Hoja de Datos de la Serie 65-11 de LED Mini de Vista Superior - Dimensiones 3.2x2.8x1.9mm - Voltaje 2.75-3.65V - Potencia 110mW - Color Blanco - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie 65-11 representa una familia de LEDs SMD (Dispositivo de Montaje Superficial) Mini de Vista Superior. Este producto está diseñado como un componente indicador óptico compacto, que utiliza un chip semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) para producir una salida de luz blanca pura. El LED está encapsulado en un paquete de resina transparente, lo que contribuye a su rendimiento óptico. Una característica clave del diseño es el inter-reflector integrado dentro del paquete. Este reflector optimiza la extracción de luz y la eficiencia de acoplamiento, haciendo que este LED sea especialmente adecuado para aplicaciones que involucran guías de luz o tubos luminosos, donde es crítica una transferencia de luz direccional eficiente.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de esta serie de LED derivan de su diseño de paquete y selección de materiales. El amplio ángulo de visión de 120 grados (típico) garantiza una alta visibilidad desde varios ángulos, lo cual es esencial para indicadores de estado en electrónica de consumo, tableros de automóviles y paneles de control industrial. El paquete SMT (Tecnología de Montaje Superficial) permite un ensamblaje automatizado de alta velocidad utilizando procesos estándar de soldadura por reflujo IR (Infrarrojo), reduciendo significativamente los costos de fabricación y mejorando la confiabilidad en comparación con componentes de orificio pasante. El producto está especificado como libre de plomo y cumple con la directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), satisfaciendo las regulaciones ambientales globales. Los mercados objetivo son amplios, abarcando retroiluminación para LCDs y teclados (especialmente en dispositivos móviles), funciones de indicador general y iluminación especializada donde se requiere acoplar en guías de luz de acrílico o policarbonato.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos clave especificados en la hoja de datos. Comprender estos límites y características es fundamental para un diseño de circuito confiable.

2.1 Valores Máximos Absolutos

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

• Voltaje Inverso (V_R):5V. Exceder este voltaje en la dirección de polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Corriente Directa Continua (I_F):30mA. Esta es la corriente DC máxima que se puede aplicar de forma continua.
• Corriente Directa Pico (I_FP):100mA. Esta especificación de corriente pulsada (a un ciclo de trabajo de 1/10 y frecuencia de 1kHz) permite condiciones breves de sobrecorriente, útil para multiplexación o para crear destellos más brillantes.
• Disipación de Potencia (P_d):110mW. Esta es la potencia máxima que el paquete puede disipar como calor a una temperatura ambiente (T_a) de 25°C. Exceder este límite conlleva el riesgo de fuga térmica.
• Descarga Electroestática (ESD):2000V (Modelo de Cuerpo Humano). Esta clasificación indica un nivel moderado de protección ESD incorporada, pero aún se recomienda manipular con las precauciones estándar contra ESD.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:-40°C a +85°C / -40°C a +90°C. Estos rangos definen las condiciones ambientales para uso y almacenamiento no operativo.
• Temperatura de Soldadura:El dispositivo puede soportar soldadura por reflujo IR con una temperatura pico de 260°C durante 10 segundos, o soldadura manual a 350°C durante 3 segundos.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden bajo condiciones de prueba estándar (T_a=25°C, I_F=20mA) y definen el rendimiento del dispositivo.

• Intensidad Luminosa (I_V):715 a 1800 mcd (milicandelas). Esta es la medida principal del brillo del LED. El amplio rango indica que se utiliza un sistema de clasificación (ver Sección 3). Para la especificación se utiliza una corriente directa típica de 20mA.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120 grados (típico). Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor pico. El ángulo amplio es resultado del paquete de vista superior y el diseño de lente/reflector difuso.
• Voltaje Directo (V_F):2.75V a 3.65V. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando se alimenta a 20mA. La variación se debe a las tolerancias del proceso semiconductor y se gestiona mediante clasificación por voltaje.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LEDs se clasifican en grupos de rendimiento o "bins". Esta hoja de datos define bins para intensidad luminosa y voltaje directo.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LEDs se categorizan en cuatro bins (V1, V2, W1, W2) según su intensidad luminosa medida a 20mA. Por ejemplo, un LED del bin V1 tendrá una intensidad entre 715 y 900 mcd, mientras que un LED del bin W2 estará entre 1420 y 1800 mcd. Los diseñadores deben especificar el bin requerido al realizar el pedido para garantizar un nivel mínimo de brillo para su aplicación.

