Hoja de Datos de la Serie 65-21 de LED Mini de Vista Superior - Paquete SMT - 2.35V Máx. - Amarillo Verde Brillante - 60mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie 65-21 representa una familia de Diodos Emisores de Luz (LED) Mini de Vista Superior diseñados para aplicaciones de tecnología de montaje superficial (SMT). Esta variante específica, identificada por el sufijo del número de parte que indica su clasificación (binning), emite una luz amarillo-verde brillante. La filosofía de diseño central se basa en una configuración de montaje de arriba hacia abajo donde la luz se emite a través de la placa de circuito impreso (PCB). Esta arquitectura única, combinada con un inter-reflector integrado, está diseñada para optimizar el acoplamiento de la salida de luz, lo que hace que estos componentes sean excepcionalmente adecuados para aplicaciones que utilizan guías de luz o tubos de luz.

El encapsulado es un dispositivo compacto de montaje superficial de color blanco. Una característica clave de rendimiento es su ángulo de visión excepcionalmente amplio, caracterizado como 120 grados (ancho total a media potencia, 2θ1/2). Este perfil de emisión amplio garantiza una alta visibilidad desde varios ángulos, un factor crítico para aplicaciones de indicadores. El producto cumple con las principales directivas ambientales y de seguridad, incluyendo RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), regulaciones REACH de la UE, y se fabrica libre de halógenos (con Bromo <900ppm, Cloro <900ppm y su suma <1500ppm). Se suministra en cinta y carrete para compatibilidad con procesos de ensamblaje automatizados pick-and-place.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de la serie 65-21 derivan de su diseño mecánico y óptico. La emisión de vista superior a través del PCB es su característica definitoria, permitiendo un acoplamiento eficiente en guías de luz sin requerir montaje lateral o en ángulo recto. El reflector integrado dentro del encapsulado mejora la extracción y direccionalidad de la luz. El amplio ángulo de visión de 120 grados proporciona una excelente visibilidad omnidireccional. El paquete SMT permite diseños de PCB de alta densidad y es compatible con procesos estándar de soldadura por reflujo.

Las aplicaciones objetivo son diversas, centrándose en áreas donde el tamaño compacto, la indicación confiable y la guía de luz eficiente son primordiales. Estas incluyen: indicadores ópticos de estado en electrónica de consumo y equipos industriales; retroiluminación para pantallas de cristal líquido (LCD), teclados, interruptores y cuadros de instrumentos; iluminación general para publicidad y señalización; e iluminación interior automotriz, como retroiluminación del tablero. El componente está preacondicionado según los estándares JEDEC J-STD-020D Nivel 3, lo que indica su robustez para procesos de soldadura comerciales típicos.

2. Análisis de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos clave definidos en la hoja de datos. Comprender estos límites y características es esencial para un diseño de circuito confiable y para garantizar el rendimiento a largo plazo del LED.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los Valores Máximos Absolutos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al LED. Estas no son condiciones para operación normal.

• Voltaje Inverso (V_R):12V. Exceder este voltaje en la dirección de polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Corriente Directa Continua (I_F):25mA. Esta es la corriente máxima de CC que se puede aplicar de forma continua.
• Corriente Directa Pico (I_FP):60mA. Esto solo se permite bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo del 10% a 1kHz) y no debe usarse para operación en CC.
• Disipación de Potencia (P_d):60mW. La potencia máxima que el encapsulado puede disipar como calor, calculada como Voltaje Directo (V_F) × Corriente Directa (I_F).
• Temperatura de Unión (T_j):115°C. La temperatura máxima permitida del propio chip semiconductor.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:-40°C a +85°C (operación), -40°C a +90°C (almacenamiento).
• Descarga Electroestática (ESD):2000V (Modelo de Cuerpo Humano). Se requieren procedimientos de manejo ESD adecuados.
• Temperatura de Soldadura:Para reflujo, se especifica un pico de 260°C durante un máximo de 10 segundos. Para soldadura manual, se permite 350°C durante un máximo de 3 segundos por terminal.

