Hoja de Datos del LED SMD 23-21/R6C-AM1N2AY/2A - Tamaño 2.3x2.1mm - Voltaje 1.55-2.15V - Color Rojo (632nm) - Potencia 60mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LED SMD 23-21 es un diodo emisor de luz de montaje superficial compacto, diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren iluminación indicadora o retroiluminación confiable en espacios reducidos. Este componente representa un avance significativo sobre los LEDs tradicionales de tipo "lead-frame", ofreciendo beneficios sustanciales en términos de espacio en la placa de circuito impreso (PCB), eficiencia de montaje y tamaño final del producto.

1.1 Ventajas Principales y Posicionamiento del Producto

La ventaja principal del LED SMD 23-21 radica en su huella miniatura. Con dimensiones de aproximadamente 2.3mm x 2.1mm, permite reducciones significativas en el tamaño de la placa de circuito impreso (PCB). Esto se traduce directamente en una mayor densidad de componentes, permitiendo una funcionalidad más compleja dentro de un perfil de dispositivo más pequeño. Los requisitos reducidos de espacio de almacenamiento, tanto para los componentes como para los ensamblados terminados, ofrecen beneficios logísticos y de coste. Además, la naturaleza ligera del encapsulado SMD lo convierte en un candidato ideal para aplicaciones portátiles y miniaturizadas donde el peso es un factor crítico, como en tecnología vestible, electrónica de consumo compacta y paneles de control miniaturizados.

El producto se posiciona como una solución de indicador y retroiluminación de propósito general. No está diseñado para iluminación de alta potencia, sino para indicación de estado, retroiluminación simbólica e iluminación ambiental de bajo nivel donde el color consistente y el rendimiento confiable son primordiales.

1.2 Resumen de Características Clave

• Embalaje:Suministrado en cinta de 8mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, compatible con equipos estándar de montaje automático pick-and-place.
• Compatibilidad de Proceso:Totalmente compatible con los procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) y por fase de vapor.
• Tipo:Tipo monocromático, emite una luz roja brillante.
• Cumplimiento Ambiental:El producto está libre de plomo (Pb-free), cumple con la directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), cumple con las regulaciones REACH de la UE y cumple con los estándares libres de halógenos (Bromo <900 ppm, Cloro <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Esta sección proporciona un análisis detallado y objetivo de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos especificados en la hoja de datos. Comprender estos límites es crucial para un diseño de circuito confiable.

2.1 Límites Absolutos Máximos

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

• Voltaje Inverso (V_R):5V. Aplicar un voltaje de polarización inversa que exceda este valor puede causar ruptura de la unión.
• Corriente Directa Continua (I_F):25mA. Esta es la corriente máxima de CC que puede pasar a través del LED continuamente a una temperatura ambiente (T_a) de 25°C.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):60mA. Esta corriente más alta solo es permisible bajo condiciones pulsadas, específicamente con un ciclo de trabajo de 1/10 y una frecuencia de 1kHz. Es útil para destellos breves de alta intensidad, pero no debe usarse para operación en CC.
• Disipación de Potencia (P_d):60mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el dispositivo puede disipar como calor. Exceder este límite, típicamente al conducir con una corriente demasiado alta o a una temperatura ambiente demasiado alta, elevará la temperatura de la unión y degradará el rendimiento o causará fallos.
• Descarga Electroestática (ESD):Modelo de Cuerpo Humano (HBM) 2000V. Esta clasificación indica un nivel moderado de robustez frente a ESD. Aún se requieren precauciones estándar de manejo ESD (uso de estaciones de trabajo y pulseras conectadas a tierra) durante el montaje y manejo.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C. El LED está diseñado para funcionar dentro de este rango de temperatura ambiente.
• 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 por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden en una condición de prueba estándar de T_a=25°C y una corriente directa (I_F) de 5mA, a menos que se especifique lo contrario. Definen el rendimiento típico del dispositivo.

• Intensidad Luminosa (I_v):Varía desde un mínimo de 18.0 mcd hasta un máximo de 45.0 mcd. El valor real para una unidad específica depende de su código de clasificación (ver Sección 3). No se indica un valor típico, lo que implica una variación significativa en la producción.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor máximo. Un ángulo de 130° indica un patrón de visión relativamente amplio, adecuado para indicadores que deben verse desde varios ángulos.
• Longitud de Onda de Pico (λ_p):632 nm (típico). Esta es la longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Varía de 617.5 nm a 633.5 nm. Esta longitud de onda corresponde al color percibido de la luz y es más relevante para aplicaciones colorimétricas que la longitud de onda de pico. El sistema de clasificación categoriza los dispositivos basándose en este parámetro.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):20 nm (típico). Este es el ancho del espectro emitido a la mitad de su potencia máxima. Un valor de 20nm es característico de los LEDs rojos basados en AlGaInP, indicando un color rojo relativamente puro y saturado.
• Voltaje Directo (V_F):Varía de 1.55V a 2.15V a I_F=5mA. Este parámetro también se clasifica (ver Sección 3). El bajo voltaje directo es una ventaja clave para circuitos operados por batería de bajo voltaje.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo de 10 µA a V_R=5V. Esto especifica la corriente de fuga máxima cuando el dispositivo está polarizado inversamente.

