Hoja de Datos del LED Blanco 334-15/T1C5-7 QSA - Carcasa T-1 3/4 - 3.6V Máx. - 110mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un diodo emisor de luz (LED) blanco de alta luminosidad, diseñado para aplicaciones de indicación e iluminación de fondo. El dispositivo utiliza un chip semiconductor de InGaN combinado con un reflector relleno de fósforo para producir luz blanca a partir de emisión azul. El LED está alojado en una popular carcasa redonda T-1 3/4, ofreciendo un equilibrio entre tamaño y flujo luminoso adecuado para diversos ensamblajes electrónicos.

La ventaja principal de este producto es su alta intensidad luminosa, con valores típicos que alcanzan niveles significativos con una corriente de accionamiento estándar. Está diseñado para aplicaciones que requieren indicadores visuales brillantes y nítidos. El dispositivo cumple con las normativas medioambientales pertinentes y cuenta con protección incorporada contra descargas electrostáticas (ESD), mejorando su fiabilidad durante el manejo y la operación.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los valores máximos absolutos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede producirse un daño permanente en el dispositivo. No están destinados para operación continua.

• Corriente Directa Continua (I_F): 30 mA. Esta es la máxima corriente continua que se puede aplicar de forma continua al ánodo del LED.
• Corriente Directa de Pico (I_FP): 100 mA. Esta corriente más elevada solo es admisible en condiciones pulsadas, especificadas con un ciclo de trabajo de 1/10 y una frecuencia de 1 kHz.
• Voltaje Inverso (V_R): 5 V. Aplicar un voltaje de polarización inversa que supere este valor puede dañar la unión semiconductor del LED.
• Disipación de Potencia (P_d): 110 mW. Esta es la máxima potencia que la carcasa puede disipar en forma de calor, calculada como el producto del voltaje directo y la corriente en condiciones especificadas.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento: El dispositivo está clasificado para operar desde -40°C hasta +85°C y puede almacenarse desde -40°C hasta +100°C.
• Voltaje de Resistencia a ESD (Modelo HBM): 4 kV. Esto indica el nivel de protección contra descargas electrostáticas según el Modelo de Cuerpo Humano.
• Temperatura de Soldadura: Los terminales pueden soportar una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 5 segundos durante los procesos de soldadura.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden en una condición de prueba estándar de 25°C de temperatura ambiente y una corriente directa (I_F) de 20 mA, que sirve como punto de referencia común.

• Voltaje Directo (V_F): Oscila entre 2.8 V (Mín.) y 3.6 V (Máx.), con un valor típico implícito dentro de este rango. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando conduce la corriente especificada.
• Intensidad Luminosa (I_V): Tiene un valor mínimo de 3600 mcd (milicandelas) y puede llegar hasta un máximo de 7150 mcd. La intensidad real entregada está sujeta a un sistema de clasificación (binning) detallado más adelante.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2): El ángulo de visión total típico, en el cual la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad axial máxima, es de 50 grados. Esto define la dispersión del haz del LED.
• Coordenadas de Cromaticidad: El punto de color típico en el espacio de color CIE 1931 es x=0.30, y=0.29. Esto define el color blanco percibido de la salida del LED.
• Características del Zener e Inversas: El dispositivo puede incorporar un diodo Zener de protección con un voltaje inverso (V_z) de 5.2 V a 5 mA. La corriente de fuga inversa (I_R) es de hasta 50 µA a 5 V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para gestionar las variaciones de producción, los LED se clasifican en lotes de rendimiento (bins). Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos mínimos específicos para su aplicación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LED se categorizan en tres lotes principales según su intensidad luminosa mínima y máxima medida a I_F=20mA. La tolerancia para la intensidad dentro de un lote es de ±10%.

• Lote Q: 3600 mcd (Mín.) a 4500 mcd (Máx.)
• Lote R: 4500 mcd (Mín.) a 5650 mcd (Máx.)
• Lote S: 5650 mcd (Mín.) a 7150 mcd (Máx.)

3.2 Clasificación por Voltaje Directo

Los LED también se clasifican según su caída de voltaje directo a I_F=20mA, con una incertidumbre de medición de ±0.1V. Esto ayuda a diseñar circuitos de accionamiento de corriente consistentes, especialmente cuando se conectan múltiples LED en serie.

