Hoja de Datos Técnicos del LED de Potencia Media SMD 67-22ST - Paquete PLCC-2 - 2.0x1.6x0.7mm - 1.8-2.7V - 150mA - Rojo Lejano (720-750nm) - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones técnicas de un LED de potencia media de montaje superficial (SMD) encapsulado en un paquete PLCC-2. El dispositivo emite luz en el espectro Rojo Lejano, utilizando tecnología de chip de AlGaInP. Está diseñado para aplicaciones que requieren fuentes de luz eficientes y compactas con un amplio ángulo de visión.

1.1 Características y Ventajas Principales

Las ventajas principales de este LED incluyen su alta eficacia y su perfil de consumo de potencia media, lo que lo hace adecuado para un equilibrio entre rendimiento y gestión térmica. El paquete ofrece un amplio ángulo de visión de 120 grados, asegurando una distribución de luz extensa. Está construido con materiales respetuosos con el medio ambiente, sin plomo, cumpliendo con las normas RoHS, REACH de la UE y libre de halógenos (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). El producto también sigue los estándares de clasificación ANSI para una categorización de rendimiento consistente.

1.2 Aplicaciones y Mercados Objetivo

Este LED está diseñado para aplicaciones de iluminación específicas que se benefician de las longitudes de onda del Rojo Lejano. Sus principales casos de uso incluyen iluminación decorativa y de entretenimiento, donde se desean efectos de color específicos. Una aplicación significativa es en iluminación agrícola, particularmente en horticultura, ya que la luz Roja Lejana (720-750nm) juega un papel crucial en la fotomorfogénesis de las plantas, influyendo en procesos como la germinación de semillas, la elongación del tallo y la floración. También es adecuado para uso en iluminación general donde su salida espectral específica sea aplicable.

2. Especificaciones Técnicas e Interpretación en Profundidad

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Se especifican a una temperatura en el punto de soldadura (T_Soldadura) de 25°C.

• Corriente Directa (I_F):150 mA - La corriente continua máxima de CC recomendada para un funcionamiento fiable.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):300 mA - Aplicable solo en condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 10ms. Exceder la corriente nominal continua, aunque sea brevemente, puede degradar el LED.
• Disipación de Potencia (P_d):405 mW - La potencia máxima que el paquete puede disipar, calculada a partir de V_F* I_Fy los límites térmicos.
• 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 +100°C.
• Resistencia Térmica (R_{th J-S}):50 °C/W - Este parámetro crítico define el aumento de temperatura desde la unión del semiconductor hasta el punto de soldadura por vatio de potencia disipada. Un valor más bajo indica una mejor transferencia de calor fuera del chip.
• Temperatura de Unión (T_j):115 °C - La temperatura máxima permitida en la propia unión del semiconductor.
• Temperatura de Soldadura:El dispositivo puede soportar soldadura por reflujo a 260°C durante 10 segundos o soldadura manual a 350°C durante 3 segundos. Es sensible a la descarga electrostática (ESD), requiriendo procedimientos de manejo adecuados.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos son parámetros de rendimiento típicos medidos a T_Soldadura= 25°C e I_F= 150mA, salvo que se indique lo contrario.

• Potencia Radiométrica (Φ_e):80 a 160 mW - El flujo radiante total (potencia óptica) emitido. La tolerancia es de ±11%.
• Voltaje Directo (V_F):1.8 a 2.7 V - La caída de voltaje a través del LED a la corriente especificada. La tolerancia es de ±0.1V. Un V_Fmás bajo a una corriente dada generalmente indica una mayor eficiencia eléctrica.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120 grados - El ángulo total en el cual la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad máxima (en el eje).
• Corriente Inversa (I_R):10 µA (máx.) a V_R= 5V - Los LED no están diseñados para polarización inversa; este parámetro indica la fuga.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto se clasifica en bins para garantizar la consistencia. Los diseñadores deben seleccionar los bins apropiados según los requisitos de su aplicación.

3.1 Clasificación por Potencia Radiométrica

Clasificado a I_F=150mA. Los códigos C1 a C4 representan rangos crecientes de potencia de salida (ej., C1: 80-100mW, C4: 140-160mW). La tolerancia de ±11% se aplica dentro de cada bin.

3.2 Clasificación por Voltaje Directo

Clasificado a I_F=150mA. Los códigos 25 a 33 representan rangos de voltaje en pasos de 0.1V desde 1.8-1.9V (Bin 25) hasta 2.6-2.7V (Bin 33). Se aplica la tolerancia de ±0.1V. Seleccionar LED de un bin de voltaje estrecho puede simplificar el diseño del driver para matrices multi-LED.