Nota sobre Tolerancias:La hoja de datos especifica tolerancias separadas para parámetros clave: Intensidad Luminosa (±11%), Longitud de Onda Dominante (±1nm) y Voltaje Directo (±0.1V). Estas tolerancias se aplican además de los rangos de clasificación y deben considerarse en el análisis de tolerancia más estricto.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LEDs se clasifican en rangos de rendimiento (bins). Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan criterios mínimos específicos para su aplicación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los dispositivos se categorizan en cuatro rangos (M1, M2, N1, N2) según su intensidad luminosa medida a I_F=5mA.

• M1:18.0 – 22.5 mcd
• M2:22.5 – 28.5 mcd
• N1:28.5 – 36.0 mcd
• N2:36.0 – 45.0 mcd

La selección de un rango superior (ej., N2) garantiza un LED más brillante pero puede tener un coste más alto. Para aplicaciones donde el brillo absoluto no es crítico pero la consistencia entre múltiples indicadores sí lo es, especificar un solo rango es esencial.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

La consistencia del color se gestiona a través de cuatro rangos de longitud de onda (E4, E5, E6, E7). Esto es crucial para aplicaciones donde se usan múltiples LEDs juntos y deben parecer idénticos en color.

• E4:617.5 – 621.5 nm (más rojo anaranjado)
• E5:621.5 – 625.5 nm
• E6:625.5 – 629.5 nm
• E7:629.5 – 633.5 nm (más rojo puro)

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

Tres rangos de voltaje (00, 0, 1) ayudan a diseñar circuitos de limitación de corriente eficientes, especialmente en arreglos de LEDs en paralelo donde la coincidencia de voltaje puede mejorar la distribución de corriente.

• 00:1.55 – 1.75 V
• 0:1.75 – 1.95 V
• 1:1.95 – 2.15 V

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien la hoja de datos hace referencia a "Curvas de Características Electro-Ópticas Típicas", los gráficos específicos no se proporcionan en el texto. Basándonos en el comportamiento estándar de los LEDs y los parámetros dados, podemos inferir las relaciones probables.

4.1 Relación Corriente-Voltaje (I-V) Inferida

El voltaje directo (V_F) se especifica a 5mA. Para un LED rojo AlGaInP típico, la curva I-V es exponencial. Operar el LED a una corriente inferior a 5mA resultará en un V_Fproporcionalmente menor (ej., ~1.8-2.0V a 2mA). Conducirlo a la corriente continua máxima de 25mA hará que V_Faumente, probablemente a un valor cercano al límite superior de su rango de clasificación o ligeramente superior debido al calentamiento resistivo en el semiconductor y los contactos. Siempre se debe usar una resistencia en serie para limitar la corriente, ya que la resistencia dinámica del LED es muy baja y un pequeño aumento en el voltaje causa un gran aumento en la corriente, arriesgando una fuga térmica.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente (L-I)

La intensidad luminosa es aproximadamente proporcional a la corriente directa en el rango de corriente bajo a medio (hasta ~20mA para estos dispositivos). La intensidad luminosa nominal es a 5mA. Operar a 20mA típicamente produciría una intensidad aproximadamente 3.5 a 4 veces mayor, pero esto debe verificarse contra el límite máximo de disipación de potencia (60mW). A 20mA y un V_Fde 2.0V, la disipación de potencia es 40mW, que está dentro del límite a 25°C. Sin embargo, la eficacia (salida de luz por vatio eléctrico) a menudo disminuye a corrientes más altas debido al aumento del calor.

4.3 Dependencia de la Temperatura

Los parámetros clave son sensibles a la temperatura:

• Voltaje Directo (V_F):Disminuye al aumentar la temperatura (coeficiente de temperatura negativo, típicamente -2mV/°C para LEDs rojos). Esto puede aumentar ligeramente la corriente si se alimenta con una fuente de voltaje constante con una resistencia en serie.
• Intensidad Luminosa (I_v):Disminuye al aumentar la temperatura de la unión. La reducción puede ser significativa, a menudo alrededor del 0.5-1% por cada °C de aumento por encima de 25°C. Es necesario un manejo térmico adecuado en el PCB para mantener un brillo consistente, especialmente en altas temperaturas ambientales o cuando se conduce a corrientes más altas.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Se desplaza ligeramente con la temperatura, típicamente a una tasa de aproximadamente 0.1 nm/°C para LEDs AlGaInP.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

La hoja de datos incluye un dibujo detallado con dimensiones del encapsulado SMD 23-21. Las características clave incluyen:

• La longitud total es de 2.3 mm y el ancho es de 2.1 mm (de ahí la designación 23-21).
• El encapsulado tiene dos terminales ánodo/cátodo en la parte inferior para montaje superficial.
• Hay un indicador de polaridad (probablemente una muesca o una marca verde en la parte superior o inferior) para distinguir el cátodo. La orientación correcta es crítica durante el montaje.
• El patrón de soldadura (footprint) recomendado para el diseño del PCB se deriva de estas dimensiones, típicamente incluyendo almohadillas de soldadura ligeramente más grandes que los terminales del dispositivo para garantizar un filete de soldadura confiable.
• Todas las tolerancias no especificadas son ±0.1mm.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

El cumplimiento de estas pautas es crítico para el rendimiento y la confiabilidad a largo plazo.

