Hoja de Datos Técnicos de LED Top View Serie 45-21 - Paquete P-LCC-2 - Voltaje Directo 1.75-2.35V - Corriente Máx. 50mA - Color Rojo Brillante - Español

1. Descripción General del Producto

La serie 45-21 representa una familia de LEDs de vista superior (Top View) encapsulados en un compacto paquete de montaje superficial P-LCC-2 (Portador de Chip con Pistas Plásticas). Este dispositivo está diseñado principalmente como indicador óptico, presentando una ventana transparente incolora y un cuerpo de paquete blanco que mejora la reflexión y difusión de la luz. Su principal ventaja de diseño radica en el amplio ángulo de visión, logrado mediante un diseño optimizado de inter-reflector dentro del encapsulado. Esta característica lo hace excepcionalmente adecuado para aplicaciones que utilizan guías de luz (light pipes), donde el acoplamiento eficiente de la luz desde la fuente LED hacia la guía es crítico. La serie está disponible en múltiples colores, incluyendo la variante Rojo Brillante detallada en este documento, que utiliza tecnología semiconductor AlGaInP.

Un beneficio operativo clave es su bajo requerimiento de corriente. Con una corriente directa típica de 20mA para operación estándar, es ideal para aplicaciones sensibles al consumo de energía, como equipos portátiles y operados por baterías. El dispositivo está diseñado para ser compatible con los procesos modernos de fabricación en volumen, siendo apto para soldadura por reflujo en fase de vapor, reflujo por infrarrojos y soldadura por ola. También es compatible con equipos automáticos de pick-and-place y se suministra en cinta de 8mm y carrete para un ensamblaje eficiente. El producto está construido con materiales libres de plomo y cumple con las regulaciones ambientales pertinentes.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de esta serie de LED derivan de la geometría de su paquete y la selección de materiales. El amplio ángulo de visión (típicamente 120 grados) garantiza la visibilidad desde un amplio rango de posiciones, lo cual es esencial para indicadores de estado en electrónica de consumo, paneles industriales y dispositivos de comunicación. La eficiencia optimizada de acoplamiento de luz se traduce directamente en una salida percibida más brillante cuando se usa con guías de luz, reduciendo la necesidad de corrientes de excitación más altas y ahorrando energía.

El mercado objetivo es amplio, abarcando telecomunicaciones (para indicación y retroiluminación en teléfonos y máquinas de fax), electrónica de consumo, controles industriales e interiores automotrices. Su fiabilidad y compatibilidad con procesos automatizados lo convierten en una opción rentable para producción en gran volumen. El bajo consumo de energía apunta específicamente al segmento de la electrónica portátil, donde extender la duración de la batería es una consideración de diseño primordial.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos clave que definen el rango de funcionamiento del LED y guían el diseño correcto del circuito.

2.1 Valores Absolutos Máximos

Los Valores Absolutos Máximos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estas no son condiciones para operación normal.

• Voltaje Inverso (V_R):5V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Corriente Directa (I_F):50mA DC. La corriente continua no debe superar este límite.
• Corriente Directa Pico (I_FP):100mA, permitida solo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10 a 1kHz). Esto permite breves períodos de mayor brillo.
• Disipación de Potencia (P_d):120mW. Esta es la potencia máxima que el paquete puede disipar como calor sin exceder su clasificación térmica.
• Descarga Electroestática (ESD):2000V (Modelo de Cuerpo Humano). Son obligatorios los procedimientos de manejo ESD adecuados durante el ensamblaje.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:Rango desde -40°C hasta +85°C (operación) y desde -40°C hasta +90°C (almacenamiento).
• Temperatura de Soldadura:Resiste 260°C durante 10 segundos (reflujo) o 350°C durante 3 segundos (soldadura manual).

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden a una temperatura de unión (T_j) de 25°C bajo una corriente de prueba estándar de 20mA. Representan el rendimiento típico.

• Intensidad Luminosa (I_v):Rango desde 450 mcd (mín.) hasta 900 mcd (máx.), con una tolerancia típica de ±11%. Esta es la medida principal del brillo percibido.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120 grados (típico). Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor axial máximo.
• Longitud de Onda Pico (λ_p):632 nm (típico). Esta es la longitud de onda en la cual la distribución espectral de potencia es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Rango desde 617.5 nm hasta 633.5 nm, con una tolerancia de ±1nm. Esta longitud de onda corresponde al color percibido (Rojo Brillante).
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):20 nm (típico). Esto indica la pureza espectral de la luz roja emitida.
• Voltaje Directo (V_F):Rango desde 1.75V hasta 2.35V a 20mA, con una tolerancia típica de ±0.1V. Esto es crítico para diseñar la resistencia limitadora de corriente.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo de 10 µA a un voltaje inverso de 5V, indicando una buena calidad de la unión.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LEDs se clasifican en bins de rendimiento. Los diseñadores pueden especificar bins para garantizar uniformidad de color y brillo en una aplicación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La intensidad se categoriza en tres bins principales (U1, U2, V1) basados en valores mínimos y máximos medidos a I_F=20mA. Por ejemplo, el bin U1 cubre 450-565 mcd, U2 cubre 565-715 mcd, y V1 cubre 715-900 mcd. Seleccionar un bin más alto (ej., V1) garantiza una salida mínima más brillante.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El color Rojo Brillante se agrupa bajo 'Grupo A' y se subdivide en cuatro bins de longitud de onda: E4 (617.5-621.5 nm), E5 (621.5-625.5 nm), E6 (625.5-629.5 nm) y E7 (629.5-633.5 nm). Una selección de bin más estrecha (ej., especificando solo E5) asegura un tono de rojo más consistente en todos los LEDs de un ensamblaje.