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 20mA, a menos que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (I_V):Varía desde un mínimo de 36 milicandelas (mcd) hasta un máximo de 90 mcd. El valor típico no se especifica, ya que las piezas se clasifican en bins. Se aplica una tolerancia de ±11%.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120 grados. Este es el ancho angular donde la intensidad luminosa es al menos la mitad de la intensidad pico medida a 0 grados (en el eje).
• Longitud de Onda Pico (λ_p):Aproximadamente 575 nanómetros (nm). Esta es la longitud de onda en la que la distribución espectral de potencia es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Varía de 569.5 nm a 577.5 nm. Esta es la percepción de longitud de onda única del color del LED por el ojo humano y es el parámetro clave para la clasificación por color. La tolerancia es de ±1nm.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):Aproximadamente 20 nm. Esto indica la pureza espectral; un ancho de banda más pequeño significa un color más monocromático.
• Voltaje Directo (V_F):Varía de 1.75V a 2.35V a 20mA. La tolerancia es de ±0.1V. Esto es crítico para diseñar la resistencia limitadora de corriente en serie con el LED.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo de 10 microamperios (μA) cuando se aplica un voltaje inverso de 12V.

2.3 Características Térmicas

Aunque no se enumeran explícitamente en una tabla separada, la gestión térmica se infiere a través de las clasificaciones de Disipación de Potencia (P_d) y Temperatura de Unión (T_j). La curva de reducción de corriente directa muestra gráficamente cómo la corriente directa continua máxima permitida debe reducirse a medida que la temperatura ambiente aumenta por encima de 25°C para evitar superar el límite de temperatura de unión de 115°C. Un diseño de PCB efectivo con alivio térmico adecuado es necesario para aplicaciones de alta corriente o alta temperatura ambiente.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LED se clasifican en bins. La serie 65-21 utiliza bins separados para intensidad luminosa y longitud de onda dominante.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La intensidad luminosa se clasifica en cuatro bins distintos (N2, P1, P2, Q1) cuando se mide a I_F= 20mA. Cada bin cubre un rango específico:

- N2:36 mcd a 45 mcd

- P1:45 mcd a 57 mcd

- P2:57 mcd a 72 mcd

- Q1:72 mcd a 90 mcd

El número de parte (ej., G6C-AN2Q1/3T) incluye códigos que especifican a qué bins de intensidad y longitud de onda pertenece el dispositivo, permitiendo a los diseñadores seleccionar piezas con tolerancias de rendimiento ajustadas para su aplicación.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

La longitud de onda dominante, que define el color amarillo-verde percibido, se clasifica dentro del Grupo A. Se divide en cuatro códigos (C16 a C19), cada uno abarcando un rango de 2nm:

- C16:569.5 nm a 571.5 nm

- C17:571.5 nm a 573.5 nm

- C18:573.5 nm a 575.5 nm

- C19:575.5 nm a 577.5 nm

Esta clasificación precisa garantiza una variación de color mínima entre los LED en un mismo ensamblaje, lo cual es crucial para aplicaciones como retroiluminación multi-LED o matrices de indicadores.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características que ilustran el comportamiento del LED bajo condiciones variables. Estas son esenciales para consideraciones de diseño avanzado.

4.1 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

Esta curva muestra que la intensidad luminosa no es proporcional linealmente a la corriente directa. Si bien la intensidad aumenta con la corriente, la relación tiende a ser sub-lineal a corrientes más altas debido al aumento de la temperatura de unión y la caída de eficiencia. Operar significativamente por encima de la corriente de prueba recomendada de 20mA puede producir rendimientos decrecientes en brillo y acelerar el envejecimiento.

4.2 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Este gráfico demuestra el coeficiente de temperatura negativo de la salida luminosa. A medida que aumenta la temperatura ambiente, la salida de luz del LED disminuye. Esta es una característica fundamental de las fuentes de luz semiconductoras. La curva permite a los diseñadores estimar la pérdida de brillo en ambientes de alta temperatura y compensar si es necesario.

