Hoja Técnica de LED de Visión Superior en Paquete P-LCC-2 - Rojo Brillante - 20mA - 120mW

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED de montaje superficial (SMD) de visión superior que utiliza un paquete P-LCC-2. El dispositivo está diseñado con un cuerpo blanco y una ventana transparente incolora, ofreciendo un amplio ángulo de visión ideal para aplicaciones de indicación. Está diseñado para ser compatible con procesos modernos de montaje, incluyendo reflujo por fase de vapor, reflujo por infrarrojos y soldadura por ola, y es adecuado para su uso con equipos de colocación automática. El producto se suministra en carrete de cinta de 8 mm y cumple con los requisitos libres de plomo (Pb-free) y RoHS.

El enfoque principal de aplicación para esta serie de LED es como indicador óptico. Su amplio ángulo de visión y su acoplamiento de luz optimizado, logrado mediante un diseño de reflector interno, lo hacen especialmente adecuado para su uso con guías de luz. El bajo requisito de corriente directa también lo posiciona como una excelente opción para dispositivos electrónicos portátiles alimentados por batería o sensibles al consumo de energía.

2. Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

El dispositivo no debe operarse más allá de estos límites, ya que podría sufrir daños permanentes.

• Tensión Inversa (V_R):5 V
• Corriente Directa Continua (I_F):50 mA
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100 mA (Ciclo de Trabajo 1/10, 1 kHz)
• Disipación de Potencia (P_d):120 mW
• Descarga Electroestática (ESD) HBM:2000 V
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +90°C
• Temperatura de Soldadura (T_sol):Reflujo: 260°C durante 10 seg; Manual: 350°C durante 3 seg.

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

Parámetros de rendimiento típicos medidos en condiciones de prueba estándar.

• Intensidad Luminosa (I_v):360 - 900 mcd (I_F= 20mA)
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120° (I_F= 20mA)
• Longitud de Onda de Pico (λ_p):632 nm (I_F= 20mA)
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):621 - 631 nm (I_F= 20mA)
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):20 nm (I_F= 20mA)
• Tensión Directa (V_F):1.75 - 2.35 V (I_F= 20mA)
• Corriente Inversa (I_R):10 μA Máx. (V_R= 5V)

Notas:Las tolerancias se especifican como ±11% para la Intensidad Luminosa, ±1nm para la Longitud de Onda Dominante y ±0.1V para la Tensión Directa.

3. Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los dispositivos se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los lotes se definen por un código (ej., T2, U1) con valores mínimos y máximos de intensidad luminosa a I_F=20mA.

• T2:360 - 450 mcd
• U1:450 - 565 mcd
• U2:565 - 715 mcd
• V1:715 - 900 mcd

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

La longitud de onda se agrupa para controlar el color percibido (tono) de la luz roja.

• Grupo F, Código FF1:621 - 626 nm
• Grupo F, Código FF2:626 - 631 nm

3.3 Clasificación por Tensión Directa

La tensión directa se clasifica para ayudar en el diseño de circuitos de regulación de corriente.

• Grupo B, Código 0:1.75 - 1.95 V
• Grupo B, Código 1:1.95 - 2.15 V
• Grupo B, Código 2:2.15 - 2.35 V

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Los datos gráficos proporcionan información sobre el comportamiento del dispositivo en condiciones variables.

4.1 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

La curva muestra cómo aumenta la salida de luz con la corriente directa. Típicamente es no lineal, pudiendo disminuir la eficiencia a corrientes muy altas. Los diseñadores deben seleccionar un punto de operación que equilibre el brillo con el consumo de energía y la vida útil del dispositivo.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva demuestra la reducción térmica de la salida de luz. La intensidad luminosa generalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. Para aplicaciones con altas temperaturas ambientales, se debe tener en cuenta esta reducción para garantizar un brillo suficiente.

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

La curva I-V es característica de un diodo. La tensión directa exhibe un coeficiente de temperatura positivo, lo que significa que disminuye ligeramente al aumentar la temperatura para una corriente dada.