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

El voltaje directo se agrupa bajo 'Grupo B' con tres bins: 0 (1.75-1.95V), 1 (1.95-2.15V) y 2 (2.15-2.35V). Aunque a menudo es menos crítico que el color y el brillo para indicadores, especificar un bin de voltaje puede ser importante para el diseño de la fuente de alimentación en grandes arreglos o cuando se excitan LEDs en paralelo sin resistencias individuales.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Las curvas características proporcionadas ofrecen información valiosa sobre el comportamiento del LED bajo condiciones variables.

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

La curva muestra la relación exponencial típica de un diodo. A 25°C, el voltaje aumenta rápidamente con la corriente una vez que se supera el umbral de encendido. Esta no linealidad subraya la necesidad de usar una resistencia limitadora de corriente o un driver de corriente constante, ya que un pequeño cambio en el voltaje puede causar un cambio grande y potencialmente dañino en la corriente.

4.2 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

Esta curva demuestra que la salida de luz aumenta aproximadamente de forma lineal con la corriente en un rango, pero eventualmente se saturará a corrientes más altas debido a efectos térmicos y de eficiencia. Operar a los 20mA recomendados proporciona un buen equilibrio entre brillo y eficiencia.

4.3 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

La intensidad luminosa disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. Esta curva de derating es crucial para aplicaciones que operan en entornos de temperatura elevada. Los diseñadores deben tener en cuenta esta reducción para garantizar que se mantenga un brillo suficiente bajo todas las condiciones de operación.

4.4 Distribución Espectral

El gráfico espectral confirma la naturaleza monocromática del LED AlGaInP, con un único pico estrecho centrado alrededor de 632 nm, produciendo un color Rojo Brillante saturado sin emisión significativa en otras bandas de longitud de onda.

4.5 Patrón de Radiación (Diagrama Polar)

El diagrama confirma visualmente el patrón de emisión amplio, similar a Lambertiano. La intensidad es casi uniforme en una amplia región central, disminuyendo gradualmente hacia los bordes, lo cual es ideal para visión de ángulo amplio.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Contorno y Dimensiones del Paquete

El paquete P-LCC-2 tiene una huella compacta. Las dimensiones críticas incluyen la longitud, anchura y altura totales, así como el espaciado y tamaño de las pistas. Un indicador de polaridad (típicamente una muesca o un punto en el paquete o una esquina biselada) identifica el cátodo. La hoja de datos proporciona un patrón de almohadillas de soldadura recomendado para garantizar la formación confiable de la unión de soldadura y la alineación adecuada durante el reflujo.

5.2 Especificaciones de Cinta y Carrete

El dispositivo se suministra en cinta portadora de 8mm, enrollada en carretes estándar. Las dimensiones de la cinta (tamaño del bolsillo, paso) y del carrete (diámetro del núcleo, diámetro de la brida) se especifican para ser compatibles con equipos de ensamblaje automático. Cada carrete contiene 2000 piezas.

5.3 Sensibilidad a la Humedad y Empaquetado

Los LEDs se empaquetan en una bolsa de aluminio resistente a la humedad con un desecante para prevenir la absorción de humedad, lo que podría causar "popcorning" (agrietamiento del paquete) durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura. La etiqueta en la bolsa contiene información crítica como el nivel de sensibilidad a la humedad (implícito por el empaquetado), cantidad y número de parte.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo

El dispositivo está clasificado para una temperatura máxima de reflujo de 260°C durante un máximo de 10 segundos. Esto se alinea con los perfiles estándar de reflujo sin plomo. La masa térmica del PCB y el perfil específico (rampa de calentamiento, precalentamiento, pico, enfriamiento) deben controlarse para mantenerse dentro de este límite y evitar choque térmico.

6.2 Precauciones de Almacenamiento y Manejo

• Antes de Abrir:La bolsa a prueba de humedad debe almacenarse a ≤30°C y ≤70% HR. Los componentes deben usarse dentro de un año a partir de la fecha de sellado de la bolsa.
• Después de Abrir:Si no se usan inmediatamente, los componentes expuestos a la humedad ambiente pueden requerir un horneado antes de la soldadura según las pautas estándar IPC/JEDEC para eliminar la humedad absorbida.
• Protección ESD:Deben observarse las precauciones ESD estándar (estaciones de trabajo conectadas a tierra, pulseras antiestáticas) durante el manejo.

