El uso del LED y otros componentes optoelectrónicos en dispositivos es hoy en día algo normal. Sin embargo, la manipulación y el montaje seguros de los LED debe ser tan importante como la fiabilidad y la durabilidad de los propios componentes.
El LED (diodo electroluminiscente), ya sea convencional con cable (LED THT) o montado en superficie (LED SMD), es un componente bastante sensible. Por tanto, los principales fabricantes de LED publican sus recomendaciones para un manejo seguro en forma de las denominadas «Notas técnicas» y documentos similares.
Algunos de los errores más frecuentes en el manejo del LED son:
- almacenamiento en condiciones inapropiadas;
- conformación inadecuada de los cables del LED THT;
- medidas insuficientes frente a descarga electroestática;
- soldadura inadecuada;
- limpieza inadecuada de la placa de circuito impreso;
- conexión incorrecta en el circuito electrónico;
- diseño incorrecto de la placa de circuito impreso y las almohadillas de soldadura.
«No seguir las directrices recomendadas por el fabricante acortará la vida del LED y, en casos extremos, puede provocar que el LED falle por completo. Y el fallo no tiene por qué aparecer después de un determinado periodo de tiempo en un dispositivo funcional, sino que puede suceder incluso durante la puesta en marcha, cuando se instala o se reactiva un nuevo producto. Las reparaciones posteriores requieren mucho tiempo y son costosas, pero se pueden evitar con facilidad. Además, los daños provocados por el incumplimiento de las recomendaciones no pueden alegarse para presentar una reclamación», asegura Martin Brestovič, especialista de productos de SOS electronic.
A continuación resumimos algunos de los principales factores que influyen en el funcionamiento fiable y duradero de su dispositivo cuando se utilizan LED.
Almacenamiento
Cuando almacene los LED, es importante mantener la temperatura ambiente y la humedad bajo control. Si se respetan las condiciones ambientales recomendadas, evitará dañar el diodo del LED durante la soldadura, ya que la humedad acumulada puede provocar daños mecánicos cuando se calienta de forma rápida.
Los LED y, en general, otros componentes electrónicos no deben almacenarse nunca en un entorno en el que puedan producirse gases agresivos. Los vapores ácidos pueden dañar los propios componentes LED, así como oxidar las almohadillas de soldadura. El resultado del almacenamiento en condiciones inadecuadas es normalmente la mala soldabilidad de los componentes LED.
Los LED de tipo SMD son especialmente sensibles a la humedad del aire. Por consiguiente, es necesario almacenarlos exactamente según las instrucciones del fabricante; es decir, en la mayoría de los casos, en un embalaje sellado junto con un desecador y un indicador de humedad. Es importante saber a qué clase de sensibilidad pertenece el LED en cuestión. Esta información se puede encontrar en la hoja de datos técnicos del producto.
La categoría de sensibilidad a la humedad se denomina MSL (nivel de sensibilidad a la humedad, por sus siglas en inglés) y va de 1 a 6, donde 1 corresponde a la categoría menos sensible.
Por ejemplo, el LED con MSL 3 se puede almacenar en una bolsa abierta durante 168 horas a 30 °C/60 % de HR, como se muestra en la siguiente tabla:
Si sobrepasamos cualquiera de los parámetros (tiempo, temperatura o humedad), es necesario reacondicionar (resecar) el LED antes del montaje, es decir,secarlo según se indica en la siguiente tabla.
No obstante, incluso con este proceso, es necesario respetar las temperaturas y los tiempos recomendados; de lo contrario, no podrá presentar una reclamación sobre los LED.
Los LED con cables son también parcialmente sensibles a la humedad del aire, y se recomienda secarlos durante unas 30 horas a una temperatura de 85-100 °C cuando se almacenen en un paquete abierto durante más de 72 horas.
Diversos dispositivos, como el Smart Gadget Sensirion con SHT40, pantalla y Bluetooth 4.0, así como distintos registradores de datos de temperatura y humedad, le ayudarán a medir de forma fiable estos importantes parámetros, como la temperatura y la humedad.
Conformación de los cables del LED de tipo THT
«Si su aplicación requiere la conformación de los cables de los componentes LED, tenga en cuenta un detalle clave. Cuando conforme los cables, debe evitar transferir la presión a la carcasa del LED, así como al propio chip del LED. Incluso el aumento de la tensión mecánica a corto plazo puede provocar la rotura de los contactos finos del propio chip del LED y provocar un fallo completo del LED», continúa Martin Brestovič.
En la práctica, esto puede ocurrir fácilmente si se poyan los cables en la parte superior (en la carcasa) utilizando, por ejemplo, unas pinzas u otro dispositivo mecánico adecuado. La regla para minimizar la presión en la carcasa se aplica a cualquier manipulación con el LED, ya sea manual o mecánica.
Por ello, los LED de tipo SMD con encapsulado de silicona suelen tener también un tamaño mínimo recomendado de boquilla para su montaje en máquina, para evitar la presión de la boquilla directamente en el chip del LED a través de una silicona relativamente blanda.
