Hoja de Datos de LED de Visión Superior Serie 67-21 - Paquete 3.2x2.8x1.9mm - Voltaje Directo 1.75-2.35V - Amarillo Brillante - Potencia 100mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie 67-21 representa una familia de LEDs de visión superior (Top View) de montaje superficial, diseñados para aplicaciones de indicación y retroiluminación. Esta variante específica, identificada por el sufijo del número de parte que indica emisión amarillo brillante, está diseñada para ofrecer un rendimiento fiable en un paquete compacto y estándar de la industria P-LCC-2. El dispositivo presenta un cuerpo de paquete blanco con una ventana transparente incolora, lo que contribuye a su amplio ángulo de visión y lo hace especialmente adecuado para su uso con guías de luz (light pipes) para dirigir la iluminación a áreas específicas de un panel o pantalla.

La ventaja principal de este LED radica en su diseño óptico optimizado. Un reflector interno dentro del paquete mejora la eficiencia de acoplamiento de la luz, garantizando una salida brillante y uniforme. Además, su bajo requisito de corriente directa lo convierte en una opción ideal para equipos portátiles alimentados por batería o sensibles al consumo de energía, donde minimizar el consumo es crítico. El dispositivo cumple plenamente con los requisitos de fabricación sin plomo (Pb-free) y se adhiere a las directivas RoHS, lo que lo hace adecuado para mercados globales con estrictas regulaciones ambientales.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen las condiciones más allá de las cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No están destinados para operación normal.

• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Corriente Directa Continua (I_F):50 mA. La corriente máxima en CC que se puede aplicar de forma continua.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):120 mA. Esta es la corriente pulsada máxima permitida, especificada bajo un ciclo de trabajo de 1/10 a 1 kHz. Es crucial para aplicaciones que involucran destellos breves y de alta intensidad.
• Disipación de Potencia (P_d):100 mW. Esta es la potencia máxima que el paquete puede disipar como calor, calculada como Voltaje Directo (V_F) multiplicado por Corriente Directa (I_F).
• Descarga Electroestática (ESD) Modelo Cuerpo Humano (HBM):2000 V. Esta clasificación indica la sensibilidad del LED a la electricidad estática. Son necesarios procedimientos de manejo ESD adecuados durante el montaje.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente en el que se garantiza que el dispositivo cumple con sus especificaciones electro-ópticas.
• 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 hasta 10 segundos, o soldadura manual a 350°C durante hasta 3 segundos.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden en condiciones estándar de prueba a 25°C de temperatura ambiente y una corriente directa (I_F) de 20 mA, que es el punto de operación típico.

• Intensidad Luminosa (I_V):Varía desde un mínimo de 140 mcd hasta un máximo de 360 mcd. El valor típico se encuentra dentro de este rango, y el brillo específico se determina mediante el proceso de clasificación (binning).
• 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 (en el eje). El ángulo amplio es una característica clave para aplicaciones que requieren visibilidad desde posiciones fuera del eje.
• Longitud de Onda Pico (λ_p):591 nm (típico). La longitud de onda a la que la distribución espectral de potencia es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):588.5 nm a 594.5 nm. Esta es la percepción de color del LED como una longitud de onda única por el ojo humano y es el parámetro principal para la clasificación por color (binning).
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):15 nm (típico). El ancho del espectro emitido a la mitad de su potencia máxima (Ancho a Media Altura - FWHM).
• Voltaje Directo (V_F):1.75 V a 2.35 V a I_F=20mA. La caída de voltaje a través del LED cuando conduce. Este rango es importante para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10 μA a V_R=5V. Una corriente de fuga muy baja cuando el LED está polarizado inversamente.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LEDs se clasifican en "bins" según parámetros clave. La serie 67-21 utiliza un sistema de clasificación tridimensional.

3.1 Clasificación por Longitud de Onda Dominante (HUE)

Esto determina el tono preciso de amarillo. Los bins se etiquetan con el grupo "B" y los códigos D4 y D5.

• Bin D4:Longitud de Onda Dominante de 588.5 nm a 591.5 nm.
• Bin D5:Longitud de Onda Dominante de 591.5 nm a 594.5 nm.

