Serie 65-21 de LED Mini de Vista Superior - Dimensiones 2.0x1.25x0.7mm - Voltaje 2.7-3.5V - Color Azul - Potencia 0.11W - 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 para Montaje Superficial (SMD). Estos componentes están diseñados como fuentes ópticas compactas y eficientes, principalmente para indicación e iluminación de fondo. La serie se caracteriza por su encapsulado blanco para montaje superficial, que aloja el chip LED y proporciona protección ambiental.

La ventaja principal de esta serie radica en su diseño óptico. El encapsulado incorpora características que crean un amplio ángulo de visión, típicamente de 120 grados (2θ1/2). Esto se logra mediante un diseño optimizado de reflectores internos dentro del encapsulado, que mejora la extracción y distribución de la luz. Esta característica hace que estos LED sean especialmente adecuados para aplicaciones que involucran guías de luz o tubos luminosos, donde el acoplamiento eficiente y la iluminación uniforme son críticos.

El mercado objetivo incluye electrónica de consumo, interiores automotrices, controles industriales y aplicaciones de iluminación general donde se requiere una iluminación indicadora confiable y de bajo consumo.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

El dispositivo está especificado para operar de manera confiable dentro de los siguientes límites; más allá de estos, puede ocurrir daño permanente:

• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA. La corriente máxima en DC para operación continua.
• Corriente Directa Pico (I_FP):100 mA. Esto solo es permisible bajo condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 a 1 kHz.
• Disipación de Potencia (P_d):110 mW. La potencia máxima que el encapsulado puede disipar a una temperatura ambiente de 25°C.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente para operación normal.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura:Para reflujo IR, la temperatura pico no debe exceder los 260°C durante 10 segundos. Para soldadura manual, la temperatura de la punta del cautín no debe exceder los 350°C durante 3 segundos.

2.2 Características Electro-Ópticas

Los parámetros clave de rendimiento se miden a una temperatura ambiente (T_a) de 25°C y una corriente directa (I_F) de 20 mA, a menos que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (I_v):Varía desde un mínimo de 180 mcd hasta un máximo de 360 mcd, con una tolerancia típica de ±11%. Esto define el brillo percibido del LED.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):120 grados (típico). Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor pico.
• Longitud de Onda Pico (λ_p):468 nm (típico). La longitud de onda a la cual la distribución espectral de potencia es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Varía de 464 nm a 472 nm, con una tolerancia de ±1 nm. Esto define el color percibido (azul).
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):20 nm (típico). El ancho del espectro emitido a la mitad de su potencia máxima.
• Voltaje Directo (V_F):Varía de 2.7 V (mín) a 3.5 V (máx) a 20 mA, con una tolerancia típica de ±0.05V.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo de 50 μA cuando se aplica un voltaje inverso de 5V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LED se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LED se categorizan en tres lotes (S1, S2, T1) según su intensidad luminosa medida a I_F=20mA:

- Lote S1:180 mcd a 225 mcd

- Lote S2:225 mcd a 285 mcd

- Lote T1:285 mcd a 360 mcd

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El color azul se controla a través de cuatro grupos de longitud de onda (AA1 a AA4):

- Grupo AA1:464.0 nm a 466.0 nm

- Grupo AA2:466.0 nm a 468.0 nm

- Grupo AA3:468.0 nm a 470.0 nm

- Grupo AA4:470.0 nm a 472.0 nm

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica en ocho lotes (B34 a B41), cada uno cubriendo un rango de 0.1V desde 2.70V hasta 3.50V. Esto permite a los diseñadores seleccionar LED con V_Fcoincidente para compartir corriente en circuitos paralelos.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características esenciales para el diseño.

• Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V):Muestra la relación exponencial. La curva indica el voltaje requerido para alcanzar una corriente de accionamiento específica, crucial para seleccionar resistencias limitadoras o diseñar circuitos de accionamiento.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa:Demuestra que la salida de luz aumenta con la corriente, pero puede no ser perfectamente lineal, especialmente a corrientes más altas donde la eficiencia puede disminuir debido al calentamiento.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Muestra la reducción térmica de la salida de luz. La intensidad luminosa disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente, lo que debe tenerse en cuenta en entornos de alta temperatura.
• Voltaje Directo vs. Temperatura Ambiente:Indica que V_Ftiene un coeficiente de temperatura negativo, disminuyendo ligeramente a medida que aumenta la temperatura.
• Patrón de Radiación:Un diagrama polar que ilustra la distribución espacial de la intensidad de la luz, confirmando el patrón de emisión amplio, similar a Lambertiano.
• Distribución Espectral:Un gráfico que traza la intensidad relativa frente a la longitud de onda, mostrando el pico de emisión azul característico y estrecho centrado alrededor de 468 nm.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Contorno del Encapsulado

El LED tiene una huella SMD compacta. Las dimensiones clave incluyen una longitud del cuerpo de aproximadamente 2.0 mm, un ancho de 1.25 mm y una altura de 0.7 mm. Las almohadillas del ánodo y cátodo están claramente definidas. Todas las tolerancias no especificadas son de ±0.1 mm.

5.2 Diseño Recomendado de la Almohadilla de Soldadura

Se proporciona un diseño de patrón de soldadura para garantizar una soldadura confiable y una alineación adecuada durante el proceso de reflujo. Adherirse a esta huella recomendada ayuda a prevenir el efecto "tombstoning" y asegura una buena conexión térmica y eléctrica.

5.3 Identificación de Polaridad

El encapsulado presenta un marcador de polaridad, típicamente una muesca o un punto cerca del terminal del cátodo (negativo). La orientación correcta es vital para la funcionalidad del circuito.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

El método principal de soldadura es la Soldadura por Reflujo Infrarrojo (IR).

• Perfil de Reflujo:La temperatura pico máxima no debe exceder los 260°C, y el tiempo por encima de 260°C debe limitarse a un máximo de 10 segundos para evitar daños al encapsulado plástico y a las uniones internas con alambre.
• Soldadura Manual:Si es necesario, se puede usar un cautín con una temperatura de punta que no exceda los 350°C, limitando el tiempo de soldadura a 3 segundos por terminal.
• Condiciones de Almacenamiento:Los componentes se empaquetan en bolsas resistentes a la humedad con desecante. Si la bolsa ha estado abierta por más de 72 horas en un ambiente que excede 30°C/60%HR, puede ser necesario un horneado antes del reflujo para prevenir el efecto "palomita de maíz" durante la soldadura.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Empaquetado

Los LED se suministran en cinta y carrete para ensamblaje automatizado. La cinta portadora acomoda los componentes y las dimensiones del carrete están estandarizadas. Cada carrete contiene 2000 piezas. El empaquetado incluye una bolsa de aluminio a prueba de humedad con un desecante y una tarjeta indicadora de humedad.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene información crítica:

- CAT:Código del lote de Intensidad Luminosa (ej., S1, T1).

- HUE:Código del Grupo de Longitud de Onda Dominante (ej., AA2, AA4).

- REF:Código del lote de Voltaje Directo (ej., B36, B40).

- El Número de Parte (PN), la Cantidad (QTY) y el Número de Lote (LOT NO) también están incluidos.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Indicadores Ópticos:Luces de estado en electrónica de consumo, electrodomésticos y equipos industriales.
• Acoplamiento en Guías de Luz/Tubos Luminosos:El amplio ángulo de visión y el diseño del encapsulado lo hacen ideal para transferir luz desde el PCB a un panel frontal o pantalla a través de un tubo luminoso de acrílico o policarbonato.
• Iluminación de Fondo:Para pantallas LCD, teclados, interruptores de membrana y símbolos.
• Iluminación Automotriz Interior:Iluminación de fondo del tablero, iluminación de interruptores y otras funciones de iluminación interior de baja potencia, considerando que el rango de temperatura de operación se extiende hasta +85°C.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre use una resistencia en serie o un controlador de corriente constante para limitar I_Fal valor deseado (≤30 mA DC). Calcule la resistencia usando R = (V_suministro- V_F) / I_F.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegure un área de cobre en el PCB o vías térmicas adecuadas si opera a altas temperaturas ambientales o corrientes altas para mantener el rendimiento y la longevidad.
• Protección contra ESD:El dispositivo está clasificado para 1000V (HBM). Implemente precauciones estándar de manejo de ESD durante el ensamblaje. Para aplicaciones sensibles, considere agregar supresión de voltaje transitorio en las líneas.

