Hoja de Datos de la Serie 67-21 de LED Reflector SMD - Paquete P-LCC-2 - 3.5V Máx. - 110mW - Verde/Amarillo/Azul/Naranja - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie 67-21 representa una familia de diodos emisores de luz (LED) de montaje superficial (SMD) que cuentan con un reflector integrado dentro de un paquete P-LCC-2. Este diseño está concebido para proporcionar un ángulo de visión amplio y una salida de luz optimizada, lo que lo hace especialmente adecuado para aplicaciones que requieren un acoplamiento eficiente de la luz en guías luminosas. La serie está disponible en varios colores, incluyendo naranja suave, verde, azul y amarillo, con un cuerpo de paquete blanco y una ventana transparente incolora. Su bajo requisito de corriente directa lo convierte en una opción ideal para aplicaciones sensibles al consumo de energía, como los dispositivos electrónicos portátiles.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de esta serie de LED derivan de su diseño de paquete. El reflector interno integrado mejora significativamente la extracción y direccionalidad de la luz, dando como resultado un patrón de emisión consistente y amplio. Esta característica es crucial para la iluminación trasera de símbolos, interruptores y paneles LCD donde se requiere una iluminación uniforme. El dispositivo es totalmente compatible con equipos automáticos estándar de pick-and-place y se suministra en cinta de 8mm y carrete para montaje de alto volumen. Su compatibilidad con varios procesos de soldadura, incluidos reflujo por fase de vapor, reflujo por infrarrojos y soldadura por ola, ofrece flexibilidad en la fabricación. El producto también cumple con RoHS y está libre de plomo. Los mercados objetivo incluyen interiores de automóviles (iluminación trasera del tablero e interruptores), equipos de telecomunicaciones (indicadores e iluminación trasera en teléfonos/fax) y electrónica de consumo general que requiera soluciones fiables de luces indicadoras o retroiluminación.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

El rendimiento eléctrico y óptico del LED se define bajo condiciones de prueba específicas, típicamente a una corriente directa (I_F) de 20mA y una temperatura ambiente (T_a) de 25°C. Comprender estos parámetros es esencial para un diseño de circuito adecuado y para garantizar la fiabilidad a largo plazo.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No son para operación continua. Los límites clave incluyen un voltaje inverso máximo (V_R) de 5V, una corriente directa continua (I_F) de 30mA y una corriente directa pico (I_FP) de 100mA en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10 a 1kHz). La disipación de potencia máxima (P_d) es de 110mW. El dispositivo puede operar dentro de un rango de temperatura de -40°C a +85°C y puede almacenarse entre -40°C y +90°C. También se especifican perfiles de temperatura de soldadura para evitar daños en el paquete durante el montaje.

2.2 Características Electro-Ópticas

Los parámetros de rendimiento típicos proporcionan los valores esperados en condiciones normales de funcionamiento. Para la variante específica implícita en el documento (probablemente un LED verde según los datos de longitud de onda), la intensidad luminosa (I_v) varía desde un mínimo de 900 mcd hasta un máximo de 1800 mcd. El ángulo de visión (2θ_1/2), definido como el ángulo donde la intensidad cae a la mitad de su valor máximo, es típicamente de 120 grados, confirmando la afirmación de ángulo amplio. La longitud de onda dominante (λ_d) para este ejemplo se sitúa entre 520nm y 535nm, ubicándolo en el espectro verde. El voltaje directo (V_F) varía de 2.7V a 3.5V a 20mA. Una resistencia limitadora de corriente es obligatoria en el circuito de aplicación para evitar superar la corriente directa máxima, ya que los LED exhiben una relación IV no lineal donde un pequeño aumento de voltaje puede causar un gran aumento de corriente, potencialmente destructivo.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican en grupos (bins) según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con las necesidades específicas de su aplicación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La salida luminosa se categoriza en tres códigos de bin: V2 (900-1120 mcd), W1 (1120-1420 mcd) y W2 (1420-1800 mcd). La tolerancia para la intensidad luminosa es de ±11%. Los diseñadores deben tener en cuenta esta variación al diseñar para requisitos mínimos de brillo.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El color (longitud de onda dominante) se clasifica en tres códigos: X (520-525 nm), Y (525-530 nm) y Z (530-535 nm), con una tolerancia ajustada de ±1nm. Esto garantiza la consistencia del color dentro de un lote, lo cual es crítico para aplicaciones donde se usan múltiples LED adyacentes entre sí.

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica en cuatro bins: 10 (2.70-2.90V), 11 (2.90-3.10V), 12 (3.10-3.30V) y 13 (3.30-3.50V), con una tolerancia de ±0.1V. Conocer el bin de V_Fes importante para calcular el valor preciso de la resistencia limitadora de corriente para lograr la corriente de accionamiento deseada, especialmente cuando se opera desde una fuente de alimentación de bajo voltaje o estrictamente regulada.

