Hoja de Datos del LED Azul de Potencia Media SMD 67-21S/B3C - Paquete PLCC-2 - 3.2V Típico - 0.27W Máx - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 67-21S/B3C es un LED de potencia media de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones de iluminación general. Utiliza un paquete PLCC-2 (Portador de Chip con Pistas Plásticas), ofreciendo un factor de forma compacto adecuado para procesos de ensamblaje automatizado. El color principal emitido es azul, logrado mediante tecnología de chip InGaN, con una lente de resina transparente al agua que proporciona un amplio ángulo de visión de 120 grados. Esta combinación de características lo convierte en una fuente de luz eficiente y versátil.

Las ventajas clave de este LED incluyen su alta eficacia luminosa, lo que se traduce en una buena salida de luz para su nivel de consumo de energía. El paquete está libre de plomo y cumple con las principales normativas medioambientales, incluyendo RoHS, REACH de la UE y requisitos libres de halógenos (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm), asegurando que cumple con los estándares modernos de fabricación y sostenibilidad.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los límites operativos del dispositivo se definen bajo condiciones específicas (temperatura del punto de soldadura a 25°C). La corriente directa continua máxima (I_F) es de 75 mA. Para operación pulsada, se permite una corriente directa pico (I_FP) de 150 mA bajo un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 10 ms. La disipación de potencia máxima (P_d) es de 270 mW. El rango de temperatura de operación (T_opr) es de -40°C a +85°C, mientras que el almacenamiento puede realizarse entre -40°C y +100°C. La resistencia térmica desde la unión al punto de soldadura (R_{th J-S}) es de 50 °C/W, y la temperatura máxima permitida en la unión (T_j) es de 115°C. La soldadura debe adherirse a perfiles estrictos: soldadura por reflujo a 260°C durante un máximo de 10 segundos, o soldadura manual a 350°C durante un máximo de 3 segundos. El dispositivo es sensible a descargas electrostáticas (ESD), requiriendo precauciones de manejo adecuadas.

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas a una temperatura del punto de soldadura de 25°C y una corriente directa de 60 mA, se definen los parámetros clave de rendimiento. El flujo luminoso (I_v) tiene un rango típico, con valores mínimos y máximos especificados en la sección de clasificación. El voltaje directo (V_F) típicamente cae entre 2.9V y 3.6V a 60mA. El ángulo de visión (2θ_1/2) es de 120 grados, proporcionando un patrón de emisión amplio. La corriente inversa (I_R) se limita a un máximo de 50 µA a un voltaje inverso (V_R) de 5V. Las tolerancias para flujo luminoso y voltaje directo son de ±11% y ±0.1V, respectivamente.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

Para garantizar consistencia en el diseño de aplicaciones, los LEDs se clasifican en lotes basados en parámetros clave.

3.1 Clasificación de Flujo Luminoso

El flujo luminoso se categoriza en lotes D5, D6 y D7. El lote D5 cubre de 2.5 a 3.0 lúmenes, D6 cubre de 3.0 a 3.5 lúmenes, y D7 cubre de 3.5 a 4.0 lúmenes, todos medidos a I_F=60mA.

3.2 Clasificación de Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica finamente desde el código 36 hasta el 42. Cada lote representa un paso de 0.1V, comenzando desde 2.9-3.0V (Lote 36) hasta 3.5-3.6V (Lote 42), medido a I_F=60mA.

3.3 Clasificación de Longitud de Onda Dominante

El color azul se define por lotes de longitud de onda dominante. El lote B50 cubre de 445nm a 450nm, y el lote B51 cubre de 450nm a 455nm, medidos a I_F=60mA con una tolerancia de medición de ±1nm.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varios gráficos que ilustran el comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables.

4.1 Distribución Espectral

Un gráfico muestra la intensidad luminosa relativa versus la longitud de onda, típico para un LED azul InGaN, con un pico en la región de 455-460nm.

