Hoja Técnica de LED de Vista Superior Serie 67-21 - Paquete 2.0x1.25x1.1mm - Voltaje Directo 1.75-2.35V - Rojo Brillante - 60mW - Español

1. Descripción General del Producto

La serie 67-21 representa una familia de LEDs de montaje superficial (SMD) de vista superior, encapsulados en un compacto paquete P-LCC-2. Este dispositivo se caracteriza por su cuerpo blanco y una ventana transparente incolora, lo que contribuye a su función como indicador óptico eficiente. Una característica clave de su diseño es el amplio ángulo de visión, logrado mediante la geometría del encapsulado y un inter-reflector integrado. Este diseño optimiza el acoplamiento de luz, haciendo que el LED sea especialmente adecuado para aplicaciones que utilizan guías de luz (light pipes) para dirigir la iluminación. El dispositivo opera a baja corriente, aumentando su atractivo para aplicaciones sensibles al consumo de energía, como la electrónica portátil. Es compatible con los estándares de fabricación libres de plomo (Pb-free) y cumple con las regulaciones RoHS.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las principales ventajas de esta serie de LED incluyen su factor de forma compacto, excelente ángulo de visión y compatibilidad con procesos de ensamblaje automatizado. El amplio ángulo de visión de 120 grados garantiza la visibilidad desde diversas orientaciones. El dispositivo es compatible con los procesos estándar de soldadura por reflujo en fase de vapor, reflujo por infrarrojos y soldadura por ola, facilitando la fabricación en volumen. Se suministra en cinta de 8 mm y carrete, alineándose con los requisitos del equipo automatizado pick-and-place. El bajo requisito de corriente directa lo hace ideal para dispositivos alimentados por batería donde la conservación de energía es crítica. Los mercados objetivo incluyen equipos de telecomunicaciones (por ejemplo, teléfonos, máquinas de fax), electrónica de consumo, paneles de control industrial y aplicaciones de indicación de propósito general donde se necesita una indicación de estado confiable y de bajo consumo.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

El rendimiento del LED se define bajo condiciones específicas de temperatura ambiente (Ta=25°C). Comprender estos parámetros es crucial para el diseño del circuito y para garantizar la fiabilidad a largo plazo.

2.1 Especificaciones Absolutas Máximas

Estas especificaciones definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se recomienda operar fuera de estos límites.

• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar la ruptura de la unión.
• Corriente Directa Continua (I_F):25 mA.
• Corriente Directa Pico (I_FP):60 mA, permitida bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, frecuencia 1 kHz).
• Disipación de Potencia (P_d):60 mW. Esta es la pérdida de potencia máxima permitida en forma de calor.
• Descarga Electroestática (ESD) HBM:2000 V. Esta especificación indica la sensibilidad del dispositivo a la electricidad estática; se deben seguir los procedimientos de manejo ESD adecuados.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura:Para soldadura por reflujo, se especifica una temperatura pico de 260°C durante un máximo de 10 segundos. Para soldadura manual, la temperatura de la punta del soldador no debe exceder los 350°C durante 3 segundos.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden a una corriente de prueba estándar de I_F= 20 mA.

• Intensidad Luminosa (I_v):Varía desde 57 mcd (mínimo) hasta 140 mcd (máximo), con un valor típico implícito en el sistema de clasificación por bins. La tolerancia es de ±11%.
• 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 pico.
• Longitud de Onda Pico (λ_p):632 nm (típico). Esta es la longitud de onda a la que la emisión espectral es más fuerte.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Entre 617.5 nm y 633.5 nm, definiendo el color percibido (rojo brillante). La tolerancia es de ±1 nm.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):20 nm (típico). Esto indica la pureza espectral de la luz emitida.
• Voltaje Directo (V_F):Entre 1.75 V y 2.35 V a 20 mA, con una tolerancia de ±0.1 V. Este parámetro es crítico para determinar el valor requerido de la resistencia limitadora de corriente.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10 μA cuando se aplica un voltaje inverso de 5 V.

