Hoja de Datos Técnica del LED SMD de Vista Lateral 57-11UTC/S827-1/TR8 - Paquete P-LCC-4 - Blanco - 20mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 57-11UTC/S827-1/TR8 es un diodo emisor de luz (LED) blanco de alto rendimiento, diseñado en un compacto paquete de dispositivo de montaje superficial (SMD) P-LCC-4. Este LED de vista lateral está diseñado para proporcionar iluminación eficiente y fiable para una variedad de aplicaciones electrónicas modernas donde el espacio y el consumo de energía son limitaciones críticas.

El dispositivo presenta un encapsulado blanco con resina transparente, utilizando tecnología de chip InGaN para producir luz blanca. Un aspecto clave de su diseño es su amplio ángulo de visión, logrado mediante un diseño optimizado de inter-reflector dentro del paquete. Este diseño mejora el acoplamiento de la luz y hace que el LED sea especialmente adecuado para aplicaciones que involucran guías de luz, donde se requiere una iluminación lateral uniforme. Su bajo requisito de corriente lo posiciona además como un componente ideal para equipos portátiles alimentados por batería y otras aplicaciones donde la eficiencia energética es primordial.

El producto cumple con estrictos estándares ambientales y de calidad, siendo libre de plomo, conforme a las regulaciones de la UE RoHS y REACH, y cumpliendo con los requisitos libres de halógenos (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). También está preacondicionado según JEDEC J-STD-020D Nivel 3 para sensibilidad a la humedad.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Ventajas Principales:

• Alta Intensidad Luminosa y Eficiencia:Proporciona un brillo elevado con un consumo de energía optimizado.
• Amplio Ángulo de Visión (~120°):El diseño de vista lateral con inter-reflector garantiza una distribución de luz amplia y uniforme, perfecta para iluminación de borde.
• Paquete Compacto P-LCC-4:Su factor de forma pequeño ahorra un valioso espacio en la PCB.
• Construcción Robusta:Incluye protección contra descargas electrostáticas (2000V HBM) y está diseñado para procesos de soldadura por reflujo fiables.
• Cumplimiento Ambiental:Cumple con los requisitos regulatorios modernos para sustancias peligrosas.

Aplicaciones Objetivo:

• Retroiluminación para pantallas LCD a color en electrónica de consumo, paneles industriales y pantallas automotrices.
• Indicadores de estado y retroiluminación en equipos de automatización de oficinas (OA) como impresoras, escáneres y dispositivos multifunción.
• Iluminación interior automotriz, iluminación del tablero de instrumentos y retroiluminación de interruptores.
• Reemplazo general para bombillas miniatura convencionales y lámparas fluorescentes en aplicaciones de indicación.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis detallado y objetivo de los principales parámetros eléctricos, ópticos y térmicos especificados en la hoja de datos.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.

• Voltaje Inverso (V_R):5V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Corriente Directa Continua (I_F):30mA. La corriente máxima en DC para una operación confiable a largo plazo.
• Corriente Directa Pico (I_FP):100mA (a un ciclo de trabajo de 1/10, 1kHz). Permite pulsos cortos de corriente más alta, útil para esquemas de multiplexación o atenuación por PWM.
• Disipación de Potencia (P_d):110mW. La potencia máxima que el paquete puede disipar, calculada como V_F* I_F. Este límite es crucial para la gestión térmica.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:-40°C a +85°C (operación), -40°C a +90°C (almacenamiento). Especifica el rango ambiental completo para la funcionalidad del dispositivo y su almacenamiento sin operar.
• Resistencia a ESD (HBM):2000V. Proporciona un nivel de protección contra descargas electrostáticas durante el manejo.
• Temperatura de Soldadura:Reflujo: 260°C pico durante 10 seg máx. Soldadura manual: 350°C durante 3 seg máx. por terminal. Crítico para el control del proceso de ensamblaje.

2.2 Características Electro-Ópticas (Ta=25°C)

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos bajo condiciones de prueba estándar.