4.2 Voltaje Directo vs. Temperatura

La Figura 1 representa el cambio del voltaje directo relativo a la temperatura de la unión. El voltaje típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura, lo cual es una característica de los diodos semiconductores.

4.3 Potencia Radiométrica Relativa vs. Corriente

La Figura 2 muestra que la salida de luz aumenta con la corriente directa, pero puede exhibir un comportamiento sub-lineal a corrientes más altas debido a la caída de eficiencia y efectos térmicos.

4.4 Flujo Luminoso Relativo vs. Temperatura

La Figura 3 ilustra la reducción del flujo luminoso con el aumento de la temperatura de la unión. La salida de luz disminuye a medida que sube la temperatura, destacando la importancia de la gestión térmica.

4.5 Curva Característica IV

La Figura 4 presenta la relación entre la corriente directa y el voltaje directo a una temperatura fija, mostrando la típica curva exponencial del diodo.

4.6 Reducción de Corriente vs. Temperatura

La Figura 5 muestra la corriente directa máxima permitida como función de la temperatura de soldadura, considerando la resistencia térmica. Este gráfico es crucial para determinar condiciones de operación seguras en diferentes entornos térmicos.

4.7 Patrón de Radiación

La Figura 6 es un diagrama polar que muestra la distribución espacial de la intensidad de la luz, confirmando el amplio ángulo de visión de 120 grados con un patrón casi Lambertiano.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El paquete PLCC-2 tiene una huella y un perfil definidos. Se proporcionan dibujos dimensionales detallados, con tolerancias estándar de ±0.15mm a menos que se especifique lo contrario. El diseño incluye marcas de ánodo y cátodo para la orientación correcta en el PCB.

5.2 Diseño de Pads y Polaridad

El diseño de las almohadillas de soldadura está pensado para un montaje estable y una buena formación de la junta de soldadura. Indicadores claros de polaridad (típicamente una muesca o un cátodo marcado) en el paquete y la serigrafía recomendada en el PCB aseguran una instalación correcta.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

Deben seguirse perfiles de soldadura estrictos para prevenir daños. Para soldadura por reflujo, la temperatura pico no debe exceder los 260°C por más de 10 segundos. Para soldadura manual, la temperatura de la punta del cautín no debe exceder los 350°C, y el tiempo de contacto debe limitarse a 3 segundos por almohadilla. Los dispositivos son sensibles a la humedad y deben almacenarse en su embalaje original resistente a la humedad. Si el tiempo de exposición excede los límites, puede ser necesario un horneado antes de la soldadura.

7. Información de Empaquetado y Pedido

Los LEDs se suministran en cinta y carrete resistentes a la humedad para ensamblaje automatizado pick-and-place. Las cantidades estándar por carrete incluyen 250, 500, 1000, 2000, 3000 y 4000 piezas. Las dimensiones del carrete y la cinta portadora se especifican con tolerancias de ±0.1mm. El proceso de empaquetado implica sellar el carrete en una bolsa de aluminio a prueba de humedad con desecante. Las etiquetas en la bolsa y el carrete proporcionan información crítica: Número de Producto del Cliente (CPN), Número de Producto (P/N), cantidad (QTY) y los códigos de lote específicos para intensidad luminosa (CAT), longitud de onda dominante (HUE) y voltaje directo (REF), junto con el número de lote (LOT No).

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED es adecuado para iluminación decorativa y de entretenimiento, iluminación agrícola (por ejemplo, luz azul suplementaria para crecimiento de plantas) y aplicaciones de iluminación general donde se necesita una fuente de luz azul compacta y eficiente.

8.2 Consideraciones de Diseño

Los diseñadores deben considerar la gestión térmica debido a la resistencia térmica de 50 °C/W. Es necesario un área de cobre adecuada en el PCB o disipación de calor para mantener una baja temperatura de unión para un rendimiento óptimo y longevidad. La limitación de corriente es esencial; se recomienda un driver de corriente constante sobre una fuente de voltaje constante para asegurar una salida de luz estable y prevenir la fuga térmica. Los códigos de clasificación deben revisarse para la consistencia de color y brillo en la aplicación final.