4. Información Mecánica y del Paquete

El dispositivo utiliza un paquete P-LCC-2 (Portador de Chip con Pistas Plásticas). En la hoja de datos se proporcionan dibujos detallados de las dimensiones del paquete, especificando la longitud, anchura, altura, espaciado de las pistas y geometría de las almohadillas. Estas dimensiones son críticas para el diseño de la huella en la PCB. El paquete presenta un cuerpo blanco que ayuda a la reflexión de la luz y una lente de epoxi transparente incolora. La polaridad se indica mediante la estructura física del paquete, típicamente con una muesca o un cátodo marcado. El patrón de almohadillas de PCB recomendado garantiza una soldadura adecuada y estabilidad mecánica.

5. Guías de Soldadura y Montaje

El manejo y soldadura adecuados son vitales para mantener la integridad y el rendimiento del dispositivo.

5.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Para soldadura sin plomo, se debe seguir un perfil de temperatura específico. La etapa de precalentamiento debe aumentar de 150°C a 200°C durante 60-120 segundos. El tiempo por encima de la temperatura de liquidus (217°C) debe mantenerse durante 60-150 segundos, con una temperatura máxima que no exceda los 260°C durante más de 10 segundos. La tasa máxima de calentamiento debe ser de 3°C/seg, y la tasa de enfriamiento no debe exceder los 6°C/seg. La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces en el mismo dispositivo.

5.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, se debe tener extremo cuidado. La temperatura de la punta del soldador debe estar por debajo de 350°C, y el tiempo de contacto con cada terminal no debe exceder los 3 segundos. Se recomienda un soldador de baja potencia (≤25W). Se debe permitir un intervalo mínimo de 2 segundos entre soldar cada terminal para evitar choques térmicos.

5.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los componentes se empaquetan en bolsas resistentes a la humedad con un desecante y una tarjeta indicadora de humedad. La bolsa solo debe abrirse inmediatamente antes de su uso en un ambiente controlado a menos de 30°C y 60% de humedad relativa. Una vez abierta, los componentes deben usarse dentro del tiempo de vida útil especificado (no se indica explícitamente en el extracto, pero típicamente definido por el Nivel de Sensibilidad a la Humedad, MSL). Si la tarjeta indicadora muestra humedad excesiva, los componentes deben secarse en horno a 60°C ±5°C durante 24 horas antes de su uso.

6. Información de Embalaje y Pedido

Los LED se suministran en cinta portadora de 8mm de ancho en relieve, cargada en carretes estándar. Un carrete típico contiene 2000 piezas, aunque pueden estar disponibles cantidades mínimas de pedido de 250, 500 o 1000 piezas. Las dimensiones del carrete y la cinta se especifican con precisión para garantizar la compatibilidad con equipos de montaje automático. La etiqueta del embalaje incluye información crítica como el número de producto, la cantidad y los códigos de bin específicos para intensidad luminosa (CAT), longitud de onda dominante (HUE) y voltaje directo (REF), junto con el número de lote para trazabilidad.

7. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Interiores de Automóviles:Iluminación trasera de instrumentos del tablero, botones de control e interruptores. El amplio ángulo de visión garantiza la visibilidad desde diferentes posiciones del conductor.
• Electrónica de Telecomunicaciones/Consumo:Indicadores de estado e iluminación trasera de teclados en teléfonos, máquinas de fax y controles remotos. El bajo consumo de corriente es beneficioso para la duración de la batería.
• Luces Indicadoras Generales:Indicadores de estado de alimentación, selección de modo y alerta en varios dispositivos electrónicos.
• Aplicaciones con Guías de Luz:La salida de luz optimizada y el ángulo amplio hacen que esta serie sea ideal para acoplarse a guías de luz de acrílico o policarbonato, que luego guían la luz a una ubicación deseada en un panel, permitiendo un diseño mecánico flexible.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre use una resistencia en serie para establecer la corriente directa. Calcule el valor de la resistencia usando R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Use el V_Fmáximo de la hoja de datos (o del bin específico) para garantizar que la corriente nunca exceda la clasificación máxima en las peores condiciones.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegure un área de cobre de PCB adecuada o vías térmicas si opera a altas temperaturas ambientales o cerca de la corriente máxima para mantener la temperatura de unión dentro de los límites.
• Protección contra ESD:El dispositivo tiene una clasificación de resistencia a ESD de 1000V (HBM). Implemente precauciones estándar contra ESD durante el manejo y montaje. Para aplicaciones sensibles, considere agregar supresión de voltaje transitorio en las líneas conectadas al LED.
• Diseño Óptico:Para aplicaciones con guías de luz, la distancia y alineación entre el LED y la entrada de la guía son críticas. El amplio ángulo de visión ayuda, pero puede requerir una copa reflectora o un diseño de guía personalizado para maximizar la eficiencia de acoplamiento.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

El diferenciador clave de la serie 67-21 es el reflector integrado dentro del paquete P-LCC-2. En comparación con los LED SMD estándar sin esta característica, ofrece una eficiencia de salida de luz superior y un patrón de haz más controlado y amplio. Esto elimina la necesidad de un reflector externo en muchos diseños, ahorrando espacio y coste. La combinación de un amplio ángulo de visión de 120 grados y la disponibilidad en múltiples colores dentro de la misma huella de paquete proporciona flexibilidad de diseño. Su compatibilidad con todos los principales procesos de soldadura también lo convierte en un componente versátil de inserción directa para varias líneas de producción.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

9.1 ¿Por qué es absolutamente necesaria una resistencia limitadora de corriente?