• Intensidad Luminosa (I_v):900mcd (Mín), 1800mcd (Máx) a I_F=20mA. Esta es la medida principal de la salida de luz. El amplio rango indica que se utiliza un sistema de clasificación (ver Sección 3). No se da un valor típico (Typ.), lo que implica una selección basada en códigos de clasificación específicos.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120° (Typ). Definido como el ángulo total donde la intensidad cae a la mitad del valor pico. Esto confirma el patrón de emisión amplio y difuso.
• Voltaje Directo (V_F):2.75V (Mín), 3.95V (Máx) a I_F=20mA. La caída de voltaje a través del LED cuando está operando. Este parámetro también está clasificado. La variación se debe a tolerancias inherentes del proceso semiconductor.
• Tolerancias:La hoja de datos indica una tolerancia de ±11% en la intensidad luminosa y una tolerancia de ±0.1V en el voltaje directo dentro de una clasificación dada, lo que debe considerarse para un diseño preciso.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican en grupos de rendimiento o "bins". Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de brillo y eléctricos.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LED se categorizan en tres bins según su intensidad luminosa medida a 20mA:

• Bin V2:900 mcd a 1120 mcd
• Bin W1:1120 mcd a 1420 mcd
• Bin W2:1420 mcd a 1800 mcd

Esta clasificación asegura que dentro de un lote de producción, la variación de brillo esté controlada. Para aplicaciones que requieren brillo uniforme en múltiples LED, es esencial especificar un solo bin más estrecho (por ejemplo, W1).

3.2 Clasificación por Voltaje Directo

Los LED también se clasifican por su caída de voltaje directo en cuatro grupos:

• Grupo M5:2.75V a 3.05V
• Grupo 6:3.05V a 3.35V
• Grupo 7:3.35V a 3.65V
• Grupo 8:3.65V a 3.95V

La clasificación por voltaje es crítica para diseñar redes de resistencias limitadoras de corriente, especialmente cuando se manejan múltiples LED en serie. Usar LED del mismo bin de voltaje minimiza el desequilibrio de corriente en ramas paralelas.

3.3 Clasificación por Coordenadas de Cromaticidad

El punto de color blanco se define por sus coordenadas en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. La hoja de datos define cuatro bins principales:

• 6K, 6L, 7K, 7L:Cada bin tiene un área cuadrilátera definida en el gráfico de color x,y. Por ejemplo, el Bin 6K cubre x desde 0.3130 hasta 0.3300 e y desde 0.2840 hasta 0.3300.
• Tolerancia:La tolerancia de las coordenadas de cromaticidad es de ±0.01, lo que define la variación permitida desde los puntos de esquina nominales del bin.

Esta clasificación permite seleccionar LED para aplicaciones donde la consistencia del color es importante, como en retroiluminación de LCD o indicadores multi-LED.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Las curvas características proporcionadas ofrecen información valiosa sobre el comportamiento del LED en condiciones no estándar.

4.1 Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente

La curva muestra que la intensidad luminosa es relativamente estable desde -40°C hasta aproximadamente 25°C, manteniéndose cerca del 100% de su valor a temperatura ambiente. A medida que la temperatura aumenta más allá de 25°C, la intensidad disminuye gradualmente. A la temperatura máxima de operación de 85°C, la salida puede estar alrededor del 80-85% de su valor a 25°C. Este efecto de extinción térmica es típico de los LED y debe tenerse en cuenta en diseños que operen en ambientes cálidos.

4.2 Curva de Reducción de Corriente Directa

Este gráfico dicta la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente. A 25°C, se permite el total de 30mA. A medida que la temperatura ambiente aumenta, la corriente máxima permitida debe reducirse linealmente para evitar exceder el límite de disipación de potencia de 110mW y gestionar la temperatura de unión. Esta es una regla de diseño crítica para la fiabilidad.

