Hoja de Datos Técnicos LED Vista Superior Serie 67-21 - Paquete P-LCC-2 - Azul 468nm - 20mA 3.2V - Ángulo de Visión 120°

1. Descripción General del Producto

La serie 67-21 representa una familia de LEDs de vista superior alojados en un compacto paquete de montaje superficial P-LCC-2. Esta serie está diseñada para ofrecer un rendimiento fiable como indicador óptico en una amplia gama de aplicaciones electrónicas. El dispositivo presenta una ventana transparente incolora y un cuerpo de paquete blanco, lo que contribuye a su eficiencia óptica y versatilidad estética.

La filosofía central de diseño se centra en proporcionar un amplio ángulo de visión, logrado mediante una geometría de paquete optimizada y un reflector interno. Esta característica hace que el LED sea especialmente adecuado para aplicaciones que emplean guías de luz, donde una distribución uniforme de la luz es crítica. Además, el dispositivo funciona con niveles de corriente bajos, lo que lo convierte en una excelente opción para aplicaciones sensibles al consumo de energía, como equipos portátiles y alimentados por baterías.

La serie está disponible en múltiples colores de emisión, incluyendo naranja suave, verde, azul y amarillo, siendo el modelo específico detallado en este documento un LED azul que utiliza un chip de InGaN. Es totalmente compatible con equipos automáticos de pick-and-place y procesos estándar de soldadura por reflujo en fase de vapor, lo que respalda la fabricación en grandes volúmenes. El producto no contiene plomo y cumple con los estándares de conformidad RoHS.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

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 se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites y debe evitarse en el diseño del circuito.

• Tensión Inversa (V_R):5 V. Superar este voltaje en polarización inversa puede causar la ruptura de la unión.
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA. La corriente máxima de CC que se puede aplicar de forma continua.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100 mA. Esto solo es permisible en condiciones de pulso con un ciclo de trabajo de 1/10 a 1 kHz.
• Disipación de Potencia (P_d):110 mW. La potencia máxima que el paquete puede disipar, calculada como V_F* I_F.
• Descarga Electroestática (ESD) HBM:1000 V. La sensibilidad del dispositivo a la descarga electrostática; se requieren procedimientos de manejo adecuados.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente para un funcionamiento fiable.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura:El dispositivo puede soportar soldadura por reflujo con una temperatura máxima de 260°C durante 10 segundos, o soldadura manual a 350°C durante 3 segundos.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden en una condición de prueba estándar de temperatura ambiente (T_a) de 25°C y una corriente directa (I_F) de 20 mA, a menos que se especifique lo contrario. Se aplican tolerancias según se indica.

• Intensidad Luminosa (I_v):Varía desde un mínimo de 225 mcd hasta un máximo de 565 mcd, con una tolerancia típica de ±11%. Esto define el brillo percibido del LED.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120 grados (típico). Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor máximo, lo que indica un patrón de emisión muy amplio.
• Longitud de Onda de Pico (λ_P):468 nm (típico). La longitud de onda a la que la distribución espectral de potencia es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Varía de 464.5 nm a 476.5 nm, con una tolerancia de ±1 nm. Esta longitud de onda corresponde al color percibido de la luz.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):25 nm (típico). El ancho del espectro emitido a la mitad de su potencia máxima.
• Tensión Directa (V_F):Varía de 2.70 V a 3.70 V a 20 mA, con una tolerancia de ±0.1 V. Esta es la caída de tensión a través del LED cuando conduce.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo de 50 μA a una tensión inversa de 5V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en brillo, color y características eléctricas, los LEDs se clasifican en grupos (bins). El código específico del dispositivo (ej., /B7C-AS2U1N/2T) incorpora estos códigos de clasificación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa (Código CAT)

Los LEDs se agrupan según su intensidad luminosa medida a 20 mA.

• S2:225 - 285 mcd
• T1:285 - 360 mcd
• T2:360 - 450 mcd
• U1:450 - 565 mcd

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante (Código HUE - Grupo A)

Para los LEDs azules, la longitud de onda dominante se clasifica de la siguiente manera:

• A9:464.5 - 467.5 nm
• A10:467.5 - 470.5 nm
• A11:470.5 - 473.5 nm
• A12:473.5 - 476.5 nm

3.3 Clasificación por Tensión Directa (Código REF - Grupo N)

Los LEDs también se clasifican por su caída de tensión directa a 20 mA.