7. Recomendaciones de Diseño para Aplicación

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El circuito de excitación más común es una resistencia limitadora de corriente en serie conectada a una fuente de voltaje (V_CC). El valor de la resistencia se calcula como R = (V_CC- V_F) / I_F. Usar el V_Fmáximo de la hoja de datos (2.35V) en este cálculo asegura que la corriente nunca exceda la I_Fdeseada incluso con variaciones entre piezas. Por ejemplo, con una fuente de 5V y una I_Fobjetivo de 20mA: R = (5V - 2.35V) / 0.02A = 132.5Ω. Una resistencia estándar de 130Ω o 150Ω sería apropiada.

7.2 Consideraciones de Diseño para Aplicaciones con Guías de Luz

Al acoplar a una guía de luz, alinee el LED centralmente bajo la superficie de entrada de la guía. El amplio ángulo de visión de este LED ayuda a llenar la apertura de entrada de la guía. La distancia entre la cúpula del LED y la guía de luz debe minimizarse para reducir la pérdida de luz. El paquete blanco ayuda a reflejar la luz que de otro modo se perdería hacia abajo de vuelta en la dirección de emisión, mejorando la eficiencia general de acoplamiento. Los dibujos mecánicos deben tener en cuenta la altura del LED y las áreas de exclusión recomendadas.

7.3 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja, la operación continua a corriente máxima (50mA) en temperaturas ambiente altas puede acercarse a los límites del dispositivo. Para tales casos de uso, asegurar un área de cobre adecuada en el PCB alrededor de las almohadillas térmicas del LED (si las hay) o vías térmicas puede ayudar a disipar el calor y mantener una temperatura de unión más baja, preservando la salida luminosa y la fiabilidad a largo plazo.

8. Fiabilidad y Garantía de Calidad

La hoja de datos describe un conjunto completo de pruebas de fiabilidad realizadas con un nivel de confianza del 90% y un LTPD (Porcentaje de Defectos Tolerados por Lote) del 10%. Estas pruebas simulan condiciones severas de operación y almacenamiento para garantizar la fiabilidad en campo.

• Resistencia a la Soldadura por Reflujo:Verifica que el paquete puede soportar el proceso de soldadura.
• Ciclo de Temperatura y Choque Térmico:Prueba la robustez contra el estrés mecánico inducido por cambios repetidos de temperatura.
• Almacenamiento a Alta/Baja Temperatura:Evalúa la estabilidad a largo plazo bajo condiciones extremas de no operación.
• Vida Útil en Operación DC:Una prueba de vida de 1000 horas a corriente nominal (20mA) y temperatura (25°C).
• Vida Útil en Operación a Alta Temperatura/Humedad (85°C/85% HR):Prueba acelerada para resistencia a la humedad y corrosión bajo polarización.

Superar estas pruebas indica un producto robusto adecuado para aplicaciones comerciales e industriales exigentes.

9. Preguntas Frecuentes (FAQ)

9.1 ¿Por qué es absolutamente necesaria una resistencia limitadora de corriente?

La característica I-V del LED es exponencial. Un pequeño aumento en el voltaje de suministro por encima de la caída de voltaje directo del LED causa un aumento muy grande y potencialmente destructivo en la corriente. La resistencia proporciona una caída de voltaje lineal y predecible que estabiliza la corriente, protegiendo al LED de condiciones de sobrecorriente causadas por tolerancias normales de voltaje o transitorios.

9.2 ¿Puedo excitar este LED directamente desde un pin GPIO de un microcontrolador?

Sí, pero con advertencias importantes. El pin GPIO debe configurarse como salida. Aún debe incluir una resistencia en serie. Además, debe asegurarse de que el pin del microcontrolador pueda suministrar (o absorber, dependiendo de la configuración del circuito) los 20mA requeridos de forma continua, lo cual está en o más allá del límite para algunos pines de I/O de propósito general. Consulte la hoja de datos del microcontrolador. Usar un transistor como interruptor es a menudo una opción más segura y flexible para corrientes más altas o cuando se excitan múltiples LEDs.

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

Longitud de Onda Pico (λ_p):La única longitud de onda donde la salida de potencia espectral es físicamente la más alta.Longitud de Onda Dominante (λ_d):La longitud de onda de la luz monocromática que sería percibida por el ojo humano como teniendo el mismo color que la salida del LED. Para un LED monocromático como este rojo, están muy cerca. La longitud de onda dominante es generalmente el parámetro más relevante para la especificación de color y la clasificación en bins.

9.4 ¿Cómo interpreto los códigos de bin en la etiqueta del carrete?

La etiqueta usa códigos como CAT, HUE y REF. 'CAT' corresponde al Bin de Intensidad Luminosa (ej., U1, V1). 'HUE' corresponde al Bin de Longitud de Onda Dominante (ej., E5, E6). 'REF' corresponde al Bin de Voltaje Directo (ej., 0, 1, 2). Conocer estos códigos le permite verificar que ha recibido el grado de rendimiento específico que ordenó.