3.3 Clasificación por Longitud de Onda de Pico

Clasificado a I_F=150mA. Esto define la salida espectral:

• FA3: 720 - 730 nm
• FA4: 730 - 740 nm
• FA5: 740 - 750 nm

La tolerancia de medición de la longitud de onda dominante/de pico es de ±1nm. Esta clasificación precisa es crucial para aplicaciones como la horticultura, donde longitudes de onda de fotones específicas desencadenan diferentes respuestas en las plantas.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Distribución Espectral

El gráfico del espectro proporcionado muestra una curva de emisión típica para un LED Rojo Lejano de AlGaInP. El pico está dentro del rango clasificado (720-750nm), con un ancho de banda espectral relativamente estrecho (ancho a media altura - FWHM) característico de este material semiconductor, asegurando pureza de color.

4.2 Voltaje Directo vs. Temperatura de Unión (Fig.1)

Esta curva muestra que el voltaje directo (V_F) tiene un coeficiente de temperatura negativo. A medida que la temperatura de unión (T_j) aumenta desde 25°C hasta 115°C, V_Fdisminuye. Esta es una propiedad fundamental de los diodos semiconductores. Para drivers de corriente constante, esto no es una preocupación mayor, pero debe considerarse en el diseño térmico y para circuitos que usan V_Fcomo indicador de T_j.

4.3 Potencia Radiométrica Relativa vs. Corriente Directa (Fig.2)

La salida óptica es sub-lineal con la corriente. Si bien la salida aumenta con la corriente, la eficacia (mW/mA) típicamente disminuye a corrientes más altas debido al aumento de calor y al "droop" de eficiencia. Operar significativamente por debajo de la corriente máxima (ej., a 100mA en lugar de 150mA) puede mejorar la eficacia y la longevidad.

4.4 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura de Unión (Fig.3)

Este gráfico demuestra la extinción térmica. A medida que T_jaumenta, la salida radiante disminuye. Mantener una baja temperatura de unión mediante una gestión térmica efectiva (ej., usando una PCB con buenas vías térmicas y un disipador) es crítico para mantener una salida de luz estable y una larga vida útil.

4.5 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Fig.4)

Esta es la clásica curva I-V para un diodo, que muestra la relación exponencial. La curva se desplaza con la temperatura (como se ve en la Fig.1). El gráfico proporcionado es a T_S=25°C.

4.6 Corriente de Conducción Máxima vs. Temperatura de Soldadura (Fig.5)

Esta curva de reducción de potencia es esencial para la fiabilidad. Muestra que la corriente directa máxima permitida debe reducirse si la temperatura en el punto de soldadura (y por extensión, en la unión) aumenta. Por ejemplo, si el punto de soldadura alcanza 100°C, la corriente continua máxima es significativamente menor que 150mA. Este gráfico se basa en la R_{th J-S}dada de 50°C/W.

4.7 Diagrama de Radiación (Fig.6)

El gráfico polar visualiza el ángulo de visión de 120 grados, mostrando la intensidad relativa en diferentes ángulos desde 0° (en el eje) hasta 90°. El patrón parece Lambertiano o casi Lambertiano, lo cual es común para este tipo de paquete con una cúpula de resina transparente.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El paquete PLCC-2 tiene dimensiones nominales de 2.0mm (largo) x 1.6mm (ancho) x 0.7mm (alto). El dibujo dimensional especifica características clave incluyendo las ubicaciones de las almohadillas del ánodo y cátodo, la lente y las tolerancias mecánicas (típicamente ±0.1mm salvo que se indique lo contrario). El chip está montado en una copa reflectora.

5.2 Identificación de Polaridad

El paquete tiene un cátodo marcado (típicamente indicado por un tinte verde en la almohadilla del cátodo, una muesca o un chaflán en ese lado del paquete). La polaridad correcta es esencial durante el ensamblaje para prevenir daños.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo

El dispositivo está clasificado para un máximo de 260°C durante 10 segundos durante la soldadura por reflujo. Es crítico seguir un perfil que precaliente adecuadamente para minimizar el choque térmico, alcance la temperatura pico necesaria para el reflujo de la soldadura y enfríe a una velocidad controlada. El tiempo específico por encima del líquido (TAL) debe controlarse según las especificaciones del fabricante de la pasta de soldar.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, la temperatura de la punta del soldador no debe exceder los 350°C, y el tiempo de contacto debe limitarse a 3 segundos por almohadilla. Use un soldador de baja potencia (ej., 30W) con punta fina. Aplique calor a la almohadilla de la PCB, no directamente al cuerpo del LED, y luego introduzca la soldadura.

