Hoja de Datos del LED de Potencia Media SMD 67-21S - Paquete PLCC-2 - Rojo Lejano 720-750nm - 60mA 135mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED de potencia media para montaje superficial (SMD) en paquete PLCC-2. El dispositivo utiliza un chip de AIGaInP para emitir luz en el espectro del rojo lejano, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de iluminación especializadas más allá de la iluminación general. Su factor de forma compacto, amplio ángulo de visión y cumplimiento de estándares ambientales (sin plomo, RoHS) son características clave.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las principales ventajas de este LED incluyen una alta eficacia para su clase de potencia y un amplio ángulo de visión de 120 grados, lo que garantiza una distribución de luz amplia y uniforme. El compacto paquete PLCC-2 facilita la integración del diseño en diversos luminarios. Los mercados objetivo son altamente especializados, centrándose en aplicaciones donde se requieren espectros de luz específicos, como iluminación decorativa para crear efectos atmosféricos, iluminación para espectáculos y estudios, y, cada vez más, iluminación agrícola, donde se sabe que las longitudes de onda del rojo lejano influyen en la fisiología vegetal, la fotomorfogénesis y las respuestas de floración.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los umbrales operativos más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente. El dispositivo está clasificado para una corriente directa continua (I_F) de 60 mA, con una corriente directa de pico (I_FP) de 120 mA permitida en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 10ms). La disipación de potencia máxima (P_d) es de 135 mW. El rango de temperatura de operación es de -40°C a +85°C, con un rango de temperatura de almacenamiento ligeramente más amplio de -40°C a +100°C. La resistencia térmica desde la unión al punto de soldadura (R_{th J-S}) se especifica como 50 °C/W, lo cual es crítico para el diseño de gestión térmica. La temperatura máxima permitida en la unión (T_j) es de 115°C. Se proporcionan pautas de soldadura: soldadura por reflujo a 260°C durante 10 segundos o soldadura manual a 350°C durante 3 segundos. Una nota crítica enfatiza la sensibilidad del dispositivo a la descarga electrostática (ESD), requiriendo procedimientos de manejo adecuados.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden bajo condiciones de prueba estándar (temperatura del punto de soldadura = 25°C, I_F= 60mA). La métrica de rendimiento clave es la Potencia Radiométrica (Iv), que varía desde un mínimo de 15 mW hasta un máximo de 50 mW, con un valor típico implícito dentro de este rango y una tolerancia de ±11%. El voltaje directo (V_F) varía de 1.5V a 2.2V con una tolerancia de ±0.1V. El ángulo de visión (2θ_1/2) es típicamente de 120 grados. La corriente inversa (I_R) se especifica con un máximo de 1.5 µA a un voltaje inverso (V_R) de 5V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar consistencia y permitir una selección precisa, los LED se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave.

3.1 Lotes de Potencia Radiométrica

La salida radiométrica se categoriza en lotes etiquetados de A3 a B2. El lote A3 cubre 15-20 mW, A4 cubre 20-25 mW, A5 cubre 25-30 mW, B1 cubre 30-40 mW, y B2 cubre 40-50 mW, todos medidos a I_F=60mA.

3.2 Lotes de Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica en pasos de 0.1V. Los códigos de lote 22 a 28 corresponden a rangos de voltaje desde 1.5-1.6V hasta 2.1-2.2V, respectivamente (a I_F=60mA).

3.3 Lotes de Longitud de Onda de Pico

Este es un lote crítico para aplicaciones espectrales. La emisión de rojo lejano se clasifica por longitud de onda de pico: FA3 (720-730 nm), FA4 (730-740 nm), y FA5 (740-750 nm). La tolerancia de medición para la longitud de onda dominante/de pico es 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 espectral muestra la intensidad luminosa relativa a través de longitudes de onda desde aproximadamente 645nm hasta 795nm, con un pico pronunciado en la región del rojo lejano (720-750nm), confirmando las características de emisión del chip de AIGaInP.

4.2 Características Térmicas y Eléctricas

Figura 1: Desplazamiento del Voltaje Directo vs. Temperatura de Uniónmuestra que V_Fdisminuye linealmente a medida que la temperatura de la unión (T_j) aumenta de 25°C a 115°C, un comportamiento típico para uniones semiconductoras.

Figura 2: Potencia Radiométrica Relativa vs. Corriente Directademuestra la relación sub-lineal entre la corriente de accionamiento y la salida de luz, indicando una caída de eficiencia a corrientes más altas.

