Hoja de Datos del LED Rojo de Potencia Media SMD 67-21S - Paquete PLCC-2 - 1.9-2.6V - 70mA - 182mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 67-21S es un LED de potencia media para montaje superficial 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 rojo, logrado mediante un chip de material AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio) encapsulado en resina transparente. Esta combinación proporciona un amplio ángulo de visión de 120 grados, haciéndolo adecuado para aplicaciones que requieren una distribución de luz amplia.

Las ventajas clave de este LED incluyen su alta eficacia, que se traduce en una buena salida luminosa para su nivel de consumo de energía, y su cumplimiento con estándares ambientales como ser libre de plomo (Pb-free) y compatible con RoHS. El paquete está diseñado para una fiabilidad óptima en diversas condiciones de funcionamiento.

2. Especificaciones Técnicas y Análisis en Profundidad

2.1 Valores Máximos Absolutos

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 70 mA. Para operación pulsada, se permite una corriente directa pico (I_FP) de 140 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 182 mW. El rango de temperatura de operación (T_opr) es de -40°C a +85°C, mientras que la temperatura de almacenamiento (T_stg) se extiende de -40°C a +100°C. La resistencia térmica desde la unión al punto de soldadura (R_{th J-S}) es de 50 °C/W, un parámetro crítico para el diseño de gestión térmica. 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 componente es sensible a descargas electrostáticas (ESD), lo que requiere procedimientos de manejo adecuados.

2.2 Características Electro-Ópticas

Medido a una temperatura del punto de soldadura de 25°C y una corriente directa de 60 mA, el dispositivo exhibe un flujo luminoso (Φ) que va desde un mínimo de 9.0 lm hasta un máximo de 13.0 lm, con una tolerancia típica de ±11%. El voltaje directo (V_F) varía de 1.9 V a 2.6 V en la misma corriente de prueba, con una tolerancia típica 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 50 µA cuando se aplica un voltaje inverso (V_R) de 5V. Estos parámetros definen el rendimiento central bajo condiciones operativas estándar.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto se clasifica en bins para garantizar la consistencia en parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs que coincidan con los requisitos específicos de su aplicación en cuanto a brillo y características eléctricas.

3.1 Clasificación del Flujo Luminoso

El flujo luminoso se categoriza en varios códigos de bin (B8, B9, L1, L2, L3) con valores mínimos y máximos definidos medidos a I_F=60mA. Por ejemplo, el bin B8 cubre de 9.0 a 9.5 lm, mientras que el bin L3 cubre de 12.0 a 13.0 lm. La tolerancia general permanece en ±11%.

3.2 Clasificación del Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica usando códigos del 26 al 32, cada uno representando un rango de 0.1V desde 1.9-2.0V (código 26) hasta 2.5-2.6V (código 32). La tolerancia es de ±0.1V.

3.3 Clasificación de la Longitud de Onda Dominante

La longitud de onda dominante, que define el color percibido de la luz roja, se clasifica en dos códigos: R51 (620-625 nm) y R52 (625-630 nm). La tolerancia de medición es de ±1 nm.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

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

4.1 Distribución Espectral

Un gráfico muestra la intensidad luminosa relativa frente a la longitud de onda, típicamente alcanzando un pico dentro del espectro rojo (alrededor de 620-640 nm para este dispositivo), confirmando los bins de longitud de onda dominante.

4.2 Voltaje Directo vs. Temperatura de la Unión

La Figura 1 muestra el cambio del voltaje directo en relación con la temperatura de la unión. El voltaje directo típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión, una característica común de los diodos semiconductores.

4.3 Potencia Radiométrica Relativa vs. Corriente Directa

La Figura 2 representa cómo la salida de luz (potencia radiométrica relativa) aumenta con la corriente directa. La relación es generalmente lineal a corrientes bajas pero puede exhibir efectos de saturación a corrientes más altas.

4.4 Flujo Luminoso Relativo vs. Temperatura de la Unión

La Figura 3 ilustra la dependencia de la salida de luz con la temperatura de la unión. El flujo luminoso típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión, destacando la importancia de una gestión térmica efectiva para mantener un brillo consistente.