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.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LEDs se categorizan en cuatro bins (P2, Q1, Q2, R1) según su intensidad luminosa medida a 20 mA. Por ejemplo, el bin R1 contiene LEDs con intensidad entre 112 mcd y 140 mcd.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El color (longitud de onda dominante) se clasifica en cuatro grupos (E4, E5, E6, E7), cada uno abarcando 4 nm. El grupo A, bin E7, por ejemplo, cubre longitudes de onda desde 629.5 nm hasta 633.5 nm.

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica en tres grupos (0, 1, 2) dentro del Grupo B. El bin 0 cubre de 1.75V a 1.95V, el bin 1 de 1.95V a 2.15V, y el bin 2 de 2.15V a 2.35V. Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs con tolerancias de voltaje más ajustadas para aplicaciones que requieren una distribución uniforme de corriente en cadenas paralelas.

4. Análisis de las Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características que ilustran el comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables.

4.1 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

Esta curva muestra que la salida de luz aumenta con la corriente directa, pero no de forma lineal. Destaca la importancia de conducir el LED en o cerca de su corriente nominal para una eficiencia óptima. Conducir significativamente por encima de la corriente nominal conduce a rendimientos decrecientes en brillo y a un calor excesivo.

4.2 Voltaje Directo vs. Corriente Directa

La curva IV demuestra la relación exponencial del diodo. El voltaje directo aumenta con la corriente. La curva es esencial para el análisis de gestión térmica, ya que la potencia disipada (V_F* I_F) genera calor.

4.3 Curva de Reducción de Corriente Directa

Este gráfico dicta la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente. A medida que aumenta la temperatura ambiente, la corriente máxima permitida debe reducirse para evitar exceder el límite de temperatura de unión y la especificación de disipación de potencia de 60 mW. Por ejemplo, a 85°C, la corriente continua máxima es significativamente menor que la especificación de 25 mA a 25°C.

4.4 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

La salida de luz del LED depende de la temperatura. Esta curva típicamente muestra una disminución en la intensidad luminosa a medida que aumenta la temperatura ambiente (y por lo tanto, la de unión). Esta característica debe tenerse en cuenta en diseños que operen en un amplio rango de temperaturas.

4.5 Distribución Espectral

El gráfico espectral confirma la naturaleza monocromática del chip de AlGaInP, mostrando un pico dominante en la región roja (~632 nm) con un ancho de banda definido.

4.6 Patrón de Radiación

El diagrama polar representa visualmente el ángulo de visión de 120 grados, mostrando la distribución espacial de 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 del Paquete

El paquete P-LCC-2 tiene una huella compacta. Las dimensiones clave incluyen un tamaño de cuerpo de aproximadamente 2.0 mm de largo, 1.25 mm de ancho y una altura de 1.1 mm. El cátodo se identifica por una muesca o una marca verde en el encapsulado. Los dibujos detallados especifican recomendaciones de diseño de pads para el PCB para garantizar una soldadura adecuada y estabilidad mecánica. Todas las tolerancias no especificadas son de ±0.1 mm.

5.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del dispositivo contiene códigos para sus características clasificadas: CAT indica el Rango de Intensidad Luminosa, HUE indica el Rango de Longitud de Onda Dominante y REF indica el Rango de Voltaje Directo. Esto permite una trazabilidad y selección precisa.

5.3 Dimensiones del Carrete y la Cinta

Los LEDs se suministran en cinta portadora de 8 mm enrollada en carretes estándar de 180 mm. Las dimensiones de la cinta portadora (tamaño del bolsillo, paso) están especificadas para ser compatibles con equipos de ensamblaje automatizado. Cada carrete contiene 2000 piezas.

5.4 Empaquetado Resistente a la Humedad

Para un almacenamiento prolongado y para prevenir problemas de dispositivos sensibles a la humedad, los carretes se empaquetan en bolsas de aluminio a prueba de humedad con desecante y tarjetas indicadoras de humedad.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

El dispositivo está clasificado para procesos estándar de soldadura SMD.