3.2 Clasificación por Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica en tres grupos (E5, E6, E7) bajo la clasificación "E". Por ejemplo, el bin E5 cubre V_Fdesde 2.75V hasta 3.05V. Seleccionar LEDs del mismo bin de voltaje es crucial para diseños donde múltiples LEDs están conectados en paralelo, ya que garantiza una distribución de corriente y brillo más uniforme.

3.3 Clasificación por Coordenadas de Cromaticidad

El color de la luz blanca se define por sus coordenadas (x, y) en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. La hoja de datos muestra cuatro bins principales (B3, B4, B5, B6) que definen regiones específicas en este diagrama. Cada bin tiene un área cuadrilátera definida. Por ejemplo, el bin B3 cubre una región con coordenadas x desde ~0.283 hasta 0.304 y coordenadas y desde ~0.295 hasta 0.330. Esta clasificación garantiza que el punto de color blanco (temperatura de color correlacionada - CCT) caiga dentro de un rango aceptable, evitando diferencias de color notables entre LEDs en un arreglo. La tolerancia para estas coordenadas es de ±0.01.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Las curvas características típicas proporcionan información sobre cómo se comporta el LED en condiciones no estándar.

4.1 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

Esta curva muestra que la salida de luz no es proporcional linealmente a la corriente. Si bien la salida aumenta con la corriente, la eficiencia (lúmenes por vatio) típicamente disminuye a corrientes más altas debido al aumento de la generación de calor dentro del chip. Alimentar el LED por encima de los 20mA recomendados durante períodos prolongados reducirá su vida útil y puede desplazar el color.

4.2 Curva de Reducción de Corriente Directa

Este es un gráfico crítico para la gestión térmica. Muestra la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente (T_a). A medida que T_aaumenta, la capacidad del LED para disipar calor disminuye. Por lo tanto, la corriente máxima segura de operación debe reducirse. Por ejemplo, a una temperatura ambiente de 85°C, la corriente continua máxima es significativamente menor que la clasificación máxima absoluta de 30mA especificada a 25°C. Ignorar esta reducción puede llevar a una degradación rápida.

3.3 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva ilustra la dependencia de la salida de luz con la temperatura. Típicamente, la intensidad luminosa de los LEDs blancos basados en InGaN disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esta es una consideración importante para aplicaciones que operan en entornos de alta temperatura o donde el LED es alimentado intensamente, ya que el brillo real será menor que la especificación a temperatura ambiente.

4.4 Voltaje Directo vs. Corriente Directa y Distribución Espectral

La curva V_Fvs. I_Fmuestra la característica exponencial I-V del diodo. El gráfico de distribución espectral muestra la potencia relativa emitida a través de diferentes longitudes de onda. Para un LED blanco que utiliza un chip azul con un recubrimiento de fósforo, el espectro tendrá un pico en la región azul (del chip) y un pico más amplio en la región amarilla/verde/roja (del fósforo). La salida combinada se percibe como luz blanca.

4.5 Diagrama de Radiación

Este gráfico polar representa visualmente el ángulo de visión y la distribución espacial de la luz. El ángulo de visión de 120 grados se confirma aquí, mostrando cómo la intensidad disminuye en ángulos alejados del eje central (0 grados).

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED tiene una huella SMD compacta. Las dimensiones clave incluyen un tamaño de cuerpo de aproximadamente 3.2mm (largo) x 2.8mm (ancho) x 1.9mm (alto). La hoja de datos proporciona un dibujo detallado con tolerancias, típicamente ±0.1mm a menos que se indique lo contrario. Esto incluye la ubicación de las almohadillas del ánodo y cátodo, lo cual es crucial para el diseño correcto del PCB (Placa de Circuito Impreso) y la orientación durante el ensamblaje automatizado pick-and-place.

