensor filtrado para coincidir con la curva de respuesta del ojo humano fotópica (CIE).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados. Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor medido en el eje (0 grados). Un ángulo de visión amplio como este proporciona un patrón de iluminación amplio y difuso, adecuado para indicadores de estado e iluminación de fondo.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):611.0 nm. Esta es la longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):605.0 nm. Este es un parámetro colorimétrico derivado del diagrama de cromaticidad CIE. Representa la longitud de onda única que mejor describe el color percibido de la luz. Es el parámetro más relevante para la especificación del color.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):17 nm. Esto indica la pureza espectral. Un valor más pequeño significa una luz más monocromática (color puro). 17 nm es típico para LEDs de AlInGaP en el rango naranja.
• Voltaje Directo (V_F):Típicamente 1.80V, con un rango de 1.60V a 2.20V a 2 mA. Este bajo voltaje directo es una ventaja clave de la tecnología AlInGaP y contribuye a una mayor eficiencia.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA máximo cuando se aplica un sesgo inverso de 5V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

Debido a las variaciones inherentes en la fabricación de semiconductores, los LEDs se clasifican en lotes de rendimiento. Este sistema permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos de tolerancia específicos para su aplicación.

3.1 Clasificación por Voltaje Directo

Las unidades están en Voltios (V) medidos a IF = 2 mA. La tolerancia dentro de cada lote es de ±0.1V.

• D1:1.60V (Mín.) a 1.80V (Máx.)
• D2:1.80V (Mín.) a 2.00V (Máx.)
• D3:2.00V (Mín.) a 2.20V (Máx.)

Seleccionar un lote de voltaje más estricto (por ejemplo, solo D1) puede ser importante para aplicaciones alimentadas directamente por una batería de bajo voltaje para garantizar un brillo constante a medida que la batería se descarga, o en arreglos de LEDs en paralelo para garantizar el reparto de corriente.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa

Las unidades están en milicandelas (mcd) medidas a IF = 2 mA. La tolerancia dentro de cada lote es de ±15%.

• H:2.80 mcd (Mín.) a 4.50 mcd (Máx.)
• J:4.50 mcd (Mín.) a 7.10 mcd (Máx.)
• K:7.10 mcd (Mín.) a 11.20 mcd (Máx.)
• L:11.20 mcd (Mín.) a 18.00 mcd (Máx.)

Esta clasificación es crítica para aplicaciones que requieren un brillo uniforme en múltiples LEDs, como en pantallas de múltiples segmentos o paneles de iluminación de fondo.

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Las unidades están en nanómetros (nm) medidas a IF = 2 mA. La tolerancia para cada lote es de ±1 nm.

• N:597.0 nm (Mín.) a 600.0 nm (Máx.) – Ámbar-Naranja
• P:600.0 nm (Mín.) a 603.0 nm (Máx.) – Naranja
• Q:603.0 nm (Mín.) a 606.0 nm (Máx.) – Naranja
• R:606.0 nm (Mín.) a 609.0 nm (Máx.) – Naranja-Rojo
• S:609.0 nm (Mín.) a 612.0 nm (Máx.) – Rojo-Naranja

Esto permite una coincidencia de color precisa, lo cual es esencial en aplicaciones como señales de tráfico, iluminación automotriz o iluminación decorativa donde se exige un tono específico.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien se hace referencia a gráficos específicos en la hoja de datos, sus implicaciones son estándar. La curva de corriente directa (I_F) vs. voltaje directo (V_F) es exponencial. La intensidad luminosa (I_V) es aproximadamente lineal con la corriente en el rango de operación normal, pero se saturará a corrientes muy altas debido a efectos térmicos y a la caída de eficiencia. La longitud de onda dominante tiene un ligero coeficiente de temperatura negativo, lo que significa que el color puede desplazarse ligeramente hacia longitudes de onda más largas (corrimiento al rojo) a medida que aumenta la temperatura de la unión. Es necesario un disipador de calor adecuado y una gestión de la corriente para mantener un color y una salida de luz consistentes durante la vida útil del dispositivo.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Encapsulado y Polaridad

El dispositivo presenta una huella de encapsulado estándar de la industria EIA. El cátodo se indica típicamente por una marca verde en el encapsulado o una muesca en la lente. El perfil ultradelgado de 0.55 mm es una característica mecánica definitoria. En la hoja de datos se proporcionan dibujos dimensionados detallados para el diseño del patrón de pistas de la PCB.