• 10:2.70 - 2.90 V
• 11:2.90 - 3.10 V
• 12:3.10 - 3.30 V
• 13:3.30 - 3.50 V
• 14:3.50 - 3.70 V

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Los gráficos de características típicas proporcionan información sobre el comportamiento del LED en condiciones variables.

4.1 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V)

El gráfico muestra una relación no lineal, típica de un diodo. La tensión directa aumenta con la corriente, comenzando alrededor de 2.6V a corriente muy baja y alcanzando aproximadamente 3.4V a 20mA. Esta curva es esencial para diseñar el circuito limitador de corriente.

4.2 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

La intensidad luminosa aumenta con la corriente directa pero no de forma lineal. La curva tiende a saturarse a corrientes más altas debido al aumento de la temperatura de la unión y la caída de eficiencia. Esto resalta la importancia de conducir el LED en o cerca de su corriente recomendada (20mA) para una eficiencia óptima.

4.3 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

La salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. El gráfico muestra que a la temperatura máxima de operación de +85°C, la salida puede ser significativamente menor que a 25°C. Esta reducción térmica debe tenerse en cuenta en aplicaciones con altas temperaturas ambientales.

4.4 Distribución Espectral

El gráfico espectral confirma una emisión azul con un pico alrededor de 468nm y un ancho de banda típico de 25nm. El espectro es monocromático, como se espera de un LED azul basado en InGaN.

4.5 Patrón de Radiación

El diagrama polar confirma visualmente el amplio ángulo de visión de 120°, mostrando un patrón de emisión tipo Lambertiano donde la intensidad es bastante uniforme en un ángulo amplio antes de disminuir.

4.6 Curva de Reducción de Corriente Directa

Esta curva dicta la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente. A medida que aumenta la temperatura, la corriente segura máxima disminuye para evitar superar el límite de disipación de potencia de 110mW y garantizar la fiabilidad a largo plazo.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete (P-LCC-2)

El LED está alojado en un paquete de montaje superficial. Las dimensiones clave incluyen el tamaño del cuerpo, el espaciado de los terminales y la altura total. Todas las tolerancias no especificadas son de ±0.1mm. El paquete está diseñado para estabilidad durante la soldadura por reflujo y compatibilidad con cintas portadoras estándar de 8mm.

5.2 Identificación de Polaridad

El cátodo se identifica típicamente por un marcador visual en el paquete, como una muesca, un punto o un tinte verde en el lado del cátodo de la cavidad del chip. Debe observarse la polaridad correcta durante el montaje para evitar daños por polarización inversa.

5.3 Huella Recomendada para PCB

Se recomienda un diseño de patrón de pistas que se adapte a las dimensiones del paquete y permita la formación adecuada del filete de soldadura. La huella debe alinearse con la almohadilla térmica (si está presente) y las almohadillas eléctricas del paquete para garantizar una conexión mecánica y eléctrica fiable.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El dispositivo es adecuado para soldadura por reflujo en fase de vapor e infrarroja. Se especifica un perfil estándar sin plomo con una temperatura máxima que no exceda los 260°C durante una duración de 10 segundos. El tiempo por encima del líquido (ej., 217°C) debe controlarse para minimizar el estrés térmico en el componente.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, la temperatura de la punta del soldador debe limitarse a 350°C, y el tiempo de contacto por terminal no debe exceder los 3 segundos. Utilice un soldador de baja potencia y evite aplicar estrés mecánico al paquete.

6.3 Sensibilidad a la Humedad y Almacenamiento

Los LEDs se empaquetan en bolsas de barrera resistentes a la humedad con desecante para evitar la absorción de humedad, lo que puede causar "efecto palomita" durante el reflujo. Una vez abierta la bolsa sellada, los componentes deben usarse dentro de un plazo de tiempo específico (ej., 168 horas a<30°C/60%HR) o recocerse según las directrices estándar IPC/JEDEC.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora gofrada de 8mm de ancho. Las dimensiones del carrete y el espaciado de los bolsillos están estandarizadas para compatibilidad con alimentadores automáticos. Las cantidades estándar cargadas son de 2000 piezas por carrete, con cantidades mínimas de pedido disponibles de 250, 500, 1000 o 2000 piezas.

7.2 Información de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene información crítica para la trazabilidad e identificación, incluyendo: Número de Parte (PN), Número de Parte del Cliente (CPN), Cantidad (QTY), Número de Lote, y los Códigos de Clasificación específicos para Intensidad Luminosa (CAT), Longitud de Onda Dominante (HUE) y Tensión Directa (REF).