Los LED son diodos con una relación corriente-voltaje (I-V) exponencial. Un pequeño aumento en el voltaje más allá del voltaje directo nominal provoca un aumento muy grande en la corriente. Sin una resistencia para limitar esta corriente, el LED rápidamente consumirá corriente excesiva, lo que provocará sobrecalentamiento y fallo catastrófico, incluso si el voltaje de la fuente de alimentación parece solo ligeramente alto. La resistencia proporciona una caída de voltaje lineal y predecible para estabilizar la corriente.

9.2 ¿Puedo alimentar este LED directamente con una fuente de voltaje?

No. Se desaconseja enfáticamente alimentar un LED directamente con una fuente de voltaje y es probable que destruya el dispositivo. Debe ser accionado con una fuente de corriente o, más comúnmente, con una fuente de voltaje en serie con una resistencia limitadora de corriente como se describió anteriormente.

9.3 ¿Qué significa la "clasificación" (binning) de parámetros para mi diseño?

La clasificación (binning) significa que los LED se prueban y clasifican en grupos según su rendimiento. Si su diseño requiere un brillo o color muy consistente en múltiples unidades, debe especificar los códigos de bin requeridos (por ejemplo, W2 para el brillo más alto, Y para un tono verde específico) al realizar el pedido. Si su diseño puede tolerar más variación, puede aceptar una mezcla más amplia de bins, lo que podría ser más rentable.

9.4 ¿Cuántas veces puedo soldar por reflujo este componente?

La hoja de datos especifica que la soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces. Cada ciclo de reflujo somete al componente a estrés térmico, lo que puede degradar potencialmente las conexiones internas de alambre o el encapsulante epoxi. Para re-trabajo, se proporcionan pautas específicas que utilizan un soldador de doble punta para minimizar el calentamiento localizado.

10. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de un panel de interruptores de membrana con retroiluminación.Un diseñador está creando un panel de control con 12 botones iluminados. Cada botón utiliza una guía de luz para canalizar la luz desde un LED SMD montado en la PCB principal hasta la tapa del botón. Se selecciona la serie 67-21 por su amplio ángulo de visión, que garantiza un acoplamiento eficiente en la entrada de la guía de luz, y su bajo consumo de corriente, ya que el panel se alimenta con un riel de 5V con un presupuesto de corriente limitado. El diseñador calcula el valor de la resistencia limitadora de corriente usando el V_Fmáximo de 3.5V para garantizar una operación segura en todas las unidades: R = (5V - 3.5V) / 0.02A = 75 Ohmios. Se elige una resistencia estándar de 75Ω o 82Ω. El diseño de la PCB coloca los LED precisamente debajo de las aberturas de las guías de luz, y el montaje sigue el perfil de reflujo especificado. Al especificar un bin de longitud de onda ajustado (por ejemplo, Y: 525-530nm), el diseñador garantiza que todos los botones tengan un color verde consistente.

11. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los diodos emisores de luz son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones del material tipo n se recombinan con los huecos del material tipo p en la región activa. Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida de los materiales semiconductores utilizados (por ejemplo, InGaN para verde/azul). El reflector integrado en la serie 67-21 es una cavidad conformada alrededor del chip semiconductor. Refleja la luz que de otro modo se emitiría lateralmente o sería absorbida por el paquete hacia la dirección de visión superior, aumentando así la salida de luz útil y moldeando el patrón de radiación en un haz más amplio y uniforme.

12. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en los LED indicadores SMD continúa hacia una mayor eficiencia (más salida de luz por unidad de potencia eléctrica), una mejor consistencia de color a través de una clasificación avanzada y control de fabricación, y una fiabilidad mejorada. Las tecnologías de empaquetado están evolucionando para permitir ángulos de visión aún más amplios y una mejor gestión térmica en huellas más pequeñas. También hay un creciente énfasis en la compatibilidad con procesos de soldadura sin plomo y de alta temperatura para cumplir con las regulaciones ambientales globales y las demandas de aplicaciones de grado automotriz. La integración de características ópticas, como el reflector en esta serie, directamente en el paquete del LED es una tendencia clave que simplifica el diseño del producto final y mejora el rendimiento óptico.