Se aplica una tolerancia de ±1nm a estos límites de bin.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (CAT)

Esto determina el nivel de brillo. Los bins se definen por los códigos R2, S1, S2 y T1.

• Bin R2:140 mcd a 180 mcd.
• Bin S1:180 mcd a 225 mcd.
• Bin S2:225 mcd a 285 mcd.
• Bin T1:285 mcd a 360 mcd.

Se aplica una tolerancia de ±11% a la intensidad luminosa.

3.3 Clasificación por Voltaje Directo (REF)

Esto agrupa LEDs con características eléctricas similares, lo que puede simplificar el diseño de la fuente de alimentación. Los bins se etiquetan con el grupo "B" y los códigos 0, 1 y 2.

• Bin 0: V_Fde 1.75 V a 1.95 V.
• Bin 1: V_Fde 1.95 V a 2.15 V.
• Bin 2: V_Fde 2.15 V a 2.35 V.

Se aplica una tolerancia de ±0.1V al voltaje directo.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características que son esenciales para comprender el comportamiento del LED bajo diferentes condiciones.

4.1 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva muestra que la salida de luz del LED disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. A la temperatura máxima de operación de +85°C, la intensidad luminosa relativa es significativamente menor que a 25°C. Esta reducción térmica debe tenerse en cuenta en diseños donde se esperan altas temperaturas ambiente, como en aplicaciones automotrices o cerca de componentes que generan calor.

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

La curva I-V es no lineal, típica de un diodo. Muestra la relación entre la corriente que fluye a través del LED y el voltaje a través de él. La curva es esencial para seleccionar una resistencia limitadora de corriente apropiada o diseñar un controlador de corriente constante. La "rodilla" de la curva, donde comienza la conducción, está alrededor de 1.6V a 1.8V para este dispositivo.

4.3 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

Esta curva demuestra que la salida de luz aumenta con la corriente directa, pero no de una manera perfectamente lineal, especialmente a corrientes más altas. También destaca la importancia de operar dentro de los Límites Absolutos Máximos; conducir el LED más allá de su corriente especificada no producirá aumentos proporcionales en el brillo y generará calor excesivo, reduciendo su vida útil.

4.4 Distribución Espectral

El gráfico espectral muestra un único pico dominante centrado alrededor de 591 nm, confirmando el color amarillo brillante. El ancho de banda estrecho indica una buena pureza de color. Hay una emisión mínima en las regiones rojo profundo o verde, lo cual es deseable para un indicador amarillo puro.

4.5 Patrón de Radiación

El diagrama polar confirma visualmente el amplio ángulo de visión de 120°. La distribución de intensidad es aproximadamente Lambertiana (similar al coseno), lo que significa que es más brillante cuando se ve de frente y disminuye gradualmente hacia los bordes del cono de visión.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED está alojado en un paquete P-LCC-2 (Portador de Chip con Pistas Plásticas). Las dimensiones clave incluyen un tamaño de cuerpo de aproximadamente 3.2mm x 2.8mm, con una altura de 1.9mm. El paquete cuenta con dos pistas en forma de ala de gaviota para montaje superficial. El cátodo se identifica típicamente por una muesca o una marca verde en el paquete. En la hoja de datos se proporcionan dibujos dimensionales detallados con tolerancias de ±0.1mm para el diseño de la huella en PCB.

5.2 Identificación de Polaridad

La polaridad correcta es crítica para el funcionamiento. El paquete incorpora marcadores visuales. La pista del cátodo (-) a menudo se indica con un punto verde o una pequeña muesca en el cuerpo del paquete. Los diseñadores deben cotejar el dibujo del paquete con la huella de PCB recomendada para asegurar que las almohadillas del ánodo y el cátodo estén orientadas correctamente.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo

El dispositivo es compatible con procesos de reflujo por fase de vapor e infrarrojos. El perfil recomendado tiene una temperatura máxima de 260°C, que no debe excederse durante más de 10 segundos. Este es un perfil estándar para pastas de soldadura sin plomo (SnAgCu). Las tasas de precalentamiento y enfriamiento deben controlarse para minimizar el estrés térmico en el paquete.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, la temperatura de la punta del soldador no debe exceder los 350°C, y el tiempo de contacto con cada pista debe limitarse a un máximo de 3 segundos. Se puede usar un disipador de calor en la pista entre la unión y el cuerpo del paquete para proteger el chip LED del calor excesivo.