4.5 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva IV)

La Figura 4 es la curva característica fundamental corriente-voltaje (IV) a una temperatura ambiente de 25°C. Muestra la relación exponencial típica de un diodo.

4.6 Corriente de Conducción Máxima vs. Temperatura de Soldadura

La Figura 5 proporciona una curva de reducción de potencia, mostrando la corriente directa máxima permitida en función de la temperatura del punto de soldadura, considerando la resistencia térmica (R_{th j-s}= 50 °C/W). Esto es crucial para determinar corrientes operativas seguras a temperaturas ambientales elevadas.

4.7 Patrón de Radiación

La Figura 6 es un diagrama polar que muestra la distribución espacial de la intensidad de la luz (patrón de radiación). El patrón amplio, similar a Lambertiano, confirma el ángulo de visión de 120 grados.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

Se proporciona un dibujo dimensional detallado del paquete PLCC-2. Las dimensiones clave incluyen la longitud, anchura y altura totales, así como el espaciado y tamaño de las pistas (pads). El dibujo incluye una vista superior que indica la marca del cátodo. A menos que se especifique lo contrario, la tolerancia dimensional es de ±0.15 mm.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

La hoja de datos especifica dos métodos de soldadura. Para soldadura por reflujo, la temperatura pico máxima no debe exceder los 260°C, y el tiempo por encima de 260°C debe limitarse a 10 segundos. Para 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 pista. Estos límites son esenciales para prevenir daños al paquete plástico y a las uniones internas de alambre. El dispositivo es sensible a la humedad; por lo tanto, si el embalaje se ha abierto, puede ser necesario un horneado antes de la soldadura si el tiempo de exposición excede el nivel especificado (no detallado en este extracto).

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Empaquetado Resistente a la Humedad

Los LEDs se suministran en empaquetado resistente a la humedad. Normalmente se cargan en cintas portadoras, que luego se enrollan en carretes. Una configuración común es de 4000 piezas por carrete. El empaquetado incluye un desecante y se sella dentro de una bolsa de aluminio a prueba de humedad con etiquetas apropiadas.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene varios campos clave: CPN (Número de Producto del Cliente), P/N (Número de Producto), QTY (Cantidad de Empaque), CAT (Rango de Intensidad Luminosa, correspondiente al bin de flujo), HUE (Rango de Longitud de Onda Dominante), REF (Rango de Voltaje Directo) y LOT No (Número de Lote para trazabilidad).

7.3 Dimensiones del Carrete y la Cinta

Los dibujos detallados especifican las dimensiones del carrete (diámetro, ancho, tamaño del núcleo) y de la cinta portadora (dimensiones del bolsillo, paso, ancho de la cinta). Las tolerancias son típicamente de ±0.1 mm a menos que se indique lo contrario.

8. Sugerencias de Aplicación

La hoja de datos enumera las principales áreas de aplicación: Iluminación Decorativa y de Entretenimiento, Iluminación para Agricultura y Uso General. El amplio ángulo de visión y la buena eficacia lo hacen adecuado para iluminación ambiental, señalización, iluminación hortícola para etapas específicas de crecimiento de plantas y accesorios decorativos donde se desea iluminación de acento roja. Al diseñar un circuito de excitación, se deben considerar el bin de voltaje directo y las clasificaciones de corriente máxima. Es obligatorio un resistor limitador de corriente externo o un excitador de corriente constante para prevenir daños por sobrecorriente, como se indica en las precauciones.

9. Pruebas de Fiabilidad

Se describe un plan integral de pruebas de fiabilidad, demostrando la robustez del producto. Las pruebas se realizan con un nivel de confianza del 90% y un LTPD (Porcentaje de Defectos Tolerables por Lote) del 10%. Los elementos de prueba incluyen: Soldadura por Reflujo (260°C/10s), Choque Térmico (-10°C a +100°C), Ciclo de Temperatura (-40°C a +100°C), Almacenamiento en Alta Temperatura/Humedad (85°C/85% HR), Operación en Alta Temperatura/Humedad (85°C/85% HR, 35mA), Almacenamiento en Baja/Alta Temperatura, y varias pruebas de Vida Operativa en Baja/Alta Temperatura bajo diferentes condiciones de corriente y temperatura. El tamaño de muestra para cada prueba es de 22 piezas con un criterio de aceptación/rechazo de 0/1.