5.2 Identificación de Polaridad

El paquete incluye un marcador de polaridad. Típicamente, una muesca, un punto o una esquina biselada en el paquete indica el lado del cátodo. El diseño de la almohadilla de soldadura en la huella del PCB debe reflejar esta asimetría para evitar una colocación incorrecta.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo

El dispositivo es compatible con procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR). El perfil máximo recomendado tiene una temperatura pico de 260°C, que no debe excederse por más de 10 segundos. Es esencial seguir un perfil controlado de aumento y disminución de temperatura para prevenir choque térmico, que puede agrietar el paquete de resina o dañar los alambres de unión internos.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, debe realizarse rápidamente. La recomendación es usar una punta de soldador a 350°C por una duración máxima de 3 segundos por terminal. Aplicar calor durante demasiado tiempo puede transferir calor excesivo al chip del LED.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

Los LEDs deben almacenarse en sus bolsas originales barrera de humedad con desecante en un ambiente controlado, típicamente por debajo de 30°C y 60% de humedad relativa. Si las bolsas se abren, los componentes pueden absorber humedad, lo que puede causar "popcorning" (agrietamiento del paquete) durante la soldadura por reflujo debido a la rápida expansión del vapor. Para almacenamiento prolongado después de abrir, puede ser necesario un procedimiento de horneado según el estándar IPC/JEDEC.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Dimensiones del Carrete

Los LEDs se suministran en cinta y carrete para ensamblaje automatizado. La hoja de datos proporciona las dimensiones de la cinta portadora, el núcleo del carrete y el carrete completo. Esta información es necesaria para programar los mecanismos alimentadores en las máquinas de colocación SMT.

7.2 Explicación de la Etiqueta y Numeración del Modelo

La etiqueta del producto en el carrete o caja contiene códigos que especifican los bins de rendimiento del dispositivo. Los códigos clave son:
CAT: Rango de Intensidad Luminosa (ej., W1, V2).
HUE: Coordenadas de Cromaticidad (ej., B4, B6).
REF: Rango de Voltaje Directo (ej., E5, E7).
El número de parte completo (ej., 65-11/T2C-FV1W2E/2T) codifica la serie, el tipo de paquete y probablemente los bins de rendimiento, permitiendo una identificación y pedido precisos.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Indicadores Ópticos:Estado de energía, selección de modo e indicadores de alerta en electrónica de consumo, electrodomésticos e interiores automotrices.
• Acoplamiento en Guías de Luz:El amplio ángulo de visión y el reflector optimizado hacen que este LED sea ideal para iluminación lateral de tubos luminosos de acrílico o policarbonato, comúnmente utilizados para iluminar símbolos, botones o crear paneles retroiluminados uniformes.
• Retroiluminación:Adecuado para pantallas LCD pequeñas, iluminación de teclado en teléfonos móviles y retroiluminación de interruptores de membrana o paneles decorativos.
• Iluminación General:Puede usarse en arreglos para iluminación ambiental de bajo nivel o de acento.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre use una resistencia limitadora de corriente en serie o un controlador de corriente constante. El voltaje directo varía, por lo que no se recomienda alimentar con una fuente de voltaje constante, ya que puede conducir a fuga térmica.
• Gestión Térmica:Para diseños que requieren alto brillo o que operan en ambientes cálidos, asegure un área de cobre en el PCB (almohadillas térmicas) adecuada para conducir el calor lejos de las uniones de soldadura del LED.
• Diseño Óptico:Cuando se usa con guías de luz, la distancia y alineación entre el LED y la entrada del tubo son críticas para la eficiencia. Se recomienda simulación óptica o creación de prototipos.
• Protección ESD:Aunque el dispositivo tiene cierta protección ESD, incorporar supresión de voltaje transitorio en líneas sensibles o usar procedimientos de manipulación seguros contra ESD durante el ensamblaje es una buena práctica.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La serie 65-11 se diferencia por su combinación específica de un amplio ángulo de visión y un paquete optimizado para el acoplamiento con guías de luz. En comparación con los LEDs estándar de vista lateral, el patrón de emisión de vista superior es más adecuado para aplicaciones donde el LED está montado perpendicularmente a la superficie de visión. En comparación con otros LEDs de vista superior, el inter-reflector integrado es una característica de diseño destinada a mejorar la eficiencia óptica en aplicaciones de luz guiada, ofreciendo potencialmente un mejor rendimiento en sistemas de tubos luminosos que un LED genérico de vista superior sin dicha característica.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo alimentar este LED a 30mA continuamente?
R: El Valor Máximo Absoluto es 30mA a 25°C ambiente. Para una operación confiable a largo plazo, es recomendable operar por debajo de este máximo. La condición de operación típica especificada es 20mA. Además, la corriente debe reducirse si la temperatura ambiente está por encima de 25°C, como se muestra en la curva de reducción.