Figura 3: Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura de Unióngrafica la salida de luz normalizada contra T_j, mostrando una disminución en la eficacia a medida que aumenta la temperatura, destacando la importancia de la gestión térmica.

Figura 4: Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V)representa la característica fundamental del diodo a 25°C.

Figura 5: Corriente Directa Máxima de Accionamiento vs. Temperatura de Soldaduraes una curva de reducción de potencia (derating), que indica que la corriente máxima de operación segura debe reducirse a medida que aumenta la temperatura ambiente/del punto de soldadura, basándose en la R_{th j-s}dada de 50°C/W.

Figura 6: Diagrama de Radiaciónes un gráfico polar que ilustra la distribución espacial de la intensidad, confirmando el patrón de emisión amplio, similar al de Lambert.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

Se proporciona un dibujo detallado con dimensiones del paquete PLCC-2. Las dimensiones clave incluyen la longitud y el ancho totales, el tamaño y la posición de la cavidad del chip LED, y las ubicaciones de las almohadillas del ánodo y cátodo. El dibujo especifica una tolerancia estándar de ±0.1 mm a menos que se indique lo contrario. El paquete utiliza una resina transparente al agua.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

Los límites absolutos máximos especifican las condiciones de soldadura: 260°C durante 10 segundos para reflujo o 350°C durante 3 segundos para soldadura manual. La sección "Precauciones de Uso" recomienda enfáticamente usar resistencias limitadoras de corriente en serie con el LED, ya que la característica exponencial I-V del diodo significa que un pequeño cambio de voltaje puede causar un gran aumento de corriente, potencialmente destructivo. Para el almacenamiento, es crítico no abrir la bolsa de barrera antihumedad hasta que los componentes estén listos para su uso en una línea de producción, para evitar la absorción de humedad, que puede causar el efecto "palomita de maíz" durante la soldadura por reflujo.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Embalaje

Los LED se suministran en cinta y carrete resistentes a la humedad. Se especifican las dimensiones de la cinta portadora, que contiene 4000 piezas por carrete. Se incluyen dibujos detallados para el carrete y la cinta portadora, con tolerancias estándar de ±0.1mm. El proceso de embalaje implica colocar el carrete en una bolsa de aluminio antihumedad con desecante y una etiqueta explicativa.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete incluye campos para: Número de Producto del Cliente (CPN), Número de Producto (P/N), Cantidad de Embalaje (QTY), Rango de Intensidad Luminosa (CAT), Rango de Longitud de Onda Dominante (HUE), Rango de Voltaje Directo (REF), y Número de Lote (LOT No).

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Iluminación Decorativa y de Espectáculos:Se utiliza para crear iluminación ambiental rojo oscuro, acentos arquitectónicos o efectos especiales en configuraciones de escenario y estudio.
• Iluminación Agrícola:Esta es una aplicación clave. La luz roja lejana (700-750nm) interactúa con el fotorreceptor vegetal fitocromo, influyendo en la germinación de semillas, la evitación de sombra y la floración. A menudo se usa en combinación con LED rojos y azules en sistemas de iluminación hortícola para optimizar el crecimiento y desarrollo de las plantas.
• Uso General:Aunque se denomina "general", esto probablemente se refiere a luces indicadoras o de estado donde se desea un color rojo específico, aunque el espectro de rojo lejano es menos común para indicadores estándar.

8.2 Consideraciones de Diseño

Los diseñadores deben implementar un accionamiento de corriente constante adecuado o usar una resistencia en serie para evitar sobrecorriente. La gestión térmica es crucial; la resistencia térmica de 50 °C/W requiere una ruta térmica efectiva desde las almohadillas de soldadura a un disipador de calor o a una zona de cobre en el PCB para mantener baja la temperatura de unión y garantizar fiabilidad a largo plazo y una salida de luz estable. El amplio ángulo de visión debe considerarse en el diseño óptico para lograr el patrón de haz deseado.

9. Fiabilidad y Pruebas

Se describe un plan integral de pruebas de fiabilidad, realizado con un nivel de confianza del 90% y un 10% de Porcentaje de Defectos Tolerados por Lote (LTPD). Las pruebas incluyen: Resistencia al Calor de Soldadura, Ciclado de Temperatura (-40°C a +100°C), Vida en Alta Temperatura/Humedad (85°C/85% HR), Vida en Baja Temperatura (-40°C), Vida en Alta Temperatura (60°C y 85°C), Ciclado de Encendido/Apagado por Pulsos, Choque Térmico y Ciclado de Potencia-Temperatura. Cada prueba tiene condiciones específicas, duraciones (hasta 3000 horas), tamaños de muestra (8 piezas) y criterios de aceptación (0 fallos permitidos, 1 fallo rechaza el lote).

10. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED de potencia media estándar en el mismo paquete PLCC-2 (a menudo usados para luz blanca), la principal diferenciación de este dispositivo es su material semiconductor especializado AIGaInP que emite en el espectro del rojo lejano. Mientras que los LED estándar podrían usar InGaN para azul/verde o AlGaInP para rojo/ámbar estándar, este objetivo de longitud de onda específico (720-750nm) atiende a aplicaciones biológicas y estéticas de nicho. Sus parámetros de rendimiento (eficacia, voltaje) están optimizados para esta región espectral.

11. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Por qué es obligatoria una resistencia limitadora de corriente?

R: El voltaje directo del LED tiene un coeficiente de temperatura negativo y una tolerancia de fabricación. Sin una resistencia, un ligero aumento en el voltaje de alimentación o una disminución en V_Fdebido al calentamiento puede hacer que la corriente aumente exponencialmente, superando el límite absoluto máximo y destruyendo el dispositivo.

P: ¿Cómo interpreto los códigos de lote en el número de pieza?

R: Es probable que el número de pieza codifique los lotes específicos para Potencia Radiométrica (ej., A3, B2), Voltaje Directo (ej., 22, 28) y Longitud de Onda de Pico (ej., FA4) que cumple el lote pedido en particular, asegurando que reciba LED con características agrupadas estrechamente.

P: ¿Puedo accionar este LED a su corriente de pico (120mA) continuamente?

R: No. La clasificación de corriente directa de pico es solo para operación pulsada (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 10ms). La operación continua no debe exceder la clasificación de corriente directa de 60mA, considerando la reducción de potencia requerida por la Figura 5 a temperaturas elevadas.

12. Ejemplo Práctico de Caso de Uso

Escenario: Diseñar un módulo de iluminación suplementaria para un estante de cultivo vertical que produce flores sensibles al fotoperiodo.

El objetivo del diseño es proporcionar una breve ráfaga de luz roja lejana al final del período de luz diario para promover la floración. Se distribuiría una matriz de estos LED en una PCB de núcleo metálico (MCPCB) para una disipación de calor óptima. Se usaría un controlador de LED de corriente constante configurado a 60mA por cadena. El amplio ángulo de visión de 120 grados asegura una buena penetración en el dosel sin ópticas secundarias complejas. El lote de longitud de onda específico (ej., FA4 para 730-740nm) se seleccionaría según la respuesta del fitocromo de la especie vegetal objetivo. El módulo se programaría para encenderse durante 15 minutos después de que se apaguen las luces blancas principales.

13. Principio de Operación

Este LED es un fotodiodo semiconductor operado en polarización directa. Cuando se aplica un voltaje que excede su voltaje directo (1.5-2.2V), los electrones y los huecos se inyectan en la región activa desde las capas semiconductoras tipo n y tipo p, respectivamente. Dentro de la región activa hecha de AIGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio), estos portadores de carga se recombinan. Una parte significativa de este evento de recombinación libera energía en forma de fotones (luz) a través de un proceso llamado electroluminiscencia. La energía específica de la banda prohibida de la aleación AIGaInP determina la longitud de onda de los fotones emitidos, que en este caso está en la porción del rojo lejano del espectro (720-750 nm).

14. Tendencias Tecnológicas

El uso de LED de banda estrecha y longitud de onda específica, como este dispositivo de rojo lejano, es una tendencia creciente en campos de iluminación no general. En horticultura, la investigación impulsa hacia "recetas de luz" que utilizan combinaciones precisas de longitudes de onda azul, roja, roja lejana y, a veces, verde o UV para optimizar diferentes características de las plantas (tasa de crecimiento, morfología, contenido de nutrientes, floración). Esto aumenta la demanda de LED eficientes y fiables en estas bandas espectrales específicas. Además, los avances en epitaxia de semiconductores permiten una clasificación de longitud de onda más estrecha y mayores eficacias en estas longitudes de onda más largas, lo que históricamente ha sido más desafiante. La integración de tales LED con sensores inteligentes y controles para sistemas de iluminación adaptativa representa una dirección clave de desarrollo.