Hoja de Datos de LED de Visión Superior Serie 67-21 - Paquete P-LCC-2 - 1.75-2.35V - 25mA - Rojo/Naranja/Verde/Azul/Amarillo - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie 67-21 representa una familia de LEDs de visión superior diseñados para aplicaciones generales de indicación y retroiluminación. Estos componentes están encapsulados en un paquete compacto P-LCC-2 (Portador de Chip con Pistas Plásticas) de cuerpo blanco y ventana incolora transparente. Este diseño está optimizado para proporcionar un ángulo de visión amplio, lo que hace que estos LEDs sean especialmente adecuados para aplicaciones donde la luz debe ser visible desde varios ángulos, como en guías de luz. La serie está disponible en múltiples colores de emisión, incluyendo naranja suave, verde, azul y amarillo, siendo el modelo específico de esta hoja de datos una variante rojo brillante basada en material de chip AlGaInP. Una ventaja clave de esta serie es su bajo requisito de corriente, lo que la convierte en una excelente opción para equipos portátiles alimentados por batería o sensibles al consumo energético.

1.1 Características y Ventajas Principales

Las características principales de los LEDs de la serie 67-21 contribuyen a su versatilidad y facilidad de uso en la fabricación electrónica moderna. El paquete de montaje superficial P-LCC-2 facilita la colocación automatizada utilizando equipos estándar pick-and-place, mejorando significativamente la eficiencia y consistencia del ensamblaje. El paquete está diseñado con un inter-reflector que optimiza el acoplamiento y la salida de luz, mejorando el brillo y la uniformidad. Además, estos LEDs están construidos con una composición libre de plomo y cumplen con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), satisfaciendo los estándares ambientales y regulatorios contemporáneos. Su compatibilidad con varios procesos de soldadura, incluyendo reflujo por fase de vapor, reflujo por infrarrojos y soldadura por ola, proporciona flexibilidad en la configuración de la línea de producción. Los componentes se suministran en cinta de 8mm y carrete, que es el estándar para líneas de ensamblaje automatizadas, garantizando un manejo y alimentación fluidos durante la fabricación.

1.2 Aplicaciones y Mercados Objetivo

Los LEDs de la serie 67-21 encuentran uso en un amplio espectro de aplicaciones debido a su rendimiento confiable y factor de forma compacto. Un mercado principal es el de las telecomunicaciones, donde sirven como indicadores de estado y retroiluminación para teclas o pantallas en dispositivos como teléfonos y máquinas de fax. También se emplean comúnmente para la retroiluminación plana de LCDs y para iluminar interruptores y símbolos en paneles de control. Su amplio ángulo de visión y eficiente acoplamiento de luz los convierten en la elección ideal para aplicaciones con guías de luz, donde la luz necesita ser guiada desde el LED hasta un punto visible en el exterior del dispositivo. Finalmente, su naturaleza de propósito general los hace adecuados para innumerables otras funciones de indicación en electrónica de consumo, controles industriales, interiores automotrices y electrodomésticos.

2. Análisis de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos clave especificados en la hoja de datos. Comprender estos valores es crucial para un diseño de circuito adecuado y para garantizar la fiabilidad a largo plazo.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los Valores Máximos Absolutos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el LED. Estas no son condiciones de operación normal. La tensión inversa máxima (V_R) es de 5V, lo que indica que el LED puede soportar una polarización inversa breve hasta este nivel. La corriente directa continua (I_F) nominal es de 25 mA. Para operación pulsada, se permite una corriente directa de pico (I_FP) de 60 mA bajo un ciclo de trabajo de 1/10 a 1 kHz. La disipación de potencia máxima (P_d) es de 60 mW, calculada a partir de la tensión y corriente directas. El dispositivo puede manejar una descarga electrostática (ESD) de 2000V según el Modelo de Cuerpo Humano (HBM), que es un nivel estándar para el manejo básico de componentes. El rango de temperatura de operación (T_opr) es de -40°C a +85°C, y la temperatura de almacenamiento (T_stg) se extiende ligeramente a -40°C a +90°C.

2.2 Características Electro-Ópticas

Las Características Electro-Ópticas se miden en una condición de prueba estándar de 25°C de temperatura ambiente y una corriente directa de 10 mA. Para la variante rojo brillante, la intensidad luminosa (I_v) tiene un valor típico, con un mínimo de 36 mcd y un máximo de 90 mcd. El ángulo de visión (2θ1/2), definido como el ángulo donde la intensidad cae a la mitad de su valor máximo, es un amplio 120 grados. La longitud de onda de pico (λ_p) es típicamente de 632 nm, mientras que la longitud de onda dominante (λ_d) oscila entre 621 nm y 631 nm. El ancho de banda espectral (Δλ) es típicamente de 20 nm. La tensión directa (V_F) a 10 mA oscila entre un mínimo de 1.75V y un máximo de 2.35V, con un valor típico implícito dentro de este rango. Se garantiza que la corriente inversa (I_R) será de 10 μA o menos cuando se aplique una polarización inversa de 5V.