• Lote 0: 2.8 V a 3.0 V
• Lote 1: 3.0 V a 3.2 V
• Lote 2: 3.2 V a 3.4 V
• Lote 3: 3.4 V a 3.6 V

3.3 Clasificación por Color

La salida de color blanco se controla dentro de regiones específicas en el diagrama de cromaticidad CIE. El producto combina LED de los lotes de color B5 y B6 para formar el Grupo 7. La hoja de datos proporciona los rangos de coordenadas de las esquinas para estos lotes (ej., para B5: x entre 0.287-0.311, y entre 0.276-0.315), asegurando que el punto blanco caiga dentro de un área definida. La incertidumbre de medición para las coordenadas de color es de ±0.01.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varios gráficos característicos que ilustran el comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables. Estos son esenciales para comprender el rendimiento más allá de las especificaciones de un solo punto.

• Intensidad Relativa vs. Longitud de Onda: Esta curva de distribución espectral muestra la longitud de onda pico y el espectro ampliado resultante de la conversión del fósforo, típico de los LED blancos.
• Patrón de Directividad: Un diagrama polar que muestra la distribución angular de la intensidad de la luz, correlacionándose con el ángulo de visión típico de 50 grados.
• Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V): Este gráfico muestra la relación no lineal entre corriente y voltaje. La pendiente de la curva más allá del voltaje de encendido resalta la importancia del accionamiento controlado por corriente para una salida de luz estable.
• Intensidad Relativa vs. Corriente Directa: Demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente de accionamiento, típicamente de manera sub-lineal a corrientes más altas debido a la caída de eficiencia y los efectos térmicos.
• Coordenadas de Cromaticidad vs. Corriente Directa: Muestra cómo el punto blanco (coordenadas de color) puede desplazarse ligeramente con cambios en la corriente de accionamiento, lo cual es crítico para aplicaciones sensibles al color.
• Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente: Ilustra la reducción de la corriente directa máxima permisible a medida que aumenta la temperatura ambiente, una consideración clave para la gestión térmica y la fiabilidad.

5. Información Mecánica y de la Carcasa

5.1 Dimensiones de la Carcasa

El LED utiliza una carcasa redonda estándar T-1 3/4 (aproximadamente 5mm) con una lente de resina transparente. Las notas dimensionales clave incluyen: todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia general de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario; el espaciado de terminales se mide en el punto donde el terminal emerge del cuerpo de la carcasa; y la protuberancia máxima de resina debajo de la brida es de 1.5mm. El dibujo mecánico detallado proporciona valores exactos para el diámetro total, altura, diámetro de terminales y espaciado.

5.2 Identificación de Polaridad y Montaje

La carcasa presenta una brida con un lado plano, que típicamente indica el terminal del cátodo (negativo). La identificación correcta es crucial para una conexión de circuito adecuada. Los terminales están diseñados para montaje en orificio pasante en placas de circuito impreso (PCB).

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

El manejo adecuado es crítico para prevenir daños durante el ensamblaje.

6.1 Formado de Terminales

• El doblado debe realizarse al menos a 3mm de la base de la ampolla de epoxi para evitar estrés en el sellado.
• El formado siempre debe hacerseantes soldering.
• Un estrés excesivo durante el formado puede agrietar el epoxi o dañar las uniones internas.
• El corte de terminales debe realizarse a temperatura ambiente.
• Los orificios en el PCB deben alinearse con precisión con los terminales del LED para evitar estrés de montaje.

6.2 Condiciones de Soldadura

Se proporcionan parámetros recomendados para minimizar el choque térmico:

• Soldadura Manual: Temperatura máxima de la punta del soldador 300°C (para un soldador de 30W máx.), tiempo de soldadura máximo 3 segundos por terminal, manteniendo una distancia mínima de 3mm desde la unión de soldadura a la ampolla de epoxi.
• Soldadura por Ola o por Inmersión: Precalentamiento a un máximo de 100°C durante hasta 60 segundos. La temperatura del baño de soldadura no debe exceder los 260°C, con el componente sumergido durante un máximo de 5 segundos. La regla de distancia de 3mm también aplica.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

Para prevenir la absorción de humedad, que puede causar el efecto \"palomitas de maíz\" durante la soldadura, los LED deben almacenarse a 30°C o menos y 70% de Humedad Relativa (HR) como máximo. La vida útil de almacenamiento recomendada desde el envío es de 3 meses. Para almacenamiento más prolongado (hasta un año), las piezas deben guardarse en una bolsa sellada con barrera de humedad y desecante, preferiblemente en atmósfera de nitrógeno.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificación de Empaquetado

Los LED se empaquetan para prevenir daños electrostáticos y físicos. Primero se colocan en bolsas antiestáticas. Se empaquetan de 200 a 500 piezas por bolsa. Luego, cinco bolsas se colocan en un cartón interior. Finalmente, diez cartones interiores se empaquetan en un cartón maestro exterior para su envío.