6.3 Condiciones de 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 de maíz" (agrietamiento del paquete) durante el reflujo. Una vez abierta la bolsa sellada, los componentes deben usarse dentro de un período de tiempo especificado (típicamente 168 horas en condiciones de fábrica) o recocerse según la especificación del nivel de sensibilidad a la humedad (MSL), que debe obtenerse del fabricante.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora gofrada de 8mm de ancho. Cada carrete contiene 2000 piezas. Se proporcionan dimensiones detalladas para los bolsillos de la cinta portadora y el carrete para garantizar la compatibilidad con equipos automáticos de pick-and-place.

7.2 Explicación de Etiquetas y Numeración de Parte

La etiqueta del carrete contiene información crítica para la trazabilidad y el montaje correcto:

• CAT:El código de bin de Intensidad Luminosa (ej., S1, T1).
• HUE:El código de bin de Longitud de Onda Dominante (ej., D4, D5).
• REF:El código de bin de Voltaje Directo (ej., 0, 1, 2).
• Número de Parte (PN), Número de Parte del Cliente (CPN), Cantidad (QTY) y Número de Lote para seguimiento.

El número de parte completo (ej., 67-21/Y2C-BR2T1B/2T) codifica la serie, color, bin de brillo y otros atributos específicos del sistema del fabricante.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Electrónica Automotriz:Retroiluminación para instrumentos del tablero, interruptores y paneles de control. El amplio ángulo de visión y la fiabilidad en un amplio rango de temperatura lo hacen adecuado para este entorno exigente.
• Equipos de Telecomunicaciones:Indicadores de estado y retroiluminación de teclados en teléfonos, máquinas de fax y hardware de red.
• Electrónica de Consumo:Indicadores de encendido, iluminación de botones y luces de estado en dispositivos portátiles, electrodomésticos y equipos de audio/video.
• Indicadores de Panel en General:Cualquier aplicación que requiera un indicador de estado brillante, fiable y compacto.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre use una resistencia en serie o un controlador de corriente constante para establecer la corriente directa. Calcule el valor de la resistencia usando R = (V_fuente- V_F) / I_F. Use el V_Fmáximo de la hoja de datos para asegurar que la corriente no exceda el límite incluso con variaciones entre piezas.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegure un área de cobre en el PCB o vías térmicas adecuadas bajo la almohadilla térmica (si está presente) para disipar el calor, especialmente en aplicaciones con alta temperatura ambiente o cuando se conduce a corrientes más altas.
• Acoplamiento con Guía de Luz:Para aplicaciones con guías de luz, posicione el LED lo más cerca posible de la entrada de la guía. El amplio ángulo de visión ayuda a capturar más luz, pero la alineación precisa sigue siendo clave para maximizar la eficiencia y lograr una iluminación uniforme en la salida.
• Protección ESD:Implemente protección ESD en las líneas de entrada si el LED es directamente accesible para los usuarios (ej., en un panel frontal). Durante el manejo y montaje, siga las precauciones estándar ESD.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La serie 67-21 se diferencia en el mercado de LEDs indicadores SMD a través de varias características clave. En comparación con paquetes más antiguos y pequeños (como 0402 o 0603), ofrece una salida de luz significativamente mayor y un ángulo de visión mucho más amplio debido a su chip más grande y reflector interno optimizado. Frente a otros paquetes P-LCC-2, su combinación específica de color amarillo brillante (basado en material AlGaInP para alta eficiencia), una estructura de clasificación bien definida para consistencia y especificaciones robustas para soldadura por reflujo lo convierten en una opción confiable para producción en volumen. Su bajo requisito de voltaje directo también es una ventaja distintiva en diseños alimentados por batería, ya que reduce el margen de voltaje necesario de la fuente de alimentación, pudiendo extender la vida útil de la batería.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda Pico y Longitud de Onda Dominante?

La Longitud de Onda Pico (λ_p) es la longitud de onda física donde el LED emite la mayor potencia óptica. La Longitud de Onda Dominante (λ_d) es un valor calculado que representa la longitud de onda única de luz monocromática que parecería tener el mismo color para el ojo humano. La longitud de onda dominante es más relevante para la percepción del color y se utiliza para la clasificación (binning).