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Electrónica Automotriz:Iluminación de fondo para instrumentos del tablero, interruptores y paneles de control.
• Equipos de Telecomunicaciones:Indicadores de estado e iluminación de fondo de teclados en teléfonos, máquinas de fax y hardware de red.
• Electrónica de Consumo:Indicadores de encendido/estado, iluminación de fondo para pantallas LCD, símbolos e interruptores de membrana en electrodomésticos, equipos de audio/vídeo y periféricos informáticos.
• Indicación General:Cualquier aplicación que requiera un indicador de estado brillante, fiable y de bajo consumo.

8.2 Consideraciones de Diseño para Guías de Luz

El amplio ángulo de visión de 120° es un activo clave para aplicaciones con guías de luz. Para una eficiencia de acoplamiento óptima:

• Coloque el LED lo más cerca posible de la entrada de la guía de luz.
• Asegúrese de que el material de la guía de luz tenga alta transmitancia y esté diseñado para guiar y dispersar la luz de manera efectiva.
• Considere el patrón de radiación del LED al diseñar la geometría de la superficie de entrada de la guía.

8.3 Notas de Diseño del Circuito

• Utilice siempre una resistencia limitadora de corriente en serie. Calcule su valor en función de la tensión de alimentación (V_CC), la tensión directa del LED (V_F- use el valor máximo para fiabilidad), y la corriente directa deseada (I_F). Fórmula: R = (V_CC- V_F) / I_F.
• Para un brillo constante en un rango de tensiones de alimentación o temperaturas, considere usar un controlador de corriente constante en lugar de una simple resistencia.
• Observe los límites absolutos máximos, especialmente para la tensión inversa. Incorpore protección (ej., un diodo en paralelo en polaridad inversa) si el circuito es propenso a picos de tensión o conexión inversa.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La serie 67-21 se diferencia en el mercado de los LEDs indicadores SMD a través de varias características clave:

• Ángulo de Visión Superior:El ángulo de visión de 120° es notablemente más amplio que el de muchos LEDs SMD estándar (que pueden ser de 60-80°), proporcionando una visibilidad más uniforme desde perspectivas fuera del eje, crucial para indicadores de panel.
• Optimizado para Guías de Luz:El diseño del paquete con un reflector interno está específicamente ajustado para acoplar la luz de manera eficiente en guías de luz, un requisito común en el diseño moderno de productos industriales y de consumo.
• Operación a Baja Corriente:Su especificación a 20mA (con buen brillo) lo hace más eficiente energéticamente en comparación con LEDs que requieren corrientes de conducción más altas para una salida similar, beneficiando la duración de la batería.
• Clasificación Robusta:El detallado sistema de clasificación para intensidad, longitud de onda y tensión permite a los diseñadores seleccionar componentes con tolerancias de rendimiento ajustadas, asegurando consistencia en los productos finales, especialmente en matrices de múltiples LEDs.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Qué valor de resistencia debo usar con una fuente de 5V?

Usando el V_Fmáximo de 3.7V para un diseño conservador y un I_Fobjetivo de 20mA: R = (5V - 3.7V) / 0.02A = 65 Ohmios. El valor estándar más cercano es 68 Ohmios. Recalculando: I_F= (5V - 3.7V) / 68Ω ≈ 19.1 mA, lo cual es seguro y está dentro de la especificación. Siempre verifique la corriente real en el circuito.

10.2 ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de 3.3V?

Sí, pero se necesita un cálculo cuidadoso. Usando un V_Ftípico de 3.2V: R = (3.3V - 3.2V) / 0.02A = 5 Ohmios. Este valor de resistencia muy bajo hace que la corriente sea altamente sensible a las variaciones en V_Fy V_CC. Una ligera caída en V_CCo un aumento en V_Fpodría apagar el LED. Se recomienda encarecidamente usar un controlador de corriente constante para situaciones con bajo margen de tensión.

10.3 ¿Por qué la intensidad luminosa tiene un rango tan amplio (225-565 mcd)?

Este es el rango total posible en toda la serie de productos y todos los grupos de clasificación. Los LEDs individuales se clasifican en grupos específicos (S2, T1, T2, U1). Al realizar un pedido, usted especifica el grupo de intensidad deseado (ej., U1 para el mayor brillo) para obtener un rango mucho más ajustado (450-565 mcd). Esto permite la optimización de costos y la coincidencia de rendimiento.