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

La curva I-V es de naturaleza exponencial, típica de un diodo. Un pequeño aumento en el voltaje directo resulta en un gran aumento en la corriente directa. Esto resalta la importancia crítica de usar un dispositivo limitador de corriente (casi siempre una resistencia) en serie con el LED cuando se alimenta con una fuente de voltaje. Conducir el LED con un voltaje constante conducirá a una fuga térmica y su destrucción.

4.4 Distribución Espectral

El gráfico de distribución espectral muestra la potencia óptica relativa emitida a través de las longitudes de onda. Para este LED amarillo-verde brillante, el pico está alrededor de 575nm con un ancho total a media potencia (FWHM) típico de 20nm. Este gráfico es útil para aplicaciones sensibles a contenido espectral específico.

4.5 Patrón de Radiación

El diagrama polar de radiación confirma visualmente el amplio ángulo de visión de 120 grados. El patrón es probablemente Lambertiano o casi Lambertiano, lo que significa que la intensidad es aproximadamente proporcional al coseno del ángulo de visión. Este patrón es ideal para iluminación de área amplia y acoplamiento con guías de luz.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete y Patrón de Soldadura

La hoja de datos incluye un dibujo dimensional detallado del paquete del LED. Las dimensiones clave incluyen la longitud, anchura y altura totales, así como el espaciado y tamaño de las patillas (terminales). También se proporciona un diseño recomendado de almohadillas de soldadura (land pattern) para el PCB. Adherirse a este patrón recomendado es crucial para lograr una junta de soldadura confiable, garantizar la alineación adecuada durante el reflujo y gestionar el estrés térmico. El dibujo especifica que las tolerancias son de ±0.1mm a menos que se indique lo contrario.

5.2 Identificación de Polaridad

Debe observarse la polaridad para un funcionamiento correcto. El dibujo de la hoja de datos indica los terminales ánodo y cátodo. Típicamente, el cátodo puede identificarse por una marca en el cuerpo del paquete, como un punto, una muesca o una marca verde, o por una forma de patilla diferente (ej., patilla más corta). Una conexión de polaridad incorrecta durante la soldadura impedirá que el LED se ilumine cuando esté polarizado directamente.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

El manejo y soldadura adecuados son críticos para prevenir daños a estos componentes SMT.

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de temperatura de reflujo específico sin plomo (Pb-free). Típicamente incluye: una rampa de precalentamiento (ej., 150-200°C durante 60-120s), una rampa controlada hasta la temperatura pico, un tiempo por encima del líquido (ej., por encima de 217°C durante 60-150s), una temperatura pico que no exceda los 260°C durante un máximo de 10 segundos, y una fase de enfriamiento controlada. El perfil enfatiza minimizar el choque térmico y la exposición a temperaturas extremas.

6.2 Precauciones Críticas

• Limitación de Corriente:Una resistencia externa en serie es obligatoria. Sin ella, incluso un pequeño aumento en el voltaje de alimentación puede causar un aumento grande y destructivo en la corriente.
• Ciclos de Reflujo:El LED no debe someterse a soldadura por reflujo más de dos veces para evitar un estrés térmico excesivo en el paquete y las uniones de alambre.
• Estrés Mecánico:Evite aplicar estrés físico al LED durante el calentamiento (soldadura) o al deformar el PCB después del ensamblaje.
• Soldadura Manual:Si es necesario, use un soldador con una temperatura de punta <350°C, aplique calor a cada terminal durante ≤3 segundos, y permita un intervalo de enfriamiento de ≥2 segundos entre terminales. Use un soldador de baja potencia (≤25W).
• Reparación:Se desaconseja la reparación después de la soldadura. Si es inevitable, se debe usar un soldador de doble punta especializado para calentar ambos terminales simultáneamente, evitando que el estrés mecánico levante una almohadilla.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Sensibilidad a la Humedad y Almacenamiento

Los componentes se empaquetan en una bolsa de barrera resistente a la humedad con un desecante y una tarjeta indicadora de humedad. La bolsa solo debe abrirse inmediatamente antes de su uso en un ambiente controlado a <30°C y <60% de Humedad Relativa. Si la tarjeta indicadora muestra una exposición excesiva a la humedad, los componentes deben hornearse a 60°C ±5°C durante 24 horas antes de su uso para eliminar la humedad absorbida y prevenir el \"efecto palomita\" durante el reflujo.