4.4 Distribución Espectral

El gráfico espectral confirma la naturaleza monocromática de la luz, centrada alrededor de la longitud de onda de pico de 632 nm, que se encuentra en la región del rojo brillante del espectro visible. El estrecho ancho de banda indica una buena pureza de color.

4.5 Patrón de Radiación

El diagrama polar ilustra el amplio ángulo de visión de 120°, mostrando una emisión casi lambertiana. Esto confirma la idoneidad del dispositivo para aplicaciones que requieren una amplia visibilidad.

4.6 Curva de Reducción de Corriente Directa

Este gráfico define la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente. Para evitar el sobrecalentamiento, la corriente debe reducirse cuando se opera por encima de cierta temperatura (normalmente a partir de unos 60-70°C).

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete

El paquete P-LCC-2 tiene contornos mecánicos y disposiciones de pads específicos. Las dimensiones críticas incluyen la longitud, anchura y altura totales, así como la ubicación de la marca de identificación del cátodo. Todas las tolerancias no especificadas son de ±0.1 mm. Los diseñadores deben consultar el plano detallado con cotas para crear la huella en la PCB.

5.2 Identificación de Polaridad

El cátodo se identifica típicamente por un marcador visual en el paquete, como una muesca, un punto o una esquina recortada. La orientación correcta es crucial para el funcionamiento del circuito.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El dispositivo está clasificado para una temperatura máxima de reflujo de 260°C durante un máximo de 10 segundos. Son aplicables los perfiles estándar IPC/JEDEC J-STD-020 para montaje libre de plomo. Es necesario un control preciso del tiempo por encima del líquido para evitar daños térmicos al paquete de epoxi.

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 por terminal debe limitarse a 3 segundos o menos.

6.3 Sensibilidad a la Humedad y Almacenamiento

El producto se envía en un embalaje resistente a la humedad (bolsa de aluminio con desecante). Una vez abierta la bolsa sellada, los componentes deben usarse dentro de un plazo de tiempo específico (no se indica explícitamente, pero la práctica estándar es 168 horas para Nivel 3 a ≤30°C/60%HR) o deben secarse según procedimientos estándar antes del reflujo para prevenir el efecto "palomita" (popcorning).

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

El dispositivo se suministra en cinta portadora de 8 mm. Las cantidades estándar por carrete son de 2000 piezas. Otras cantidades mínimas de empaquetado incluyen 250, 500 y 1000 piezas por carrete. Se proporcionan las dimensiones detalladas de la cinta portadora y el carrete para la configuración de equipos de manejo automático.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene varios códigos:

• CAT:Corresponde al código del lote de Intensidad Luminosa (ej., V1).
• HUE:Corresponde al código del lote de Longitud de Onda Dominante (ej., FF1).
• REF:Corresponde al código del lote de Tensión Directa (ej., 1).

Estos códigos permiten la trazabilidad y la selección de grados de rendimiento específicos.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Equipos de Telecomunicaciones:Indicadores de estado e iluminación trasera para teclas o pantallas en teléfonos, faxes y routers.
• Electrónica de Consumo:Indicadores de encendido, silencio o conectividad en equipos de audio/vídeo, ordenadores y periféricos.
• Controles Industriales:Indicadores de panel para estado de maquinaria, alertas de fallo o modos operativos.
• Aplicaciones con Guías de Luz:El amplio ángulo de visión y el acoplamiento optimizado lo hacen ideal para su uso con guías de luz moldeadas para transferir luz desde la PCB a un panel frontal o pantalla.
• Indicación de Propósito General:Cualquier aplicación que requiera un indicador visual brillante, fiable y de bajo consumo.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre utilice una resistencia en serie o un controlador de corriente constante para limitar la corriente directa a un valor seguro, típicamente 20mA para brillo estándar, sin exceder el máximo absoluto de 50mA.
• Gestión Térmica:En entornos de alta temperatura ambiente o cuando se manejan corrientes más altas, asegure un cobre adecuado en la PCB u otra disipación de calor para mantener la temperatura de unión dentro de los límites, consultando la curva de reducción.
• Protección contra ESD:Aunque está clasificado para 2000V HBM, se deben observar las precauciones estándar de manejo de ESD durante el montaje y manipulación.
• Diseño Óptico:Para aplicaciones con guías de luz, considere el patrón de radiación del LED y el diseño del punto de entrada de la guía de luz para maximizar la eficiencia de acoplamiento.