10. Precauciones de Uso

La precaución más crítica es la protección contra sobrecorriente. El LED debe ser excitado con una resistencia en serie o un circuito de corriente constante adecuado. Exceder los valores máximos absolutos de corriente, voltaje, potencia o temperatura probablemente causará daño permanente. Se deben seguir prácticas adecuadas de manejo de ESD durante el ensamblaje. El valor de la resistencia térmica debe usarse para calcular la temperatura de la unión bajo las condiciones operativas esperadas para asegurar que permanezca por debajo de los 115°C.

11. Comparación y Diferenciación Técnica

Como un LED de potencia media en un paquete PLCC-2, este dispositivo se sitúa entre los LEDs indicadores de baja potencia y los LEDs de iluminación de alta potencia. Sus diferenciadores clave son su equilibrio entre una buena salida luminosa (hasta 13 lm) con un consumo de energía relativamente modesto (máx. 182 mW) y la huella estandarizada PLCC-2 que simplifica el diseño y abastecimiento de PCB. El sistema detallado de clasificación (binning) ofrece predictibilidad para la producción en volumen.

12. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Qué corriente de excitación debo usar?

R: El dispositivo está caracterizado a 60mA. Puede operarlo hasta la corriente continua máxima de 70mA, pero debe asegurarse de que la temperatura de la unión no exceda los 115°C considerando la temperatura ambiente, el diseño térmico y usando la curva de reducción de potencia (Fig. 5).

P: ¿Cómo identifico el cátodo?

R: El paquete tiene un marcador visual (típicamente una muesca o un punto verde) en la parte superior cerca de la pista del cátodo. Consulte el dibujo de dimensiones del paquete.

P: ¿Puedo usarlo para operación pulsada?

R: Sí, pero la corriente pico no debe exceder los 140mA bajo un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 10 ms. La corriente promedio aún debe respetar la clasificación continua.

P: ¿Por qué el flujo luminoso se da como un rango?

R: Debido a variaciones de fabricación, los LEDs se clasifican en bins. Usted selecciona un bin (por ejemplo, L2 para 11-12 lm) para garantizar un nivel de rendimiento mínimo para su diseño.

13. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Considere diseñar una tira de LED decorativa para iluminación ambiental roja. El diseñador selecciona el LED 67-21S en el bin L2 (11-12 lm) y el bin de voltaje 28 (2.1-2.2V) para consistencia. La tira opera a 12V DC. Para excitar cada LED a 60mA, se calcula el valor de la resistencia en serie: R = (V_supply- V_F) / I_F. Usando el V_Fmáximo de 2.2V por seguridad, R = (12V - 2.2V) / 0.060A ≈ 163 ohmios. Se elegiría una resistencia estándar de 160 ohmios. Múltiples pares de LED+resistencia se conectan en paralelo a través del riel de 12V. El diseño del PCB asegura un área de cobre adecuada para la disipación de calor desde las almohadillas de soldadura del LED, considerando la resistencia térmica al ambiente.

14. Principio de Funcionamiento

Este LED opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión p-n semiconductora. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el umbral del diodo (alrededor de 1.9-2.6V para este material AlGaInP), los electrones y huecos se inyectan a través de la unión. Su recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación semiconductora AlGaInP determina la energía de la banda prohibida, que define la longitud de onda (color) de la luz emitida, en este caso, roja. El encapsulado de resina transparente protege el chip y ayuda en la extracción de la luz.

15. Tendencias de la Industria

El segmento de LEDs de potencia media continúa evolucionando hacia una mayor eficacia (más lúmenes por vatio), una mejor consistencia de color y un menor coste. Existe una tendencia hacia una clasificación (binning) más sofisticada y tolerancias más estrictas para satisfacer las demandas de aplicaciones que requieren una apariencia uniforme, como pantallas de video e iluminación lineal. La tecnología de empaquetado también avanza para ofrecer un mejor rendimiento térmico desde la misma huella, permitiendo corrientes de excitación más altas o una vida útil más larga. El movimiento hacia huellas estandarizadas como PLCC-2 facilita la reutilización del diseño y la flexibilidad de la cadena de suministro.