5.2 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LEDs se suministran en cinta portadora en relieve de 8 mm de ancho sellada con una cinta de cubierta superior, enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. La cantidad estándar por carrete es de 5,000 piezas. El empaquetado sigue las especificaciones ANSI/EIA 481-1-A-1994. Este formato está optimizado para líneas de montaje automatizadas, asegurando un manejo y colocación eficientes.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de reflujo sugerido para procesos sin plomo. Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento:150°C a 200°C.
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos para permitir la activación adecuada del fundente y la estabilización de la temperatura.
• Temperatura Pico:Máximo 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquido:10 segundos máximo (recomendado para una junta de soldadura confiable).
• Número de Ciclos de Reflujo:Máximo dos veces.

El perfil se basa en estándares JEDEC. Es fundamental caracterizar el perfil para el diseño específico de la PCB, la pasta de soldadura y el horno utilizados en la producción.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, utilice un cautín con control de temperatura ajustado a un máximo de 300°C. Limite el tiempo de contacto a un máximo de 3 segundos por almohadilla. Aplique calor a la almohadilla de la PCB, no directamente al cuerpo del LED, para evitar choque térmico.

6.3 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, utilice únicamente los solventes especificados. Sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto es aceptable. No utilice limpieza ultrasónica ni limpiadores químicos no especificados, ya que pueden dañar la lente de epoxi o las uniones internas.

7. Almacenamiento y Manipulación

El almacenamiento adecuado es vital para prevenir la absorción de humedad, que puede causar "efecto palomita de maíz" (agrietamiento del encapsulado) durante el reflujo.

• Paquete Sellado:Almacenar a ≤30°C y ≤90% HR. Usar dentro de un año a partir de la fecha de empaquetado.
• Paquete Abierto:Para componentes retirados de su bolsa a prueba de humedad, el ambiente de almacenamiento no debe exceder los 30°C y el 60% HR. Se recomienda encarecidamente completar la soldadura por reflujo infrarrojo dentro de las 672 horas (28 días) posteriores a la exposición.
• Almacenamiento Extendido (Abierto):Almacenar en un recipiente sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno.
• Secado (Baking):Si los LEDs han estado expuestos por más de 672 horas, deben secarse a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de la soldadura para eliminar la humedad absorbida.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Indicadores de Estado:Su amplio ángulo de visión y su salida brillante lo hacen ideal para indicadores de encendido, conectividad o actividad en electrónica de consumo, equipos de red y paneles de control industrial.
• Iluminación de Fondo:Puede usarse para iluminar por el borde pequeños paneles, iconos o símbolos en tableros de automóviles, electrodomésticos y dispositivos portátiles.
• Iluminación Decorativa:Adecuado para iluminación de acento en señalización, elementos arquitectónicos o juguetes donde se desea un tono naranja específico.
• Sistemas de Sensores:Puede servir como fuente de luz en sensores ópticos, interruptores o detectores de objetos reflectantes.

8.2 Consideraciones de Diseño del Circuito

• Limitación de Corriente:Un LED es un dispositivo controlado por corriente. Siempre use una resistencia limitadora de corriente en serie o un circuito de accionamiento de corriente constante. El valor de la resistencia se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Use el V_Fmáximo de la hoja de datos para un diseño conservador.
• Gestión Térmica:Si bien la disipación de potencia es baja, asegurar un área de cobre adecuada en la PCB alrededor de las almohadillas térmicas (si las hay) y evitar la colocación cerca de otros componentes que generen calor ayudará a mantener una temperatura de unión más baja, lo que conduce a una mayor vida útil y un rendimiento estable.
• Protección contra ESD:Aunque no se indique explícitamente como sensible, implementar protección básica contra descargas electrostáticas (ESD) en las líneas de señal conectadas a los LEDs es una buena práctica de diseño para robustez.

9. Comparación Técnica y Ventajas

En comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP (Fosfuro de Galio y Arsénico), este LED de AlInGaP ofrece ventajas significativas:

• Mayor Eficiencia:AlInGaP proporciona más lúmenes por vatio, lo que resulta en una salida más brillante para la misma corriente de accionamiento o un menor consumo de energía para el mismo brillo.
• Mejor Pureza de Color:El ancho medio espectral es más estrecho, produciendo un color naranja más saturado y visualmente distintivo.
• Menor Degradación Térmica:AlInGaP mantiene mejor su salida de luz y estabilidad de color con la temperatura y el tiempo en comparación con tecnologías más antiguas.
• Perfil Ultradelgado:La altura de 0.55 mm es un diferenciador clave, permitiendo el diseño en dispositivos de consumo y móviles cada vez más delgados.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

10.1 ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda Pico y Longitud de Onda Dominante?