6.3 Almacenamiento y Manejo

Los componentes son sensibles a la humedad (nivel MSL implícito por el embalaje resistente a la humedad). Si se abre la bolsa protectora o se excede el límite de tiempo de exposición, se requiere un horneado antes del reflujo para prevenir daños por \"efecto palomita\". Siempre maneje con precauciones contra ESD.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de la Bobina y la Cinta

Los LED se suministran en cinta portadora con relieve enrollada en bobinas. Las dimensiones de la bobina, el espaciado de los bolsillos (paso) y el ancho de la cinta se especifican para ser compatibles con equipos estándar de colocación SMD pick-and-place. Cada bobina contiene 4000 piezas.

7.2 Embalaje Resistente a la Humedad

Las bobinas se sellan dentro de una bolsa de aluminio a prueba de humedad con desecante para mantener un ambiente seco y cumplir con los requisitos del Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL).

7.3 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta de la bobina contiene información clave: Número de Producto del Cliente (CPN), Número de Producto (P/N), Cantidad de Embalaje (QTY) y los códigos de bin específicos para el Rango de Intensidad Luminosa (CAT), Rango de Longitud de Onda Dominante (HUE) y Rango de Voltaje Directo (REF), junto con el Número de Lote (LOT No).

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Gestión Térmica

Dada la R_{th J-S}de 50°C/W, un disipador de calor efectivo es no negociable para una operación fiable a corriente plena. Use una PCB con una almohadilla térmica dedicada conectada a la vía térmica del LED (a menudo la almohadilla del cátodo) y emplee vías térmicas para transferir calor a planos de tierra internos o a un disipador externo. La curva de reducción de potencia (Fig.5) debe usarse para determinar la corriente de operación segura máxima para la resistencia térmica específica de su placa.

8.2 Conducción Eléctrica

Siempre alimente los LED con una fuente de corriente constante, no de voltaje constante. Esto asegura una salida de luz estable y protege al LED de la fuga térmica. El driver debe estar clasificado para el rango de voltaje directo del bin seleccionado (1.8-2.7V) a la corriente de operación deseada. Considere implementar modulación por ancho de pulso (PWM) para el atenuado para evitar el cambio de color que puede ocurrir con el atenuado analógico (reducción de corriente).

8.3 Integración Óptica

El amplio ángulo de visión de 120 grados puede requerir ópticas secundarias (lentes, reflectores) si se necesita un haz más enfocado. La resina transparente permite una alta extracción de luz. Para aplicaciones de horticultura, asegúrese de que el diseño del luminario proporcione un flujo de fotones Rojo Lejano uniforme en el área objetivo, a menudo en combinación con otras longitudes de onda (ej., rojo profundo 660nm, azul).

9. Fiabilidad y Garantía de Calidad

La hoja de datos enumera un conjunto completo de pruebas de fiabilidad realizadas con un nivel de confianza del 90% y un 10% de Porcentaje de Defectos Tolerables por Lote (LTPD). Las pruebas incluyen:

• Resistencia al Calor de Soldadura (260°C/10s, 3x)
• Ciclo de Temperatura (-40°C a +100°C)
• Vida en Alta Temperatura/Humedad (85°C/85% HR, 1000hrs)
• Pruebas de Almacenamiento y Vida Operativa en Alta/Baja Temperatura
• Pruebas de Pulso y Choque Térmico

Estas pruebas validan la robustez de la construcción del paquete, los enlaces de alambre y la integridad del semiconductor bajo varias tensiones ambientales.

10. Principios Técnicos y Tendencias

10.1 Principio de Operación

Este LED se basa en un semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio (AlGaInP). Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones y huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones. La energía específica de la banda prohibida de la aleación de AlGaInP determina la longitud de onda emitida, en este caso, en el rango Rojo Lejano de 720-750nm. El paquete PLCC-2 proporciona protección ambiental, una lente primaria para la extracción de luz y una vía térmica.

10.2 Contexto y Tendencias de la Industria

Los LED de potencia media como este llenan un nicho entre los LED indicadores de baja potencia y los LED de iluminación de alta potencia. Ofrecen un buen compromiso entre costo, eficacia (lm/W o mW/W) y facilidad de gestión térmica. La demanda de LED Rojo Lejano ha crecido significativamente con la expansión de la agricultura en ambiente controlado (CEA) y la iluminación hortícola, donde se utilizan recetas de luz específicas para optimizar el crecimiento, rendimiento y calidad de las plantas. La investigación continúa para mejorar la eficiencia cuántica externa (EQE) y la fiabilidad de los LED de AlGaInP, particularmente en la gestión del "droop" de eficiencia y el mantenimiento del rendimiento a temperaturas elevadas.