LED Blanco de Vista Superior 67-21/T2C-ZV1W2E/2T - Paquete P-LCC-2 - 2.75-3.65V - 110mW - Hoja de Datos Técnicos

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un diodo emisor de luz (LED) blanco de alto rendimiento que utiliza un chip LED azul combinado con un recubrimiento de fósforo. El dispositivo está alojado en un compacto paquete de montaje superficial P-LCC-2 (Portador de Chip con Pistas Plásticas), diseñado para aplicaciones de vista superior donde la emisión de luz es perpendicular al plano de montaje. La tecnología central implica un LED azul que excita un fósforo amarillo; la mezcla resultante de luz azul y amarilla produce una emisión blanca. Este enfoque es estándar para producir luz blanca a partir de fuentes de estado sólido y ofrece ventajas en eficiencia y ajuste de color.

El LED se caracteriza por su alta intensidad luminosa y eficiencia. Está construido con materiales libres de plomo (Pb-free) y cumple con las principales regulaciones ambientales, incluyendo RoHS, REACH de la UE y estándares libres de halógenos (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). El dispositivo está preacondicionado según el nivel de sensibilidad a la humedad 3 (JEDEC J-STD-020D), lo que indica su robustez para los procesos estándar de ensamblaje de montaje superficial.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

El dispositivo no debe operarse más allá de estos límites para evitar daños permanentes. Los valores clave incluyen una tensión inversa máxima (VR) de 5V, una corriente directa continua (IF) de 30mA y una corriente directa de pico (IFP) de 100mA en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10 a 1kHz). La disipación de potencia máxima (Pd) es de 110mW. El rango de temperatura de operación es de -40°C a +85°C, con un rango de almacenamiento ligeramente más amplio de -40°C a +90°C. Para la soldadura, puede soportar perfiles de reflujo con una temperatura máxima de 260°C durante 10 segundos o soldadura manual a 350°C durante 3 segundos. La tensión de resistencia a la descarga electrostática (ESD) es de 1000V (Modelo de Cuerpo Humano).

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas en una condición de prueba estándar de 25°C de temperatura ambiente y una corriente directa de 20mA, se definen los parámetros clave de rendimiento. La intensidad luminosa (Iv) tiene un rango típico desde un mínimo de 715 milicandelas (mcd) hasta un máximo de 2240 mcd, con una tolerancia especificada de ±11%. El ángulo de visión (2θ1/2), definido como el ángulo total a la mitad de la intensidad, es típicamente de 120 grados, proporcionando un patrón de haz amplio. La tensión directa (VF) varía de 2.75V a 3.65V a 20mA, con una tolerancia de ±0.05V. La corriente inversa (IR) se especifica con un máximo de 50µA cuando se aplica una polarización inversa de 5V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

Para garantizar la consistencia en la producción, los LEDs se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con los requisitos específicos de la aplicación en cuanto a brillo y características eléctricas.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La salida luminosa se categoriza en cinco lotes distintos: V1 (715-900 mcd), V2 (900-1120 mcd), W1 (1120-1420 mcd), W2 (1420-1800 mcd) y BA (1800-2240 mcd). Todas las mediciones se toman a IF=20mA.

3.2 Clasificación por Tensión Directa

La tensión directa se agrupa en tres lotes bajo el grupo general "V": E5 (2.75-3.05V), 6 (3.05-3.35V) y 7 (3.35-3.65V). La tolerancia para esta clasificación es de ±0.1V.

3.3 Clasificación por Coordenadas de Cromaticidad

El color de la luz blanca se controla con precisión y se clasifica según sus coordenadas en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. Los lotes se etiquetan (por ejemplo, A0-1, A0-2, A0+1, A0+2, etc.) y definen áreas cuadriláteras específicas en el espacio de color x,y. Se aplica una tolerancia de ±0.01 a estas coordenadas. Normalmente se proporciona un diagrama para visualizar estos lotes en la carta de cromaticidad, asegurando que la luz blanca emitida caiga dentro de un rango deseado de temperatura de color y tonalidad.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Los datos gráficos proporcionan una visión más profunda del comportamiento del LED bajo condiciones variables.

• Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva IV):Esta curva muestra la relación no lineal entre corriente y tensión. Es esencial para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa:Este gráfico demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, típicamente de forma sub-lineal a corrientes más altas debido a la caída de eficiencia.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva crítica muestra la reducción en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de la unión. Comprender esta desclasificación es vital para la gestión térmica en la aplicación.
• Curva de Desclasificación de Corriente Directa:Esta define la corriente directa máxima permitida en función de la temperatura ambiente para mantenerse dentro de los límites de disipación de potencia.
• Distribución Espectral:Una gráfica de intensidad relativa versus longitud de onda, que muestra el característico pico de emisión amplio del fósforo amarillo combinado con el pico más estrecho del LED azul.
• Diagrama de Radiación:Un gráfico polar que ilustra la distribución espacial de la intensidad de la luz, confirmando el ángulo de visión de 120 grados.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete

El paquete P-LCC-2 tiene dibujos mecánicos específicos que detallan su longitud, anchura, altura, dimensiones de las pistas y el patrón de soldadura recomendado para el PCB. Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.1mm a menos que se indique lo contrario. El paquete cuenta con dos pistas para la conexión eléctrica, con un indicador de polaridad claro (normalmente una muesca o un cátodo marcado).

5.2 Identificación de Polaridad

Un diagrama explicativo de la etiqueta indica cómo el marcado del producto en la parte superior del LED corresponde a sus lotes de rendimiento: un código para el Rango de Intensidad Luminosa (CAT), uno para el Rango de Longitud de Onda Dominante/Cromaticidad (HUE) y otro para el Rango de Tensión Directa (REF).

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

El dispositivo es adecuado para líneas de ensamblaje SMT estándar. Se deben respetar estrictamente las clasificaciones máximas de temperatura de soldadura: 260°C de temperatura máxima durante 10 segundos en soldadura por reflujo, o 350°C durante 3 segundos si es soldadura manual. El nivel de sensibilidad a la humedad (MSL) es 3, lo que significa que los componentes se empaquetan en una bolsa barrera de humedad con desecante y tienen una vida útil en planta de 168 horas (1 semana) después de abrir la bolsa en condiciones de fábrica (<30°C/60%HR).

7. Información de Empaquetado y Pedido

Los LEDs se suministran en cintas portadoras con relieve para colocación automática. Cada carrete contiene 2000 piezas. Se proporcionan dimensiones detalladas para los alvéolos de la cinta portadora y el carrete completo. Los componentes se envían en una bolsa de aluminio sellada a prueba de humedad que contiene desecante, con el indicador de humedad apropiado y etiquetas de advertencia pegadas en el exterior.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED blanco de alto brillo es adecuado para una variedad de aplicaciones que requieren iluminación compacta y eficiente. Los usos principales incluyen retroiluminación para pantallas de cristal líquido (LCD) a todo color en electrónica de consumo y paneles industriales, luces indicadoras e iluminación de estado en equipos de automatización de oficinas (OA), iluminación interior automotriz e indicadores, y como reemplazo de pequeñas bombillas incandescentes convencionales o lámparas fluorescentes en señalización e iluminación decorativa.

8.2 Consideraciones de Diseño

Conducción de Corriente:Los LEDs son dispositivos controlados por corriente. Es obligatorio utilizar una fuente de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente en serie con una fuente de tensión para evitar la fuga térmica y garantizar una salida de luz estable. El diseño debe tener en cuenta el lote de tensión directa y su variación con la temperatura.
Gestión Térmica:Aunque son eficientes, los LEDs generan calor en la unión. El exceso de temperatura reduce la salida de luz y la vida útil. Asegúrese de que el PCB proporcione un alivio térmico adecuado, especialmente cuando se opera a la corriente máxima o cerca de ella.
Diseño Óptico:El ángulo de visión de 120 grados proporciona un haz amplio y difuso. Para luz enfocada, se requerirán ópticas secundarias (lentes, reflectores). El color de la resina transparente es óptimo para aplicaciones donde el chip LED en sí no debe estar teñido.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs blancos de orificio pasante anteriores, este paquete SMT P-LCC-2 ofrece ventajas significativas en ahorro de espacio en la placa, idoneidad para el ensamblaje automatizado y un camino térmico potencialmente mejor hacia el PCB. Los lotes de alta intensidad luminosa especificados (W2, BA) ofrecen un rendimiento adecuado para aplicaciones que requieren alto brillo en un espacio reducido. El sistema integral de clasificación por intensidad, tensión y cromaticidad proporciona a los diseñadores la flexibilidad para seleccionar componentes para diseños optimizados en costos o críticos en rendimiento, asegurando la consistencia de color y brillo dentro de un ensamblaje.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la corriente de operación típica para este LED?
R: La condición de prueba estándar y la mayoría de las especificaciones de la hoja de datos se dan a 20mA. Puede operarse hasta su máximo absoluto de 30mA de corriente continua, pero la salida de luz y la eficiencia deben verificarse a partir de las curvas de rendimiento, y la gestión térmica se vuelve más crítica.