7.2 Explicación de la Etiqueta

Las etiquetas del empaquetado incluyen varios códigos: CPN (Número de Parte del Cliente), P/N (Número de Parte del Fabricante), QTY (Cantidad), CAT (Código de combinación para los lotes de Intensidad Luminosa y Voltaje Directo), HUE (Código de Rango de Color), REF (Referencia) y LOT No. (Número de lote de producción trazable).

7.3 Designación del Número de Modelo

El número de parte 334-15/T1C5-7 QSA sigue una estructura específica. Los códigos de sufijo (representados por cuadrados en la hoja de datos) permiten seleccionar el lote específico de intensidad luminosa, el lote de voltaje directo y otras características opcionales según se define en la guía de selección del fabricante.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Como se enumera en la hoja de datos, este LED blanco de alta intensidad es adecuado para:

• Paneles de Mensajes y Señalización: Donde se necesitan píxeles o indicadores individuales brillantes.
• Indicadores Ópticos: Luces de estado en equipos industriales, electrónica de consumo o paneles de control.
• Iluminación de Fondo (Backlighting): Para pantallas LCD pequeñas, paneles de interruptores de membrana o iluminación decorativa donde se requiere una iluminación uniforme, a menudo utilizados en un arreglo.
• Luces de Marcación: Para equipos, vehículos o aplicaciones de seguridad que requieren alta visibilidad.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Accionamiento de Corriente: Utilice siempre una resistencia limitadora de corriente en serie o un circuito de accionamiento de corriente constante. Accionar el LED directamente desde una fuente de voltaje probablemente lo destruirá debido a la relación exponencial I-V.
• Gestión Térmica: Aunque la potencia es relativamente baja, asegurar una ventilación o disipación de calor adecuada es importante para mantener la salida luminosa y la fiabilidad a largo plazo, especialmente a temperaturas ambiente o corrientes de accionamiento más altas.
• Diseño Óptico: El ángulo de visión de 50 grados proporciona un haz amplio. Para una luz más enfocada, pueden requerirse ópticas secundarias como lentes o guías de luz.
• Selección de Lotes (Binning): Para aplicaciones que requieren brillo o color uniforme en múltiples LED, es recomendable especificar un lote de intensidad ajustado (ej., solo Lote S) y un grupo específico de voltaje/color.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED blancos genéricos de 5mm, este producto ofrece una intensidad luminosa significativamente mayor, lo que lo hace adecuado para aplicaciones donde el brillo superior es primordial. La inclusión de un sistema de clasificación (binning) definido tanto para intensidad como para voltaje directo proporciona una mayor previsibilidad y consistencia en las series de producción en comparación con alternativas no clasificadas o clasificadas de manera laxa. La protección ESD incorporada (4kV HBM) mejora la robustez en entornos de ensamblaje. La combinación específica de lotes de color (B5+B6) apunta a un punto blanco particular, que puede diferir de los puntos blancos más fríos o más cálidos ofrecidos por otros productos.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Cuál es la diferencia entre Corriente Directa Continua y de Pico?

La Corriente Directa Continua (30 mA) es la máxima corriente continua para una operación segura a largo plazo. La Corriente Directa de Pico (100 mA) es una especificación de corta duración y pulsada que puede usarse por breves períodos (ej., en pantallas multiplexadas) pero que no debe excederse ni momentáneamente en operación DC, ya que causará sobrecalentamiento y degradación rápida.

10.2 ¿Cómo elijo la resistencia limitadora de corriente correcta?

Use la Ley de Ohm: R = (V_fuente- V_F) / I_F. Use el V_Fmáximo de la hoja de datos (3.6V) para un diseño conservador que asegure que la corriente nunca exceda los 20mA incluso con variaciones entre piezas. Por ejemplo, con una fuente de 5V: R = (5V - 3.6V) / 0.020A = 70 Ohmios. Se elegiría el valor estándar más cercano (68 o 75 Ohmios), y se debe verificar su potencia nominal (P = I²R).