Protección frente a descarga electrostática
Los componentes electrónicos, incluidos los LED, son propensos a dañarse a causa de descargas electrostáticas (ESD) de baja tensión. Incluso una descarga de menos de 10 voltios puede provocar daños significativos, y según estudios internacionales, aproximadamente el 70 % de los daños en los dispositivos electrónicos está causado por una protección insuficiente del operador.
De acuerdo con las normas internacionales, incluida la EN 61340, la protección más eficaz para la protección frente a descarga electrostática es la ropa ESD. Sin embargo, también hay otros dispositivos y medios auxiliares antiestáticos, como las herramientas ESD y diversos accesorios, que reducen los riesgos asociados a las descargas electrostáticas.
La protección ESD es un tema relativamente amplio, y en el caso de los componentes LED, podemos encontrar toda la información importante en el folleto «Notas técnicas» de Kingbright. Los LED basados en las tecnologías InGaN y GaN (nitruro de galio-indio) son especialmente sensibles a los daños por descarga electrostática.
Una medida ampliamente conocida para evitar daños en los componentes electrónicos a causa de una descarga electrostática es prevenir una humedad del aire muy baja en las zonas de producción. El valor ideal de HR en entornos de producción es del 40-60 %.
Soldadura
Si soldamos los componentes SMD manualmente, por ejemplo, durante la producción del prototipo, la temperatura de la punta no debe exceder los 350 °C/3 segundos a una distancia conjunta de al menos 2 mm de la carcasa. Tenga en cuenta que para los tipos azul, blanco y verde brillante (525 nm), algunos expertos recomiendan una temperatura de la punta de solo 280 °C, sobre todo al soldar manualmente los LED de tipo SMD en prototipos.
El perfil de temperatura para el proceso de soldadura por reflujo se suele encontrar en la hoja de datos técnicos de cada LED. Para un proceso sin plomo, la temperatura de corte suele ser 260 °C durante un máximo de 10 segundos.
Limpieza
En la mayoría de los casos, no es necesario limpiar la placa de circuito impreso con los componentes LED montados. Pero si tiene que hacerlo por algún motivo, le recomendamos que lo haga únicamente con productos de limpieza no agresivos, normalmente a base de etanol o isopropanol, o productos de limpieza no agresivos a base de agua. Los productos de limpieza demasiado agresivos pueden penetrar en el propio chip del LED y dañarlo, por ejemplo, provocando su corrosión.
En nuestra gama de productos encontrará también productos de limpieza apropiados para esta aplicación. Por ejemplo, Kontakt IPA en un envase estándar de 200 ml en espray o en un práctico envase de 5 l.
Conexión en circuito electrónico
Los LED, como casi todos los diodos, se caracterizan por tener solo un pequeño cambio de tensión, dependiendo de la corriente.
Por ello, diseñamos el circuito de fuente de alimentación de LED solo como fuente de corriente, en el caso más simple utilizando una resistencia en serie.
Esto también es adecuado para evitar la conexión paralela de los LED con una resistencia común, ya que los LED nunca tienen exactamente la misma tensión en la dirección de avance Vf (tensión directa) con la misma corriente. Esto puede provocar una sobrecarga de corriente de los LED con la Vf más baja, donde el aumento de la corriente trata de «compensar» la Vf al mismo nivel que los otros LED conectados en paralelo.
Algunos LED tienen también una capacidad de carga en el llamado modo de pulso —mencionado en la ficha técnica— cuando es posible alimentar los LED durante un tiempo determinado (normalmente decenas de ms) con una corriente significativamente mayor que la estándar.
Diseño de la placa de circuito impreso
Para cada LED de tipo SMD, solemos encontrar el diseño de almohadilla de soldadura recomendado en la hoja de datos técnicos.
Un diseñador experimentado podrá usar otra forma; por ejemplo, para los LED de alta potencia, una superficie de cobre suficientemente grande ayuda a disipar el calor. No obstante, suele ser necesario seleccionar adecuadamente el límite de la zona soldada usando una máscara de resistencia a la soldadura para evitar movimientos impredecibles del LED durante el proceso de soldadura por reflujo.
Para concluir
«Como ya mencioné al principio, los LED son componentes sensibles que requieren una manipulación adecuada durante su manejo e instalación. Quizás le he ayudado a detectar algún error que estaba cometiendo y también a hallar una solución para los mismos. Si tiene experiencia con los LED y conoce otros errores graves que se producen durante su manejo y que puedan poner en peligro el desarrollo y la producción, compártalos con nosotros. Y eche un vistazo a la amplia gama de LED disponible en nuestro sitio web para el resto de sus proyectos», concluye Martin Brestovič, especialista de productos de SOS electronic.
Para obtener más información técnica sobre los productos del surtido de LED, visite nuestra página web. Si tiene alguna pregunta, estaremos encantados de atenderle en sales@soselectronic.com.
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