2.3 Características Térmicas y de Soldadura

La gestión térmica se aborda indirectamente a través de la curva de reducción de corriente directa, que muestra cómo la corriente directa continua máxima permisible debe reducirse a medida que la temperatura ambiente aumenta por encima de los 25°C. La hoja de datos especifica perfiles de temperatura de soldadura para prevenir daños térmicos durante el ensamblaje. Para soldadura por reflujo, el LED puede soportar una temperatura máxima de 260°C durante hasta 10 segundos. Para soldadura manual, se permite una temperatura de 350°C en la punta del soldador durante un máximo de 3 segundos. Adherirse a estas pautas es esencial para mantener la integridad del paquete plástico y las uniones internas de alambre.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LEDs se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave. La serie 67-21 utiliza un sistema de clasificación para la intensidad luminosa, la longitud de onda dominante y la tensión directa.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La intensidad luminosa se agrupa en varios lotes identificados por códigos como N2, P1, P2 y Q1. Cada lote define un rango específico de valores mínimos y máximos de intensidad medidos en milicandelas (mcd) a 10 mA. Por ejemplo, el lote Q1 cubre intensidades de 72 mcd a 90 mcd. Los diseñadores pueden seleccionar un código de lote específico para garantizar un nivel mínimo de brillo para su aplicación.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

La longitud de onda dominante, que se correlaciona con el color percibido, también se clasifica en lotes. Los lotes, como FF1 y FF2, definen rangos estrechos en nanómetros (nm). Por ejemplo, el lote FF1 cubre longitudes de onda de 621 nm a 626 nm, y FF2 cubre de 626 nm a 631 nm. Esto permite un emparejamiento de color preciso entre múltiples LEDs en un solo producto, lo cual es crítico para aplicaciones que requieren una apariencia uniforme.

3.3 Clasificación por Tensión Directa

La tensión directa se clasifica en grupos etiquetados como 0, 1 y 2 bajo un grupo principal 'B'. El Grupo 0 cubre de 1.75V a 1.95V, el Grupo 1 cubre de 1.95V a 2.15V, y el Grupo 2 cubre de 2.15V a 2.35V. Conocer el lote de tensión puede ser importante para diseñar circuitos limitadores de corriente eficientes, especialmente en dispositivos alimentados por batería donde cada milivoltio cuenta.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varias curvas características típicas que proporcionan una visión más profunda del comportamiento del LED bajo condiciones variables.

4.1 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

Esta curva muestra que la salida de luz no es linealmente proporcional a la corriente. Aumenta rápidamente a corrientes más bajas pero tiende a saturarse a corrientes más altas. Esta no linealidad es importante para diseños de atenuación por PWM (Modulación por Ancho de Pulso), donde la corriente promedio controla el brillo.

4.2 Tensión Directa vs. Corriente Directa y Reducción de Corriente Directa

La curva V-I demuestra la relación exponencial del diodo. La curva de reducción es crítica para la fiabilidad; exige una reducción en la corriente directa continua máxima permitida a medida que la temperatura ambiente supera los 25°C para prevenir sobrecalentamiento y degradación acelerada.

4.3 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente y Distribución Espectral

La curva de intensidad vs. temperatura muestra que la salida de luz generalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura, una característica de la mayoría de los LEDs. El gráfico de distribución espectral confirma la naturaleza monocromática de la luz, centrada alrededor de la longitud de onda de pico con el ancho de banda especificado.

4.4 Diagrama de Radiación

Este gráfico polar confirma visualmente el amplio ángulo de visión de 120 grados, mostrando cómo se distribuye espacialmente la intensidad de la luz. El patrón es típicamente Lambertiano o casi Lambertiano para este tipo de paquete.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones y Tolerancias del Paquete

El paquete del LED tiene dimensiones específicas, incluyendo tamaño del cuerpo, espaciado de pistas y altura total. El dibujo indica una huella típica de P-LCC-2. A menos que se indique lo contrario, las tolerancias dimensionales son de ±0.1 mm, lo cual es estándar para componentes plásticos moldeados. El cátodo se identifica típicamente por un marcador en el paquete o una forma específica de la pista.