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

No, esto no es recomendable y es probable que destruya el LED.Un LED es un dispositivo controlado por corriente. Sin un mecanismo limitador de corriente (una resistencia o un controlador activo), conectarlo directamente a una fuente de voltaje como 3.3V hará que fluya una corriente excesiva, superando con creces el límite máximo de 50mA, lo que provocará un sobrecalentamiento inmediato y fallo.

10.3 ¿Por qué disminuye la intensidad luminosa a alta temperatura?

Esta es una característica fundamental de las fuentes de luz semiconductoras. A medida que aumenta la temperatura, los procesos de recombinación no radiativa dentro del material semiconductor se vuelven más dominantes, reduciendo la eficiencia cuántica interna (el número de fotones generados por electrón). Esto resulta en una menor salida de luz para la misma corriente de conducción.

10.4 ¿Cómo selecciono el bin correcto para mi aplicación?

La selección depende de sus requisitos:

• Para consistencia de colorentre múltiples LEDs en un producto, especifique un bin HUE estrecho (ej., solo D4).
• Para consistencia de brillo, especifique un bin CAT estrecho (ej., solo T1 para el brillo más alto).
• Para simplificar el diseño de la fuente de alimentaciónen sistemas de voltaje constante, especificar un bin REF estrecho (ej., solo Bin 1) garantiza un consumo de corriente más predecible.

Consulte con el proveedor de componentes sobre la disponibilidad y las implicaciones de coste de combinaciones de bins específicas.

11. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un indicador de estado para un dispositivo médico portátil. El indicador debe ser claramente visible en diversas condiciones de iluminación, consumir energía mínima para maximizar la duración de la batería y resistir limpiezas ocasionales con desinfectantes.

Implementación:Se selecciona el LED amarillo brillante 67-21. Se diseña una guía de luz para canalizar la luz desde el LED, montado en la PCB principal, hacia una pequeña ventana en el panel frontal sellado del dispositivo. Esto protege al LED del contacto físico y líquidos. El circuito de accionamiento utiliza un pin GPIO de un microcontrolador, una resistencia limitadora de corriente de 100Ω conectada a un riel de 3.3V, resultando en una corriente directa de aproximadamente (3.3V - 2.0V)/100Ω = 13mA, muy dentro del área de operación segura. Esto proporciona un brillo amplio mientras minimiza el consumo de energía. El amplio ángulo de visión del LED asegura que la guía de luz se llene eficientemente, dando un brillo uniforme en el panel.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este LED se basa en un chip semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio (AlGaInP). Cuando se aplica un voltaje directo que excede el umbral de encendido del diodo, los electrones se inyectan desde la región tipo n y los huecos desde la región tipo p hacia la región activa. Estos portadores de carga se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación AlGaInP determina la energía de la banda prohibida del semiconductor, que dicta directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida. Para el amarillo brillante, la banda prohibida corresponde a fotones con energía alrededor de 2.1 eV (longitud de onda ~590 nm). La luz generada se extrae luego a través de la parte superior del chip, siendo moldeada y dirigida por el reflector interno y la lente de epoxi transparente del paquete P-LCC-2.

13. Tendencias y Evolución Tecnológica

La tendencia general en LEDs indicadores SMD como la serie 67-21 es hacia una mayor eficiencia (más salida de luz por miliamperio de corriente), lo que permite indicadores más brillantes o menor consumo de energía. También existe un impulso para mejorar la consistencia del color y una clasificación más estrecha de oblea a oblea. La tecnología de empaquetado continúa evolucionando, con posibles desarrollos futuros que incluyen perfiles aún más delgados para aplicaciones con espacio limitado y materiales con mayor conductividad térmica para gestionar mejor el calor a corrientes de conducción más altas. Además, la integración con control a bordo, como tener un pequeño CI para atenuación PWM o secuenciación de colores dentro del mismo paquete, es una tendencia creciente en el mercado más amplio de LEDs, aunque puede ser más relevante para LEDs multicolor o direccionables que para indicadores monocromáticos estándar.