La Longitud de Onda Pico (λ_P)es la longitud de onda física donde el LED emite la mayor potencia óptica.La Longitud de Onda Dominante (λ_d)es un valor calculado basado en cómo el ojo humano percibe el color. Para fuentes monocromáticas como los LEDs, a menudo están cerca, pero λ_des el parámetro utilizado para la especificación del color y la clasificación.

10.2 ¿Puedo alimentar este LED continuamente a 20mA?

Sí. La corriente directa continua absoluta máxima es de 30 mA. Operar a 20 mA está dentro del límite especificado. Sin embargo, debe asegurarse de que la disipación de potencia (V_F* I_F) no exceda los 75 mW. Con un V_Ftípico de 1.8V y 20mA, la disipación es de 36 mW, lo cual es seguro.

10.3 ¿Por qué es tan importante la humedad de almacenamiento?

El material de encapsulado de epoxi puede absorber humedad del aire. Durante el calentamiento rápido de la soldadura por reflujo, esta humedad atrapada se vaporiza y expande, creando una inmensa presión interna. Esto puede provocar la delaminación (separación del epoxi del marco de conexión) o el agrietamiento del encapsulado, conocido como "efecto palomita de maíz", lo que destruye el dispositivo.

11. Caso de Estudio de Diseño: Un Indicador de Batería Baja

Escenario:Diseñar un dispositivo médico portátil compacto con una batería de moneda de 3.0V. Un LED naranja claro y visible debe iluminarse cuando el voltaje de la batería caiga por debajo de 2.7V.

Decisiones de Diseño:

1. Selección del Componente:Este LED es ideal debido a su perfil bajo (cabe en carcasas delgadas), bajo voltaje directo (~1.8V) y alto brillo.
2. Clasificación:Seleccione un lote de Longitud de Onda Dominante "P" o "Q" para un naranja estándar. Seleccione un lote de Intensidad Luminosa "K" o "L" para una alta visibilidad. Un lote de Voltaje Directo más estricto "D1" garantiza que el LED se encienda consistentemente a medida que el voltaje de la batería decae.
3. Circuito:Un circuito comparador simple monitorea el voltaje de la batería. Cuando se activa, habilita un transistor que acciona el LED a través de una resistencia limitadora de corriente. R = (2.7V - 1.8V) / 0.002A = 450Ω. Se usaría una resistencia estándar de 470Ω, proporcionando I_F≈ 1.9mA, lo cual es suficiente para indicación.
4. Diseño de Placa:El LED se coloca en el panel frontal. El encapsulado ultradelgado permite que se sitúe detrás de un bisel o difusor muy delgado.

12. Introducción al Principio Tecnológico

Este LED se basa en la tecnología semiconductor de AlInGaP. La región activa es una estructura de pozos cuánticos múltiples crecida epitaxialmente sobre un sustrato. Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones y huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan radiativamente, emitiendo fotones. La proporción específica de Aluminio, Indio, Galio y Fósforo en la red cristalina determina la energía de la banda prohibida y, por lo tanto, la longitud de onda (color) de la luz emitida, en este caso, naranja. La luz se extrae a través de una lente de epoxi en forma de cúpula que también protege el dado semiconductor y las uniones de alambre.

13. Tendencias y Evolución de la Industria

La tendencia en LEDs indicadores y de pequeña señal continúa hacia:

1. Miniaturización:Encapasulados aún más delgados y pequeños (por ejemplo, 0.3 mm de altura) para permitir diseños novedosos en dispositivos portátiles y electrónica ultracompacta.
2. Mayor Eficiencia:Las mejoras continuas en el crecimiento epitaxial y las técnicas de extracción de luz impulsan una mayor salida de luz por miliamperio, reduciendo el consumo de energía del sistema.
3. Mejor Consistencia de Color:Tolerancias de clasificación más estrictas y pruebas avanzadas a nivel de oblea aseguran una mejor uniformidad de color y brillo en la producción en masa.
4. Integración:Crecimiento de encapsulados de múltiples chips (RGB, Bicolor) y módulos LED con controladores o lógica de control integrados en un solo paquete.

Este componente representa un punto maduro y optimizado en la evolución de la tecnología LED SMD de AlInGaP, equilibrando rendimiento, tamaño y fabricabilidad para una amplia gama de aplicaciones de iluminación general e indicación.