4.3 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V)

La curva exhibe la relación exponencial clásica de un diodo. El voltaje directo aumenta con la corriente. A la corriente de operación típica de 20mA, V_Fes aproximadamente de 3.2V a 3.4V (dependiendo del bin). Esta curva es esencial para seleccionar un valor de resistencia limitadora de corriente apropiado cuando se usa una fuente de voltaje constante: R = (V_suministro- V_F) / I_F.

4.4 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La salida de luz aumenta aproximadamente de forma lineal con la corriente en el rango inferior, pero puede mostrar signos de saturación o eficiencia reducida a corrientes más altas (cercanas a 30-40mA). Operar a 20mA representa un buen equilibrio entre brillo y eficiencia/fiabilidad.

4.5 Distribución Espectral y Patrón de Radiación

La curva espectral muestra una longitud de onda pico típica para un LED blanco convertido por fósforo, probablemente en la región azul (~450-460nm) con una amplia emisión del fósforo en el espectro amarillo, combinándose para producir luz blanca. El diagrama del patrón de radiación confirma visualmente el perfil de emisión amplio, similar a Lambertiano, con un ángulo de visión de 120°.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED está alojado en un paquete P-LCC-4. Las dimensiones clave (en mm) incluyen el tamaño total del cuerpo, el espaciado de los terminales y la ubicación del identificador del cátodo (típicamente una muesca o una marca verde en el paquete). También se proporciona el patrón de soldadura recomendado para la PCB (huella), mostrando las dimensiones y espaciado de las almohadillas de soldadura para garantizar una soldadura y alineación adecuadas.

5.2 Identificación de Polaridad

La polaridad correcta es esencial. La hoja de datos indica el terminal del cátodo (negativo). En el paquete, esto suele estar marcado por un punto verde, una muesca en un lado del cuerpo o una esquina achaflanada. La huella en la PCB debe incluir un marcador de polaridad que coincida con esta característica.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil detallado de reflujo sin plomo:

• Precalentamiento:150-200°C durante 60-120 segundos (rampa máx. 3°C/seg).
• Reflujo:Tiempo por encima de 217°C: 60-150 segundos. Temperatura pico: 260°C máximo durante 10 segundos máximo.
• Enfriamiento:Tasa máxima de descenso de 6°C/seg desde por encima de 255°C.

Cumplir con este perfil es crítico para prevenir choque térmico, defectos en las juntas de soldadura o daños en el epoxi del LED.

6.2 Almacenamiento y Manejo

• El componente es sensible a la humedad (se implica un nivel MSL). Las bolsas de barrera contra la humedad (MBB) deben permanecer selladas hasta su uso.
• El entorno de apertura recomendado es <30°C / 60% HR.
• Si la tarjeta indicadora de humedad muestra humedad excesiva, se requiere un horneado a 60°C ±5°C durante 24 horas antes de soldar.
• La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces.

6.3 Soldadura Manual y Rework

Si es necesaria la soldadura manual:

• Use un soldador con una temperatura de punta <350°C.
• Limite el tiempo de contacto a 3 segundos por terminal.Use un soldador con una potencia nominal ≤25W.
• Permita un intervalo de enfriamiento de al menos 2 segundos entre soldar cada terminal.
• Para rework, se recomienda un soldador de doble punta para calentar ambos terminales simultáneamente y evitar estrés mecánico. La viabilidad del rework sin dañar el LED debe verificarse de antemano.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LED se suministran en embalaje resistente a la humedad en cinta portadora en relieve enrollada en carretes.

• Cantidad por Empaque:500 piezas por carrete.
• Se proporcionan dimensiones detalladas para la cinta portadora (tamaño del bolsillo, paso), la cinta de cubierta y el carrete (diámetro, tamaño del núcleo, ancho) para compatibilidad con equipos automáticos de pick-and-place.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene información clave:

• CPN:Número de Parte del Cliente (opcional).
• P/N:Número de Parte del Fabricante (57-11UTC/S827-1/TR8).
• QTY:Cantidad en el carrete.
• CAT:Rango de Intensidad Luminosa (ej., W1, V2).
• HUE:Rango de Longitud de Onda Dominante/Cromaticidad (ej., 7K).
• REF:Rango de Voltaje Directo (ej., 6, 7).
• LOT No:Número de lote para trazabilidad.