• Soldadura por Reflujo:Se recomienda un perfil de temperatura pico de 260°C ±5°C durante una duración que no exceda los 10 segundos.
• Soldadura Manual:Si es necesario, se debe aplicar una temperatura de punta de soldador que no exceda los 350°C durante un máximo de 3 segundos por terminal.
• Almacenamiento:Después de abrir la bolsa sellada a prueba de humedad, los componentes deben usarse dentro de un plazo específico (no se indica explícitamente pero se infiere del empaquetado) o secarse (baked) de acuerdo con los procedimientos estándar de manejo de MSD si se exponen a la humedad ambiente más allá de los límites seguros.

7. Fiabilidad y Calificación

El producto se somete a rigurosas pruebas de fiabilidad con un nivel de confianza del 90% y un LTPD del 10%. Las pruebas estándar incluyen:

• Resistencia a la Soldadura por Reflujo:Soporta 260°C para soldabilidad e integridad del paquete.
• Ciclos de Temperatura:300 ciclos entre -40°C y +100°C.
• Choque Térmico:300 ciclos entre -10°C y +100°C con transiciones rápidas.
• Almacenamiento a Alta Temperatura:1000 horas a 100°C.
• Almacenamiento a Baja Temperatura:1000 horas a -40°C.

Estas pruebas aseguran la robustez del dispositivo en las duras condiciones ambientales comúnmente encontradas en productos electrónicos.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Indicadores de Estado:Indicadores de encendido, conectividad o modo en dispositivos de telecomunicaciones, hardware de red y electrodomésticos.
• Retroiluminación:Retroiluminación lateral o directa para paneles LCD, interruptores de teclado y símbolos, a menudo acoplada con guías de luz.
• Sistemas de Guías de Luz:El amplio ángulo de visión y el acoplamiento de luz optimizado lo convierten en una fuente ideal para guías de luz de plástico o acrílico.
• Dispositivos Portátiles/Alimentados por Batería:Debido a su bajo consumo de corriente, es excelente para smartphones, tablets, controles remotos y tecnología vestible (wearable).

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre use una resistencia en serie para limitar la corriente directa al valor deseado (por ejemplo, 20 mA para un brillo típico). Calcule el valor de la resistencia usando R = (V_fuente- V_F) / I_F. Considere el peor caso de V_F(mínimo) para evitar sobrecorriente.
• Gestión Térmica:Adhiérase a la curva de reducción de corriente. Para aplicaciones de alta temperatura ambiente o operación continua, asegure un área de cobre en el PCB o vías térmicas adecuadas para disipar el calor, especialmente si se conduce cerca de las especificaciones máximas.
• Protección ESD:Implemente protección ESD en las líneas de señal conectadas al LED en aplicaciones accesibles al usuario.
• Diseño Óptico:Cuando use guías de luz, considere el patrón de radiación del LED y su alineación para maximizar la eficiencia de acoplamiento.

9. Comparación Técnica y Diferenciación

En comparación con otros LEDs indicadores SMD, los principales diferenciadores de la serie 67-21 son su geometría específica del paquete P-LCC-2, que produce un ángulo de visión muy amplio de 120 grados, y su uso del material semiconductor AlGaInP para el color rojo brillante. AlGaInP típicamente ofrece una mayor eficiencia luminosa y mejor estabilidad térmica para colores rojo y ámbar en comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP. La combinación de una ventana transparente (frente a difusa) y el diseño del inter-reflector proporciona una mayor intensidad luminosa axial, lo que es beneficioso para aplicaciones con guías de luz donde la luz necesita ser inyectada eficientemente en una pequeña apertura.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Qué valor de resistencia debo usar con una fuente de alimentación de 5V?

R: Usando el V_Fmáximo de 2.35V para un diseño conservador a 20mA: R = (5V - 2.35V) / 0.02A = 132.5Ω. Una resistencia estándar de 130Ω o 150Ω sería adecuada. Siempre verifique la corriente con el V_Freal de sus piezas clasificadas.

P: ¿Puedo conducir este LED a 30 mA para obtener más brillo?