10.3 ¿Puedo usar este LED en exteriores?

El rango de temperatura de operación (-40°C a +85°C) permite su uso en muchos entornos exteriores. Sin embargo, la carcasa no está específicamente clasificada para ser impermeable o resistente a la degradación por UV. Para exposición directa al exterior, sería necesaria protección ambiental adicional (recubrimiento conformado, envolventes selladas) para proteger contra la humedad y la luz solar.

11. Ejemplo Práctico de Caso de Uso

Diseño de un Panel Indicador de Estado con Múltiples LED:Un panel de control requiere 20 LED blancos brillantes para indicar el estado operativo de varias funciones de una máquina. La uniformidad del brillo es importante para la estética y la claridad.

1. Diseño del Circuito: El diseñador elige accionar todos los LED en paralelo desde una línea de 12V. Cada rama de LED tiene su propia resistencia limitadora de corriente. Usando el V_Fmáx. de 3.6V y una I_Fobjetivo de 20mA, el valor de la resistencia es (12V - 3.6V)/0.02A = 420 Ohmios. Se selecciona una resistencia de 430 Ohmios, 1/4W para cada rama.
2. Selección de Lotes (Binning): Para asegurar uniformidad, el diseñador especifica LED del Lote S (intensidad más alta) y solicita que sean del mismo lote de producción y grupo de color (Grupo 7) para minimizar la variación de color y brillo.
3. Diseño del PCB: Se perforan los orificios según el espaciado de terminales del dibujo de la carcasa. Se mantiene un área de exclusión de al menos 3mm de radio alrededor del cuerpo del LED para evitar el ascenso de soldadura durante la soldadura por ola.
4. Ensamblaje:** El ensamblador sigue las guías de soldadura manual, usando un soldador con control de temperatura ajustado a 300°C y completando cada unión en menos de 3 segundos.

12. Introducción al Principio de Operación

Este es un LED blanco convertido por fósforo. El núcleo es un chip semiconductor hecho de Nitruro de Galio e Indio (InGaN). Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones y huecos se recombinan dentro de la región activa del chip, emitiendo fotones. El material InGaN está diseñado para emitir luz en la región azul del espectro (típicamente alrededor de 450-455 nm). Esta luz azul no se emite directamente. En su lugar, incide sobre una capa de material fosforescente (ej., Granate de Aluminio e Itrio dopado con Cerio, YAG:Ce) que se deposita dentro de la copa reflectora que rodea el chip. El fósforo absorbe una porción de los fotones azules y re-emite luz a través de un espectro más amplio, predominantemente en el rango amarillo. La mezcla de la luz azul restante no absorbida y la luz amarilla generada por el fósforo es percibida por el ojo humano como luz blanca. El tono exacto (blanco frío, blanco neutro, blanco cálido) está determinado por la composición y el espesor de la capa de fósforo.

13. Tendencias Tecnológicas

La tecnología detrás de este tipo de LED continúa evolucionando. Las tendencias generales de la industria incluyen:

• Mayor Eficiencia (Lúmenes por Vatio): Las mejoras continuas en la epitaxia del chip, la extracción de luz y la eficiencia del fósforo conducen a una mayor salida luminosa para la misma entrada eléctrica, reduciendo el consumo de energía.
• Mejor Índice de Reproducción Cromática (IRC): Mientras esta hoja de datos especifica un solo punto blanco, los productos más nuevos a menudo usan mezclas de múltiples fósforos (ej., añadiendo fósforo rojo) para lograr valores más altos del Índice de Reproducción Cromática (IRC), haciendo que los colores aparezcan más naturales bajo la luz.
• Miniaturización:** Si bien la carcasa T-1 3/4 sigue siendo popular, existe una amplia tendencia hacia paquetes de dispositivos de montaje superficial (SMD) más pequeños (ej., 3535, 3030, 2835) para aplicaciones de mayor densidad, aunque a menudo con una compensación en el flujo luminoso total por paquete en comparación con los tipos de orificio pasante más grandes.
• Mayor Fiabilidad y Vida Útil: Los avances en materiales de empaquetado, unión del chip y unión por alambre continúan extendiendo las vidas útiles nominales (L70/B50) de los LED, haciéndolos adecuados para aplicaciones más exigentes.