5.2 Especificaciones de Cinta y Carrete

Para el ensamblaje automatizado, los LEDs se suministran en cinta portadora de 8mm de ancho enrollada en carretes. La hoja de datos proporciona dimensiones detalladas para el bolsillo de la cinta portadora, el paso y el núcleo del carrete. Cada carrete contiene 2000 piezas. Las dimensiones correctas del carrete son necesarias para la compatibilidad con los sistemas alimentadores automatizados en las máquinas de colocación.

5.3 Empaquetado Sensible a la Humedad

Los componentes se empaquetan en una bolsa de aluminio resistente a la humedad con un desecante en su interior. Se incluye una tarjeta indicadora de humedad (HIC) para mostrar si la humedad interna de la bolsa ha excedido niveles seguros. Este empaquetado es esencial para prevenir el efecto \"palomita de maíz\" o la delaminación durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, que puede ocurrir si la humedad es absorbida por el paquete plástico.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

El manejo y soldadura correctos son vitales para el rendimiento y la fiabilidad. Los LEDs son compatibles con procesos de soldadura por reflujo de fase de vapor, infrarrojos y por ola. Se debe seguir el perfil de reflujo especificado con un pico de 260°C durante 10 segundos. Para soldadura manual, un soldador controlado a 350°C debe contactar la pista por no más de 3 segundos. Los componentes deben almacenarse en sus bolsas originales a prueba de humedad hasta su uso. Una vez abierta la bolsa, si el indicador de humedad muestra una advertencia, las piezas deben secarse en horno según las pautas estándar IPC/JEDEC antes de soldar.

7. Pruebas de Fiabilidad

La hoja de datos enumera un conjunto completo de pruebas de fiabilidad realizadas bajo condiciones específicas con un nivel de confianza del 90% y un LTPD (Porcentaje de Defectos Tolerados por Lote) del 10%. Las pruebas incluyen resistencia a la soldadura por reflujo, ciclado de temperatura (-40°C a +100°C), choque térmico, almacenamiento a alta y baja temperatura, vida útil en operación DC a corriente elevada (20mA) y pruebas de alta temperatura/alta humedad (85°C/85% HR). Cada prueba se realiza durante una duración especificada (ej., 1000 horas) en una muestra de 22 piezas sin fallos permitidos (Ac/Re = 0/1). Superar estas pruebas indica un producto robusto adecuado para aplicaciones exigentes.

8. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

8.1 Diseño del Circuito

Una resistencia limitadora de corriente es obligatoria cuando se alimenta el LED desde una fuente de tensión. El valor de la resistencia (R) se calcula como R = (V_fuente - V_F) / I_F, donde V_F es la tensión directa del LED (usar el valor máximo para un diseño seguro) e I_F es la corriente directa deseada (no debe exceder 25 mA DC). Por ejemplo, con una fuente de 5V y una V_F de 2.35V a 20 mA, R = (5 - 2.35) / 0.02 = 132.5 Ω (usar un valor estándar de 130 Ω o 150 Ω). Para protección contra tensión inversa, especialmente en circuitos acoplados en AC o pobremente regulados, puede considerarse un diodo de protección en paralelo, aunque el LED en sí puede tolerar hasta 5V en inversa.

8.2 Gestión Térmica

Aunque el LED en sí tiene baja disipación de potencia, un diseño adecuado del PCB puede ayudar a la disipación de calor. Asegúrese de que las almohadillas de soldadura conectadas a la almohadilla térmica del LED (si está presente) o a las pistas tengan suficiente área de cobre para actuar como disipador de calor. Evite operar a la corriente y temperatura máximas absolutas simultáneamente; consulte la curva de reducción.

8.3 Integración Óptica

Para aplicaciones con guías de luz, el LED debe posicionarse con precisión bajo la superficie de entrada de la guía. El amplio ángulo de visión ayuda a capturar más luz en la guía. Considere posibles fugas de luz y use barreras opacas si es necesario para prevenir diafonía entre indicadores adyacentes. La ventana transparente e incolora garantiza una distorsión de color mínima.

9. Comparación y Diferenciación

En comparación con LEDs de pistas radiales más simples, la serie 67-21 ofrece la ventaja significativa de la tecnología de montaje superficial (SMT), permitiendo un ensamblaje más pequeño, ligero y automatizado. Su amplio ángulo de visión de 120 grados es superior al de muchos LEDs SMT de ángulo más estrecho, lo que lo hace especialmente adecuado para guías de luz e indicación de área amplia. La baja tensión directa (especialmente en los lotes inferiores) es ventajosa para operación con baterías de bajo voltaje en comparación con algunos LEDs azules o blancos que tienen una V_F más alta. El sistema integral de clasificación proporciona una mejor consistencia de color y brillo que los LEDs genéricos no clasificados o clasificados de manera laxa.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

10.1 ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda de pico y la longitud de onda dominante?