7.2 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora enrollada en carretes para ensamblaje automatizado. Las especificaciones clave incluyen: dimensiones del carrete (diámetro, ancho, tamaño del núcleo), dimensiones de los bolsillos de la cinta portadora y paso (distancia entre bolsillos). La cantidad estándar cargada es de 3000 piezas por carrete. En la hoja de datos se proporcionan dibujos detallados para el carrete, la cinta portadora y el proceso de empaquetado en bolsa a prueba de humedad.

7.3 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene varios códigos:

- P/N:El número de producto completo.

- CAT:El código del bin de intensidad luminosa (ej., Q1).

- HUE:El código del bin de longitud de onda dominante (ej., C18).

- REF:El rango de voltaje directo.

- LOT No:Número de lote para trazabilidad.

8. Consideraciones de Diseño para Aplicaciones

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El circuito más básico y esencial es una fuente de voltaje (V_CC), una resistencia limitadora de corriente (R_S) y el LED en serie. El valor de la resistencia se calcula usando la Ley de Ohm: R_S= (V_CC- V_F) / I_F, donde V_Fe I_Fson los puntos de operación deseados. Siempre use el V_Fmáximo de la hoja de datos (2.35V) para un diseño del peor caso para garantizar que la corriente no exceda los límites. Por ejemplo, con una fuente de 5V y un objetivo I_Fde 20mA: R_S= (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5Ω. Una resistencia estándar de 130Ω o 150Ω sería apropiada, con una potencia nominal P = I_F²× R_S.

8.2 Acoplamiento con Guías de Luz

Para aplicaciones con guías de luz, la emisión de vista superior a través del PCB es ideal. El LED debe posicionarse directamente debajo de la superficie de entrada de la guía de luz. El amplio ángulo de visión ayuda a capturar una gran parte de la luz emitida hacia la guía. La brecha entre la cúpula del LED y la guía de luz debe minimizarse, y se pueden usar materiales de acoplamiento óptico (ej., silicona, adhesivo transparente) para reducir las pérdidas por reflexión de Fresnel en el espacio de aire.

8.3 Gestión Térmica en el Diseño del PCB

Aunque es un dispositivo de señal pequeña, la gestión térmica mejora la longevidad. Use las dimensiones recomendadas de las almohadillas de soldadura. Conectar la almohadilla térmica (si está presente) o las almohadillas del cátodo/ánodo a áreas de cobre más grandes en el PCB ayuda a disipar el calor. Las vías térmicas debajo del paquete pueden transferir calor a las capas internas o inferiores. Evite colocar el LED cerca de otros componentes que generen calor.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La serie 65-21 se diferencia principalmente por sutrayectoria óptica de vista superior a través del PCB. En comparación con los LED estándar de vista lateral o en ángulo recto, este diseño simplifica la integración mecánica con guías de luz, eliminando la necesidad de curvas complejas o giros de 90 grados en la guía. El inter-reflector integrado es una característica destinada a mejorar la eficiencia óptica específicamente para este método de acoplamiento. El ángulo de visión de 120 grados es excepcionalmente amplio para un paquete de vista superior, ofreciendo mejor visibilidad fuera del eje que muchos competidores. Su cumplimiento con los últimos estándares de soldadura sin halógenos y de alta temperatura (sin plomo) lo hace adecuado para la fabricación de electrónica moderna y consciente del medio ambiente.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P1: ¿Puedo alimentar este LED directamente desde un pin de microcontrolador de 3.3V o 5V?