9. Fiabilidad y Garantía de Calidad

El producto se somete a una serie completa de pruebas de fiabilidad realizadas con un nivel de confianza del 90% y un LTPD del 10%. Los elementos y condiciones de prueba incluyen:

• Resistencia a la Soldadura por Reflujo:260°C ±5°C durante un mínimo de 10 segundos.
• Ciclos de Temperatura:300 ciclos entre -40°C y +100°C.
• Choque Térmico:300 ciclos entre -10°C y +100°C.
• Almacenamiento a Alta y Baja Temperatura:1000 horas a +100°C y -40°C respectivamente.
• Vida Útil en Operación en CC:1000 horas a 20mA, 25°C.
• Alta Temperatura/Alta Humedad (85/85):1000 horas a 85°C y 85% de humedad relativa.

Estas pruebas validan la robustez del dispositivo bajo las tensiones ambientales y operativas típicas encontradas en productos electrónicos.

10. Comparación y Diferenciación Técnica

Este LED P-LCC-2 se diferencia en varias áreas clave relevantes para aplicaciones de indicación. En comparación con los LED de chip más simples, el paquete P-LCC moldeado ofrece una protección mecánica superior, un manejo más fácil para las máquinas pick-and-place y una interfaz óptica más consistente. El amplio ángulo de visión de 120 grados es una ventaja significativa sobre los LED de ángulo más estrecho cuando se requiere visibilidad fuera del eje. El uso de material semiconductor AlGaInP para el chip rojo proporciona una mayor eficiencia luminosa y una mejor estabilidad térmica en comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP, lo que resulta en una salida de luz roja más brillante y consistente. El sistema integral de clasificación por intensidad, longitud de onda y tensión permite un emparejamiento más ajustado de color y brillo en los productos finales, lo cual es crítico para paneles con múltiples indicadores o aplicaciones estéticas.

11. Preguntas Frecuentes (FAQs)

11.1 ¿Cuál es la corriente de operación recomendada?

La condición de prueba estándar y la corriente de aplicación típica es de 20mA. Esto proporciona un buen equilibrio entre brillo y eficiencia. El dispositivo puede operarse hasta su máximo absoluto de 50mA, pero esto generará más calor y reducirá la fiabilidad a largo plazo a menos que se implemente una gestión térmica adecuada.

11.2 ¿Cómo interpreto los códigos de clasificación en la etiqueta?

El código CAT (ej., V1) indica el rango de intensidad luminosa. El código HUE (ej., FF1) indica el rango de longitud de onda dominante, controlando el tono exacto del rojo. El código REF (ej., 1) indica el rango de tensión directa. Para un rendimiento consistente en múltiples unidades de un ensamblaje, especifique o solicite componentes con los mismos códigos de lote.

11.3 ¿Puedo usar este LED sin una resistencia limitadora de corriente?

No.Los LED son dispositivos controlados por corriente. Conectar uno directamente a una fuente de voltaje hará que fluya una corriente excesiva, pudiendo destruir el LED instantáneamente. Es obligatorio el uso de una resistencia en serie o un circuito activo de corriente constante.

11.4 ¿Es adecuado este LED para uso en exteriores?

El rango de temperatura de operación se extiende de -40°C a +85°C, lo que cubre muchas condiciones exteriores. Sin embargo, no se especifica la exposición prolongada directa a la luz solar UV y a la intemperie (lluvia, humedad). Para uso en exteriores, el LED debe colocarse detrás de una lente protectora o cubierta, y todo el conjunto debe sellarse adecuadamente y estar clasificado para exposición ambiental.

12. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un panel de indicadores de estado para un conmutador de red con 24 puertos, cada uno requiriendo un LED rojo de enlace/actividad. Los LED deben ser visibles desde un ángulo amplio, consistentes en color y brillo, y el diseño debe ser eficiente energéticamente.

Implementación:

1. Selección de Componentes:Se elige este LED rojo brillante P-LCC-2 por su amplio ángulo de visión de 120°, su baja corriente de accionamiento de 20mA y su disponibilidad en lotes de rendimiento ajustado.
2. Diseño del Circuito:Cada LED es accionado por un pin GPIO de un microcontrolador a través de una resistencia en serie de 100Ω (calculada para una alimentación de 3.3V y una V_Ftípica de 2.0V, resultando en ~13mA). Esto está por debajo del punto de prueba de 20mA pero proporciona un brillo amplio mientras ahorra energía.
3. Diseño de la PCB:Los LED se colocan en una cuadrícula. Se utiliza la huella de PCB recomendada en la hoja de datos. Se mantiene un área pequeña libre bajo el LED para evitar el ascenso de la soldadura (wicking).
4. Diseño Óptico:Se diseña una matriz de guías de luz moldeadas a medida para canalizar la luz desde cada LED SMD en la PCB hacia ventanas transparentes individuales en el frontal. El amplio ángulo de visión del LED asegura un acoplamiento eficiente en la guía de luz.
5. Clasificación (Binning):Para garantizar una apariencia uniforme, en la orden de compra se especifican LED de un solo lote de intensidad luminosa (ej., U2) y un solo lote de longitud de onda dominante (ej., FF1).
6. Consideración Térmica:Con 24 LED potencialmente encendidos simultáneamente, la potencia total es baja (~0.75W). No se necesita gestión térmica especial en la PCB.

Este caso destaca cómo las especificaciones del LED informan y permiten directamente un diseño exitoso y fabricable.

13. Principio de Funcionamiento

Este LED es un dispositivo fotónico semiconductor. Su núcleo es un chip fabricado a partir de capas epitaxiales de Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio (AlGaInP) crecidas sobre un sustrato. Cuando se aplica una tensión directa que supera el umbral de encendido del diodo (aproximadamente 1.8V), los electrones y huecos se inyectan a través de la unión p-n. Estos portadores de carga se recombinan dentro de la región activa del semiconductor, liberando energía en forma de fotones. La composición específica de la aleación AlGaInP determina la energía del bandgap, que dicta directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, rojo brillante alrededor de 632 nm. La luz generada se extrae luego a través de la superficie del chip, siendo moldeada y dirigida por el reflector interno y la lente de epoxi transparente del paquete P-LCC para lograr el amplio ángulo de visión deseado.

14. Tendencias Tecnológicas

El mercado de LED indicadores continúa evolucionando. Las tendencias generales incluyen la búsqueda de una eficacia luminosa aún mayor (más salida de luz por vatio de entrada eléctrica), permitiendo indicadores más brillantes a corrientes más bajas para mejorar la eficiencia energética en dispositivos portátiles y de IoT. También existe una tendencia hacia la miniaturización, con paquetes más pequeños que el P-LCC-2 volviéndose comunes para aplicaciones con espacio limitado. Otra área de enfoque es la mejora de la fiabilidad bajo perfiles de reflujo a mayor temperatura, alineándose con procesos avanzados de montaje de PCB. Además, la integración de electrónica de control, como controladores de corriente constante o incluso lógica simple, directamente en el paquete del LED ("LEDs inteligentes") es una tendencia creciente, simplificando el diseño del circuito para el usuario final. Si bien este dispositivo en particular representa una tecnología madura y fiable, estos desarrollos continuos en materiales, empaquetado e integración dan forma al panorama futuro de los componentes indicadores.