9. Fiabilidad y Garantía de Calidad

El producto se somete a una serie completa de pruebas de fiabilidad realizadas con un nivel de confianza del 90% y un Porcentaje de Defectos Tolerables por Lote (LTPD) del 10%. Los elementos de prueba incluyen:

- Resistencia a la Soldadura por Reflujo

- Ciclado de Temperatura (-40°C a +100°C)

- Choque Térmico (-10°C a +100°C)

- Almacenamiento a Alta y Baja Temperatura

- Vida Útil en Operación DC (1000 hrs a 20mA)

- Alta Temperatura/Alta Humedad (85°C/85% HR)

Estas pruebas validan la robustez del LED bajo varias tensiones ambientales y operativas.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda pico y la longitud de onda dominante?

R: La longitud de onda pico (λ_p) es la longitud de onda física de la emisión espectral máxima. La longitud de onda dominante (λ_d) es la longitud de onda de una luz monocromática que parecería tener el mismo color que el LED para el ojo humano. λ_des más relevante para la especificación del color.

P: ¿Puedo accionar este LED a 30mA continuamente?

R: Sí, 30mA es la clasificación máxima de corriente directa continua. Sin embargo, para una longevidad óptima y para tener en cuenta el posible aumento térmico en la aplicación, es una práctica común accionarlo a una corriente más baja, como 20mA, lo que proporciona un buen equilibrio entre brillo y fiabilidad.

P: ¿Cómo interpreto los códigos de clasificación en la etiqueta?

R: Los códigos de tres letras (ej., CAT:T1, HUE:AA3, REF:B38) le permiten seleccionar LED con características estrictamente controladas. Para una apariencia consistente en un producto, especifique y use LED del mismo lote o lotes adyacentes para intensidad luminosa y longitud de onda dominante.

11. Estudio de Caso de Diseño Práctico

Escenario: Diseñar un indicador de estado para un router de consumo usando un tubo luminoso.

1. Selección:Elija un LED de la serie 65-21 por su amplio ángulo de visión, que se acopla eficientemente al tubo luminoso.

2. Diseño del Circuito:La fuente de alimentación lógica del router es de 3.3V. Objetivo I_F= 15 mA para un brillo adecuado y menor potencia. Usando un V_Ftípico de 3.0V (del lote B36), calcule la resistencia en serie: R = (3.3V - 3.0V) / 0.015A = 20 Ω. Use una resistencia estándar de 20 Ω, 1/10W.

3. Diseño de la Placa:Coloque el LED en el PCB según el diseño de almohadilla recomendado. Posiciónelo precisamente debajo de la entrada del tubo luminoso. Asegúrese de que ningún componente alto proyecte sombra.

4. Térmico:La disipación de potencia es mínima (P = V_F* I_F≈ 45 mW), por lo que no se requiere disipación térmica especial en esta aplicación de interior.

12. Introducción al Principio Técnico

Este LED se basa en un chip semiconductor de Nitruro de Galio e Indio (InGaN). Cuando se aplica un voltaje directo que excede el potencial de unión del diodo, los electrones y huecos se recombinan en la región activa del chip, liberando energía en forma de fotones. La composición específica de la aleación InGaN determina la energía de la banda prohibida, que a su vez define la longitud de onda de la luz emitida—en este caso, en el espectro azul (~468 nm). La lente de resina epoxi del encapsulado es transparente al agua para maximizar la transmisión de luz y tiene una forma diseñada para controlar el ángulo del haz.

13. Tendencias y Contexto de la Industria

La serie 65-21 se ajusta a la tendencia actual de miniaturización y eficiencia en la optoelectrónica. Los LED SMD continúan reemplazando a las versiones de orificio pasante debido a su idoneidad para el ensamblaje automatizado, su menor huella y su perfil más bajo. La característica de amplio ángulo de visión aborda la creciente necesidad de componentes que funcionen eficazmente con guías de luz en diseños de productos modernos y elegantes donde la fuente de luz a menudo está oculta. Además, la disponibilidad de una clasificación precisa permite una mayor consistencia de color y brillo en la producción en masa, lo cual es cada vez más importante para aplicaciones de electrónica de consumo y automotrices donde se exige uniformidad estética.