P: ¿Por qué hay un rango tan amplio en la intensidad luminosa (715-1800 mcd)?
R: Este rango representa la dispersión total en todos los bins de producción. Los LEDs individuales se clasifican en bins más estrechos (V1, V2, W1, W2). Al especificar un código de bin requerido al realizar el pedido, puede asegurarse de recibir LEDs con un brillo mínimo consistente y conocido.

P: ¿Cómo elijo la resistencia limitadora de corriente correcta?
R: Use la Ley de Ohm: R = (V_fuente- V_F) / I_F. Use el V_Fmáximo de la hoja de datos (o su bin de voltaje especificado) para asegurar que se caiga suficiente voltaje a través de la resistencia para limitar la corriente correctamente bajo todas las condiciones. Para una fuente de 5V y un V_Fmáx. de 3.65V a 20mA: R = (5 - 3.65) / 0.02 = 67.5Ω. Una resistencia estándar de 68Ω sería apropiada. Siempre calcule también la potencia nominal de la resistencia: P = I²* R.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Panel de Interruptores Táctiles Iluminados
Un diseñador está creando un panel de control con múltiples interruptores táctiles que necesitan retroiluminación. Cada interruptor tiene una tapa translúcida y un tubo luminoso debajo. Se elige el LED 65-11 porque su emisión de vista superior y ángulo amplio acoplan eficientemente la luz en la base del tubo luminoso. El diseñador selecciona el bin W1 para un brillo medio-alto consistente. Los LEDs se colocan en el PCB directamente debajo de cada tubo luminoso. Se usa una corriente constante de 18mA (ligeramente por debajo de la especificación de 20mA para mejorar la longevidad y reducir el calor). Se especifica el bin de voltaje directo E6 para garantizar un brillo uniforme cuando todos los LEDs se alimentan en paralelo desde un mismo riel de voltaje con resistencias en serie individuales. El diseño del PCB incluye pequeñas almohadillas de alivio térmico conectadas a un plano de tierra para ayudar a disipar el calor.

12. Introducción al Principio de Operación

Este LED blanco opera bajo el principio de fotoluminiscencia. El núcleo es un chip semiconductor hecho de InGaN, que emite luz azul cuando los electrones se recombinan con huecos a través de su banda prohibida al aplicar un sesgo directo (corriente). Esta luz azul no se emite directamente. En su lugar, incide sobre una capa de fósforo (típicamente YAG:Ce - Granate de Itrio y Aluminio dopado con Cerio) que se deposita sobre o alrededor del chip. El fósforo absorbe una porción de los fotones azules y re-emite luz a través de un espectro más amplio en las regiones amarilla y roja. El ojo humano percibe la mezcla de la luz azul restante y la luz amarilla/roja convertida como luz blanca. El tono exacto o temperatura de color correlacionada (CCT) de la luz blanca está determinada por la composición y el grosor de la capa de fósforo.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en LEDs SMD como la serie 65-11 es hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), lo que reduce el consumo de energía y la generación de calor para la misma salida de luz. También hay un impulso para mejorar el índice de reproducción cromática (IRC), especialmente para aplicaciones de iluminación, lo que implica el uso de sistemas de fósforo múltiple más complejos. La miniaturización continúa, con tamaños de paquete aún más pequeños disponibles. Además, la integración de electrónica de control, como controladores de corriente constante o controladores PWM (Modulación por Ancho de Pulso), directamente en el paquete del LED ("LEDs inteligentes") es una tendencia creciente, simplificando el diseño del circuito para el usuario final. La tecnología subyacente de InGaN para chips azules es madura, con investigaciones en curso centradas en reducir la caída de eficiencia a altas corrientes y mejorar la longevidad a temperaturas de operación más altas.