8. Consideraciones de Diseño para Aplicaciones

8.1 La Limitación de Corriente es Obligatoria

La hoja de datos advierte explícitamente: "El cliente debe aplicar resistencias para protección, de lo contrario un ligero cambio de voltaje causará un gran cambio de corriente (ocurrirá quemado)." Los LED son dispositivos controlados por corriente. Se requiere absolutamente una fuente de corriente constante o, más comúnmente, una resistencia limitadora de corriente en serie cuando se usa una fuente de voltaje. El valor de la resistencia se calcula usando el V_Fmáximo del bin seleccionado para asegurar que la corriente nunca exceda el valor máximo absoluto, incluso con tolerancias del voltaje de suministro.

8.2 Gestión Térmica

Aunque el paquete es pequeño, la disipación de potencia (hasta 110mW) genera calor. Para operación continua a altas corrientes o en temperaturas ambiente elevadas, considere:

• Cumplir con la curva de reducción de corriente directa.
• Proporcionar un área de cobre adecuada en la PCB debajo y alrededor de las almohadillas del LED para actuar como disipador de calor.
• Asegurar un buen flujo de aire en la aplicación final.

8.3 Lograr Uniformidad en Arreglos Multi-LED

Para retroiluminación o arreglos de indicadores donde el brillo y color consistentes son cruciales:

• Especifique bins estrechos para intensidad luminosa (I_v) y cromaticidad (x,y).
• Para LED conectados en paralelo, use LED del mismo bin de voltaje directo (V_F) y/o emplee resistencias en serie individuales para cada LED para equilibrar las corrientes.
• Considere manejar LED en cadenas en serie desde un controlador de corriente constante para garantizar una corriente idéntica a través de cada dispositivo.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED SMD genéricos, la serie 57-11UTC/S827-1/TR8 ofrece ventajas específicas:

• Vista Lateral vs. Vista Superior:A diferencia de los LED comunes de emisión superior, este paquete de vista lateral está diseñado para emitir luz paralela al plano de la PCB, lo que es esencial para aplicaciones de guías de luz e iluminación de borde.
• Diseño Óptico Optimizado:El inter-reflector integrado lo diferencia de los LED de vista lateral básicos al proporcionar un ángulo de visión más amplio y uniforme.
• Clasificación Integral:La clasificación triple detallada (Intensidad, Voltaje, Cromaticidad) proporciona un mayor nivel de consistencia de rendimiento y flexibilidad de selección en comparación con componentes con clasificación más laxa o sin ella.
• Robustez:La inclusión de protección ESD y la especificación para soldadura por reflujo sin plomo lo hace adecuado para procesos de ensamblaje automáticos modernos.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

10.1 ¿Cuál es la corriente de operación típica?

Las características electro-ópticas se prueban a I_F= 20mA, que es el punto de operación típico recomendado para equilibrar brillo, eficiencia y longevidad. La corriente continua máxima absoluta es de 30mA.

10.2 ¿Cómo selecciono la resistencia limitadora de corriente correcta?

Use la fórmula: R = (V_suministro- V_F) / I_F. Use el V_Fmáximo de su bin de voltaje seleccionado (ej., 3.95V para el Bin 8) y su I_Fdeseada (ej., 20mA). Para un suministro de 5V: R = (5V - 3.95V) / 0.02A = 52.5Ω. Elija el siguiente valor estándar más alto (ej., 56Ω) y asegúrese de que la potencia nominal de la resistencia sea suficiente (P = I²* R).

10.3 ¿Puedo usar PWM para atenuar?