9. Pruebas de Fiabilidad

El producto se somete a una serie completa de pruebas de fiabilidad con un nivel de confianza del 90% y un 10% de LTPD (Porcentaje de Defectos Tolerados por Lote). Las pruebas incluyen resistencia a la soldadura por reflujo, choque térmico (-10°C a +100°C), ciclado de temperatura (-40°C a +100°C), almacenamiento a alta temperatura/humedad (85°C/85%RH), operación a alta temperatura/humedad, almacenamiento a baja/alta temperatura y varias pruebas de vida de operación a baja/alta temperatura bajo diferentes tensiones de corriente. Estas pruebas validan la robustez del LED bajo tensiones ambientales y operativas típicas.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la corriente de operación típica?

R: Las características electro-ópticas se especifican a 60mA, lo que puede considerarse un punto de operación típico. La corriente continua máxima absoluta es de 75mA.

P: ¿Cómo interpreto los lotes de flujo luminoso?

R: El código de lote (D5, D6, D7) en la etiqueta indica el rango mínimo y máximo garantizado de flujo luminoso para ese carrete específico de LEDs, asegurando consistencia de brillo dentro de su diseño.

P: ¿Por qué es importante la gestión térmica?

R: Como se muestra en las curvas de rendimiento, la salida luminosa disminuye y el voltaje directo cambia con el aumento de la temperatura de la unión. Exceder la temperatura máxima de la unión (115°C) puede llevar a una degradación acelerada o falla. La resistencia térmica de 50 °C/W define qué tan fácilmente puede escapar el calor.

P: ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de 3.3V?

R: Posiblemente, pero no directamente. El voltaje directo varía de 2.9V a 3.6V. Una fuente constante de 3.3V podría sobrecargar LEDs en lotes de voltaje más bajo o no encender correctamente LEDs en lotes de voltaje más alto. Un driver de corriente constante es el método recomendado.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Considere un diseño para una tira de luz decorativa azul de acento. El diseñador selecciona el LED 67-21S/B3C por su tamaño compacto y amplio ángulo de visión. Para asegurar color y brillo uniformes, especifica un requisito de clasificación estricto, por ejemplo, B51 para longitud de onda y D6 para flujo. Se elige un circuito integrado driver de corriente constante para proporcionar 60mA por LED. El diseño del PCB incorpora amplias áreas de cobre bajo las almohadillas del LED para actuar como dispersor de calor, conectadas a planos de tierra más grandes para disipar calor, manteniendo la temperatura estimada de la unión por debajo de 85°C en el ambiente de la aplicación. El empaquetado en cinta y carrete permite un ensamblaje automatizado eficiente de la tira de luz.

12. Introducción al Principio Técnico

Este LED se basa en una heteroestructura semiconductor hecha de Nitruro de Galio e Indio (InGaN). Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones y huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación InGaN determina la energía del bandgap, que a su vez define la longitud de onda de la luz azul emitida. La lente de resina epoxi transparente al agua encapsula el chip, proporciona protección mecánica y da forma al haz de salida de luz.

13. Tendencias Tecnológicas

El segmento de LED de potencia media continúa evolucionando hacia una mayor eficacia (más lúmenes por vatio), mejor consistencia de color y menor costo. Los avances en diseño de chips, tecnología de fósforo (para LEDs blancos) y materiales de paquete contribuyen a estas tendencias. También hay un fuerte impulso hacia una mayor miniaturización e integración, así como una fiabilidad mejorada bajo corrientes de accionamiento y temperaturas de operación más altas. El cumplimiento de estándares libres de halógenos y otras normativas medioambientales es ahora una expectativa básica en la industria.