La longitud de onda de pico (λ_p) es la longitud de onda a la cual la distribución espectral de potencia es máxima. La longitud de onda dominante (λ_d) es la longitud de onda única de luz monocromática que coincidiría con el color percibido del LED. Para LEDs de espectro estrecho como este rojo, a menudo están muy cerca, pero λ_d es más relevante para la especificación del color.

10.2 ¿Puedo alimentar este LED sin una resistencia limitadora de corriente?

No. Un LED es un dispositivo controlado por corriente. Conectarlo directamente a una fuente de tensión hará que fluya una corriente excesiva, superando rápidamente la clasificación máxima (25 mA) y destruyendo el dispositivo. Siempre se requiere una resistencia en serie o un controlador de corriente constante.

10.3 ¿Cómo interpreto la etiqueta en el carrete o la bolsa?

La etiqueta incluye códigos para CAT (Rango de Intensidad Luminosa), HUE (Rango de Longitud de Onda Dominante) y REF (Rango de Tensión Directa). Estos corresponden directamente a los códigos de lote descritos en las secciones 3.1, 3.2 y 3.3. Por ejemplo, una etiqueta que muestre CAT: Q1, HUE: FF2, REF: 1 especifica un LED del lote de mayor brillo (72-90 mcd), el lote de longitud de onda superior (626-631 nm) y el lote de tensión media (1.95-2.15V).

10.4 ¿Es este LED adecuado para uso en exteriores?

El rango de temperatura de operación de -40°C a +85°C cubre la mayoría de las condiciones exteriores. Sin embargo, el paquete no está específicamente clasificado para ser impermeable o tener alta resistencia a los rayos UV. Para exposición directa al exterior, sería necesaria protección ambiental adicional (revestimiento conformado, carcasas selladas) para proteger contra la humedad, el polvo y la degradación por la luz solar.

11. Ejemplo Práctico de Caso de Uso

Escenario: Diseño de un panel de indicadores de estado para un router de red.El panel tiene múltiples iconos (Encendido, Internet, Wi-Fi) que necesitan estar iluminados. El espacio en el PCB es limitado. El LED de la serie 67-21 es una elección ideal. Su paquete SMT P-LCC-2 ahorra espacio en comparación con LEDs de orificio pasante. El amplio ángulo de visión de 120 grados asegura que los iconos sean claramente visibles desde varios ángulos en una habitación. Se diseña una guía de luz para cada icono para guiar la luz desde el LED montado en el PCB principal hasta el panel frontal. El diseñador selecciona LEDs del mismo lote de intensidad (ej., P2) y longitud de onda (ej., FF2) para garantizar un brillo y color uniformes en todos los indicadores. Se utiliza un circuito controlador simple con una resistencia limitadora de corriente para cada LED, conectado a un pin GPIO en el microcontrolador del router para control individual. El bajo consumo de corriente (ej., 10 mA por LED) minimiza la carga en la fuente de alimentación del sistema.

12. Introducción al Principio Técnico

Los Diodos Emisores de Luz (LEDs) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de electroluminiscencia. Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n, los electrones de la región tipo n se recombinan con los huecos de la región tipo p en la capa activa. Esta 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 del material semiconductor utilizado. El LED rojo de la serie 67-21 utiliza un chip de AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio), que es un sistema de material común para producir luz roja, naranja y amarilla de alta eficiencia. El paquete plástico sirve para proteger el frágil dado semiconductor, proporcionar una estructura mecánica para las pistas e incorporar una lente o domo que da forma al haz de salida de luz, resultando en la característica de amplio ángulo de visión.

13. Tendencias y Evolución de la Industria

La industria LED continúa evolucionando hacia una mayor eficiencia, paquetes más pequeños y una mayor integración. Si bien la serie 67-21 representa una tecnología madura y confiable, las tendencias en LEDs indicadores incluyen el desarrollo de factores de forma aún más pequeños (ej., paquetes a escala de chip), mayor brillo a corrientes más bajas y una adopción más amplia de LEDs multicolor (RGB) en un solo paquete para indicación de color dinámico. También hay un creciente énfasis en una mejor consistencia de color y una clasificación más estricta directamente de los fabricantes para reducir las necesidades de calibración de los usuarios finales. Además, el impulso hacia la sostenibilidad empuja a una mayor reducción en el uso de materiales y el consumo de energía a lo largo del ciclo de vida del componente. Los principios de amplio ángulo de visión, rendimiento confiable y compatibilidad con el ensamblaje automatizado vistos en la serie 67-21 siguen siendo fundamentales para estos avances.