R: No. Siempre debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie. La curva I-V muestra que un pequeño cambio en el voltaje causa un gran cambio en la corriente. El voltaje de salida de un pin de microcontrolador puede variar, y conectar el LED directamente probablemente lo destruiría.

P2: ¿Por qué mi LED es más tenue de lo esperado cuando lo uso en un ambiente de alta temperatura?

R: Este es un comportamiento normal. Consulte la curva \"Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente\". La salida de luz del LED disminuye a medida que aumenta la temperatura. Es posible que necesite seleccionar un bin de mayor brillo (ej., Q1) o aumentar ligeramente la corriente de accionamiento (dentro de los límites absolutos) para compensar, asegurándose de no exceder los límites térmicos.

P3: La bolsa se abrió ayer. ¿Puedo usar los LED restantes hoy sin hornear?

R: Depende de las condiciones del taller de fábrica y del nivel de sensibilidad a la humedad (MSL) del componente, lo cual se infiere de las instrucciones de horneado. Si el ambiente estaba controlado (<30°C/60% HR) y el tiempo de exposición fue corto (probablemente menos que la vida útil especificada en el taller para el MSL, ej., 168 horas para MSL 3), probablemente sea seguro. En caso de duda, o si la tarjeta indicadora de humedad muestra niveles de advertencia, hornee los componentes como se especifica.

P4: ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda Pico y Longitud de Onda Dominante?

R: 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 una longitud de onda única calculada que sería percibida por el ojo humano como del mismo color que el amplio espectro del LED. λ_des más relevante para la coincidencia de color en aplicaciones visuales.

11. Estudio de Caso de Diseño

Escenario: Diseñar un panel de indicadores de estado con una guía de luz para un controlador industrial.

1. Requisito:Múltiples LED de estado amarillo-verde deben ser visibles desde el panel frontal a través de guías de luz individuales.

2. Selección de Componentes:Se elige la serie 65-21 por su emisión de vista superior, simplificando el diseño mecánico. La guía de luz puede ser un elemento recto y vertical situado directamente sobre el LED en el PCB.

3. Binning:Clasificación (Binning):

4. Para garantizar un brillo uniforme en todo el panel, se especifican LED del mismo bin de intensidad luminosa (ej., todos P2 o Q1). Para garantizar un color uniforme, se especifican LED del mismo bin de longitud de onda dominante (ej., todos C18).Diseño del Circuito:_FSe utiliza un riel común de 5V. Usando el V_Fmáx. de 2.35V y un objetivo I

5. de 20mA, se elige una resistencia en serie de 150Ω para cada LED, disipando 60mW (0.06W) por resistencia. Una resistencia de 1/8W o 1/10W es suficiente.Diseño del PCB:

6. Los LED se colocan según las posiciones de las guías de luz. Se utiliza el patrón de soldadura recomendado. Se usan pequeñas conexiones de alivio térmico en las almohadillas para ayudar en la soldadura mientras se mantiene cierta conducción térmica hacia el plano de tierra/alimentación.Resultado:

Un sistema de indicadores limpio y confiable con brillo y color consistentes, habilitado por las ventajas específicas de acoplamiento óptico del LED 65-21.

12. Principio de Funcionamiento

El LED se basa en un chip semiconductor de AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio). Cuando se aplica un voltaje directo que excede el voltaje de encendido del diodo (aproximadamente 1.8-2.0V), los electrones y huecos se inyectan en la región activa del semiconductor. Estos portadores de carga se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación de AlGaInP determina la energía de la banda prohibida, que a su vez dicta la longitud de onda de la luz emitida, en este caso, en el espectro amarillo-verde (alrededor de 575nm). El chip está encapsulado en un paquete de plástico blanco reflectante con una cúpula de epoxi transparente. El plástico blanco refleja la luz emitida lateralmente hacia arriba, y la cúpula actúa como una lente, dando forma al patrón de radiación y proporcionando protección ambiental.

13. Tendencias Tecnológicas