P: ¿Cómo interpreto los códigos de los lotes de cromaticidad (por ejemplo, A0+2)?
R: Estos códigos corresponden a regiones específicas en la carta de color CIE definida en la hoja de datos. Aseguran que el punto blanco (temperatura de color correlacionada y tonalidad) esté dentro de un rango controlado. Los diseñadores deben seleccionar lotes que coincidan con los requisitos de consistencia de color de su producto.

P: ¿Puedo alimentar este LED directamente desde una fuente de 5V?
R: No sin un mecanismo limitador de corriente. La tensión directa es típicamente de alrededor de 3.0-3.4V. Conectar 5V directamente causaría una corriente excesiva, superando la clasificación máxima y destruyendo el LED. Es necesaria una resistencia en serie o un controlador de corriente constante.

11. Caso Práctico de Aplicación

Escenario: Diseño de un panel de indicadores de estado para equipos industriales.Se utilizan múltiples LEDs blancos para iluminar iconos translúcidos. Para garantizar un brillo uniforme, se deben seleccionar LEDs del mismo lote de intensidad luminosa (por ejemplo, W1). Se puede diseñar un circuito de accionamiento simple utilizando una línea de 12V y una resistencia en serie para cada LED. El valor de la resistencia se calcula como R = (V_fuente - VF_LED) / I_LED. Usando una VF típica de 3.2V del lote 6 y una corriente deseada de 20mA, R = (12V - 3.2V) / 0.02A = 440 Ohmios (una resistencia estándar de 470 Ohmios resultaría en ~18.7mA, lo cual es aceptable). El amplio ángulo de visión de 120 grados asegura que el icono se ilumine uniformemente sin puntos calientes.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este es un LED blanco convertido por fósforo. La fuente de luz fundamental es un chip semiconductor hecho de Nitruro de Galio e Indio (InGaN) que emite luz azul cuando está polarizado directamente (electroluminiscencia). Esta luz azul es parcialmente absorbida por una capa de fósforo de granate de itrio y aluminio dopado con cerio (YAG:Ce) aplicada sobre el chip. El fósforo absorbe los fotones azules de alta energía y re-emite luz amarilla de menor energía a través de un proceso llamado fotoluminiscencia. La luz azul no absorbida restante se mezcla con la luz amarilla emitida. El ojo humano percibe esta combinación de componentes espectrales como luz blanca. El tono exacto o la temperatura de color de la luz blanca se puede ajustar modificando la composición y el grosor del fósforo.

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de los LEDs blancos ha sido central en la revolución de la iluminación de estado sólido. Las tendencias actuales se centran en aumentar la eficacia luminosa (lúmenes por vatio), mejorar el índice de reproducción cromática (IRC) para una luz más natural y lograr una mayor fiabilidad y una vida útil más larga. Los avances en la tecnología de fósforos, incluido el uso de puntos cuánticos o mezclas de múltiples fósforos, permiten un control más fino sobre el espectro de emisión. También existe un impulso hacia la miniaturización manteniendo o aumentando la salida de luz, como se ve en los micro-LEDs. Además, la integración de la electrónica de control directamente con el paquete LED para aplicaciones de iluminación inteligente es un área de desarrollo en crecimiento.