10.4 ¿Cómo afecta la temperatura al rendimiento?

Como se muestra en las curvas de rendimiento, el aumento de la temperatura ambiente reduce la salida de luz (caída de eficiencia) y aumenta ligeramente la tensión directa. A altas temperaturas, la corriente continua máxima permitida también disminuye. Para aplicaciones que operan a altas temperaturas ambientales (ej., dentro de un tablero de automóvil), el diseño debe basarse en los datos de rendimiento a la temperatura de operación esperada, no solo a 25°C.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

11.1 Diseño de un Panel de Indicadores de Estado con Múltiples LEDs

Escenario:Un panel de control requiere 10 indicadores de estado azules. El brillo y color uniformes son críticos para la experiencia del usuario.

Implementación:

1. Selección de Clasificación:Especifique el mismo grupo de intensidad (ej., T2: 360-450 mcd) y el mismo grupo de longitud de onda dominante (ej., A10: 467.5-470.5 nm) para los 10 LEDs para garantizar consistencia visual.
2. Diseño del Circuito:Use una fuente de 12V. Para conducir 10 LEDs en paralelo con resistencias individuales: Calcule la resistencia para V_Fmáx=3.7V, I_F=20mA. R = (12V - 3.7V) / 0.02A = 415 Ohmios. Use 430 Ohmios (valor estándar). Potencia por resistencia: P = I²R = (0.02)²* 430 = 0.172W. Use resistencias de 1/4W. Corriente total de la fuente: 10 * 20mA = 200mA.
3. Diseño del PCB:Coloque los LEDs con orientación consistente. Asegúrese de que el marcador de cátodo en la serigrafía del PCB coincida con el paquete del LED. Proporcione suficiente cobre para las pistas de alimentación comunes que transportan 200mA.
4. Guía de Luz:Si usa guías de luz, modele la entrada de la guía para capturar el cono de emisión de 120° del LED. Use PC o acrílico de grado óptico.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

El LED de la serie 67-21 es una fuente de luz de estado sólido basada en una unión p-n de semiconductor. La región activa utiliza un material semiconductor compuesto de Nitruro de Galio e Indio (InGaN), que se hace crecer epitaxialmente sobre un sustrato. Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral del diodo, los electrones y huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan. En un semiconductor de banda prohibida directa como el InGaN, este evento de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida, en este caso azul (~468 nm), está determinada por la energía de la banda prohibida del material InGaN, que puede ajustarse variando el contenido de indio durante el crecimiento del cristal. La luz generada se extrae luego a través de la cúpula de epoxi transparente incolora del paquete, que también actúa como lente, y el reflector interno ayuda a dirigir la luz en un patrón de emisión amplio.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

Los LEDs en paquetes P-LCC y similares de montaje superficial representan la corriente principal para aplicaciones de indicación, habiendo reemplazado en gran medida a los LEDs de orificio pasante en la electrónica moderna debido a su compatibilidad con el montaje automatizado y su menor huella. La tendencia dentro de este segmento es hacia:

• Mayor Eficiencia:Mejorar la salida de lúmenes por vatio, permitiendo un brillo adecuado con corrientes de conducción aún más bajas, reduciendo aún más el consumo de energía.
• Miniaturización:Reducción continua del tamaño del paquete (ej., de 0603 a 0402 métrico) manteniendo o mejorando el rendimiento óptico.
• Control Óptico Mejorado:Diseños de paquetes más sofisticados con lentes integrados, reflectores y difusores para producir patrones de haz específicos (ultra anchos, vista lateral, enfocados) directamente desde el paquete, reduciendo la necesidad de ópticas secundarias.
• Gama de Colores Más Amplia y Estabilidad:Tolerancias de clasificación más ajustadas y tecnología de fósforo mejorada (para LEDs blancos) aseguran puntos de color consistentes entre lotes de producción y durante la vida útil del dispositivo.
• Fiabilidad y Robustez Mejoradas:Materiales y técnicas de empaquetado mejorados para soportar temperaturas de soldadura más altas, condiciones ambientales más severas y proporcionar una mejor protección contra ESD.

La serie 67-21, con su enfoque en el ángulo de visión amplio y la compatibilidad con guías de luz, se alinea bien con la tendencia de integrar indicadores discretos en diseños de productos modernos y elegantes donde la fuente de luz en sí misma a menudo está oculta a la vista directa.