R: No. La corriente directa continua absoluta máxima es de 25 mA. Exceder esta especificación viola las especificaciones, reduce la vida útil debido a una depreciación acelerada del lumen y corre el riesgo de daño térmico. Use la corriente pico (60 mA pulsada) solo para parpadeos de corta duración.

P: ¿Cómo afecta la temperatura al rendimiento?

R: A medida que aumenta la temperatura, la intensidad luminosa disminuye (ver curva de rendimiento), y el voltaje directo típicamente disminuye ligeramente. Más críticamente, la corriente continua máxima permitida debe reducirse según la curva de reducción para evitar sobrecalentamiento.

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

R: La longitud de onda pico (λ_p=632nm) es la longitud de onda física de máxima potencia espectral. La longitud de onda dominante (λ_d=617.5-633.5nm) es la longitud de onda de una luz monocromática que coincidiría con el color percibido del LED. La longitud de onda dominante es más relevante para la especificación del color.

11. Ejemplo Práctico de Aplicación

Escenario: Diseñar un panel de indicadores de estado para un router.

El panel tiene cinco LEDs (Encendido, Internet, Wi-Fi, LAN1, LAN2) detrás de una fascia acrílica de tinte oscuro con guías de luz moldeadas. Se selecciona el LED rojo brillante 67-21 para el indicador de \"Encendido\".

Pasos de Diseño:

1. Eléctrico:La fuente de alimentación lógica interna del router es de 3.3V. Suponiendo un V_Ftípico de 2.0V y apuntando a 15 mA para un brillo adecuado y menor consumo: R = (3.3V - 2.0V) / 0.015A ≈ 86.7Ω. Se elige una resistencia de 82Ω o 100Ω.

2. Óptico:El amplio ángulo de visión del LED asegura que la luz sea capturada efectivamente por la cara de entrada de la guía de luz, incluso con un pequeño desalineamiento en la colocación por el equipo pick-and-place.

3. Térmico:La corriente de operación de 15 mA está muy por debajo del máximo de 25 mA, y se estima que la temperatura ambiente dentro de la carcasa del router es de 50°C. Consultando la curva de reducción, la corriente permitida a 50°C sigue estando por encima de 20 mA, por lo que el diseño es seguro.

4. Clasificación (Binning):Para garantizar un brillo uniforme en los cinco indicadores del panel, se recomienda especificar un bin de intensidad luminosa ajustado (por ejemplo, Q2 o R1) y un bin de longitud de onda dominante consistente durante la adquisición.

12. Principio de Funcionamiento

El LED es un diodo semiconductor basado en material Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio (AlGaInP). Cuando se aplica un voltaje directo que excede el potencial de unión del diodo (aproximadamente 1.8-2.2V para AlGaInP rojo), los electrones y los huecos se inyectan en la región activa desde los materiales tipo n y tipo p, respectivamente. Estos portadores de carga se recombinan radiativamente, liberando energía en forma de fotones. La energía específica de la banda prohibida de la aleación de AlGaInP determina la longitud de onda (color) de la luz emitida, que en este caso está en el espectro rojo brillante. El encapsulado protege el chip mecánicamente, alberga el inter-reflector para dar forma a la salida de luz e incorpora la lente (ventana transparente) para controlar el patrón del haz.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en LEDs indicadores SMD como el formato P-LCC-2 es hacia una eficacia luminosa cada vez mayor (más salida de luz por unidad de potencia eléctrica de entrada), lo que permite corrientes de operación más bajas para el mismo brillo percibido, algo crítico para diseños energéticamente eficientes. También existe un impulso continuo hacia la miniaturización manteniendo o mejorando el rendimiento óptico. Los procesos de fabricación se optimizan para un mayor rendimiento y tolerancias de clasificación más ajustadas, proporcionando a los diseñadores un color y brillo más consistentes entre lotes de producción. Además, una mayor fiabilidad bajo perfiles de reflujo a mayor temperatura (por ejemplo, para soldadura sin plomo) y una mayor robustez ESD son expectativas estándar en los componentes modernos. La tecnología subyacente de AlGaInP para LEDs rojos/naranja/ámbar es madura, pero continúa viendo mejoras incrementales en eficiencia y vida útil.