Sí, el PWM (Modulación por Ancho de Pulso) es un método excelente para atenuar LED. La corriente pico en el pulso no debe exceder la clasificación I_FPde 100mA (a un ciclo de trabajo de 1/10). Asegúrese de que la corriente promedio en el tiempo no exceda la clasificación I_Fcontinua de 30mA.

10.4 ¿Por qué es tan importante el ángulo de visión para aplicaciones con guías de luz?

Un amplio ángulo de visión asegura que la luz se emita en un cono amplio. Cuando se acopla al borde de una guía de luz (una guía de plástico transparente), este amplio ángulo de inyección promueve la reflexión interna total y la distribución eficiente de la luz a lo largo de la guía, lo que lleva a una retroiluminación uniforme con puntos calientes mínimos.

11. Ejemplos Prácticos de Diseño y Uso

11.1 Retroiluminación de Botones en Dispositivos Móviles

En un smartphone, varios de estos LED de vista lateral pueden colocarse a lo largo del borde de la PCB principal, acoplándose directamente en una guía de luz delgada y de forma compleja que ilumina uniformemente botones táctiles capacitivos o iconos de navegación. El bajo consumo de corriente preserva la duración de la batería.

11.2 Pantalla de Control Climático Automotriz

Un grupo de instrumentos o una pantalla de consola central puede usar una sola fila de estos LED a lo largo de uno o dos bordes de un pequeño panel LCD. La guía de luz distribuye la luz blanca uniformemente a través del área de visualización. El amplio rango de temperatura de operación (-40°C a +85°C) lo hace adecuado para el entorno automotriz.

11.3 Indicador para Medidor de Panel Industrial

El LED puede usarse como un indicador de estado de alto brillo y ángulo amplio (ej., encendido, alarma) en un panel de control industrial. Su fiabilidad y compatibilidad con el ensamblaje SMD automatizado agilizan la fabricación.

12. Introducción al Principio de Operación

Este es un LED blanco convertido por fósforo. El núcleo es un chip semiconductor hecho de Nitruro de Galio e Indio (InGaN), que emite luz en el espectro azul cuando la corriente eléctrica pasa a través de su unión P-N (electroluminiscencia). Esta luz azul es parcialmente absorbida por una capa de fósforo amarillo depositada dentro del paquete. El fósforo re-emite luz a través de un amplio rango de longitudes de onda amarillas. La combinación de la luz azul restante y la luz amarilla convertida es percibida por el ojo humano como blanca. La resina encapsulante transparente protege el chip y el fósforo mientras permite una extracción eficiente de la luz. La estructura de inter-reflector alrededor del chip ayuda a dirigir más de la luz emitida hacia el lado del paquete, creando el amplio ángulo de visión.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

Los LED de vista lateral como la serie 57-11 representan una solución madura y optimizada para restricciones espaciales específicas en el diseño electrónico. La tendencia en este segmento continúa enfocándose en:

• Mayor Eficiencia (lm/W):Mejorar la salida de luz por unidad de entrada eléctrica, permitiendo un menor consumo de energía o un mayor brillo.
• Índice de Reproducción Cromática (CRI) Más Alto:Para retroiluminación de pantallas, se están desarrollando LED con espectros más amplios y continuos para reproducir colores con mayor precisión.
• Miniaturización:Huellas de paquete aún más pequeñas manteniendo o mejorando el rendimiento óptico para permitir productos finales más delgados.
• Fiabilidad y Vida Útil Mejoradas:Mejoras continuas en materiales (epoxi, fósforo) y tecnología de chips para soportar temperaturas de operación más altas y más horas de funcionamiento.
• Integración:La aparición de módulos LED integrados que combinan el LED, el IC controlador y los componentes pasivos en un solo paquete, simplificando el diseño para el usuario final.

Si bien surgen tecnologías más nuevas como Micro-LEDs y paquetes COB (Chip-on-Board) avanzados para aplicaciones de visualización directa, el LED SMD de vista lateral dedicado sigue siendo la solución dominante y más rentable para aplicaciones de iluminación de borde e indicadores compactos donde se emplean guías de luz.