6.1 Limitación de Corriente y Protección

Obligatorio:Se debe usar una resistencia limitadora de corriente externa en serie con el LED. El LED es un dispositivo controlado por corriente. Sin una resistencia, incluso una pequeña variación en el voltaje de alimentación (ej., caída de voltaje de la batería) puede causar un aumento grande y potencialmente destructivo en la corriente directa.

6.2 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LEDs se empaquetan en una bolsa de barrera resistente a la humedad con desecante.

• Antes de Abrir:Almacenar a ≤30°C y ≤90% de Humedad Relativa (HR).
• Después de Abrir:La "vida útil en planta" (tiempo que los componentes pueden estar expuestos al aire ambiente de la fábrica) es de 1 año a ≤30°C y ≤60% HR.
• Re-horneado:Si el desecante indica saturación (cambio de color) o se excede la vida útil en planta, se requiere un re-horneado: 60°C ±5°C durante 24 horas antes de usar en un proceso de reflujo.

6.3 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se especifica un perfil de reflujo libre de plomo (Pb-free):

• Precalentamiento:150-200°C durante 60-120 segundos.
• Tiempo por Encima del Líquidus (TAL):60-150 segundos por encima de 217°C.
• Temperatura Máxima:260°C máximo, mantenida durante un máximo de 10 segundos.
• Tasa de Calentamiento:Máximo 6°C/segundo.
• Tiempo por Encima de 255°C:Máximo 30 segundos.
• Tasa de Enfriamiento:Máximo 3°C/segundo.

Restricciones Importantes:La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces. Evitar el estrés mecánico en el encapsulado durante el calentamiento y no deformar el PCB después de la soldadura.

6.4 Soldadura Manual y Rework

Se permite la soldadura manual pero requiere extremo cuidado para evitar daños térmicos.

• Usar un soldador con temperatura de punta ≤350°C.
• Limitar el tiempo de contacto a ≤3 segundos por terminal.
• Usar un soldador de baja potencia (≤25W de capacidad).
• Permitir un intervalo de enfriamiento de ≥2 segundos entre soldar cada terminal.
• Reparación/Rework:No se recomienda después de que el LED esté soldado. Si es inevitable, usar un soldador de doble punta para calentar ambos terminales simultáneamente para su extracción, minimizando el estrés en las uniones de soldadura y las conexiones internas del LED. Verificar siempre la funcionalidad después del rework.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de la Cinta y el Carrete

El producto se suministra en embalaje estándar de la industria para montaje automatizado:

• Ancho de la Cinta Portadora:8 mm.
• Diámetro del Carrete:7 pulgadas.
• Cantidad por Carrete:2000 piezas.

7.2 Información de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene información crítica para la trazabilidad y la aplicación correcta:

• CPN:Número de Parte del Cliente (asignado por el comprador).
• P/N:Número de Parte del Fabricante (23-21/R6C-AM1N2AY/2A).
• QTY:Cantidad de Embalaje (2000).
• CAT:Rango de Intensidad Luminosa (ej., M1, N2).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidad y Rango de Longitud de Onda Dominante (ej., E5, E6).
• REF:Rango de Voltaje Directo (ej., 00, 1).
• LOT No:Número de Lote de Fabricación para trazabilidad.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Interior Automotriz:Retroiluminación para instrumentos del tablero, interruptores y paneles de control.
• Equipos de Telecomunicaciones:Indicadores de estado y retroiluminación de teclados en teléfonos, máquinas de fax y hardware de red.
• Electrónica de Consumo:Retroiluminación plana para pantallas LCD pequeñas, retroiluminación para interruptores de membrana y símbolos en controles remotos, electrodomésticos y equipos de audio.
• Indicación General:Estado de encendido, indicación de modo y señales de alerta en una amplia variedad de dispositivos electrónicos.

8.2 Consideraciones de Diseño Críticas

1. Circuito de Conducción de Corriente:Usar siempre una resistencia en serie. Calcular el valor de la resistencia usando R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Usar el V_Fmáximo del rango (ej., 2.15V) para garantizar que la corriente no exceda el nivel deseado incluso con el LED de voltaje más alto.
2. Gestión Térmica:Aunque es de baja potencia, considere el efecto de la temperatura ambiente y los componentes generadores de calor adyacentes. Para un brillo consistente, evite operar a la corriente máxima absoluta (25mA) en entornos de alta temperatura (>70°C).
3. Consistencia Visual:Para aplicaciones con múltiples LEDs vistos juntos, especifique rangos estrechos tanto para intensidad luminosa (CAT) como para longitud de onda dominante (HUE) para garantizar una apariencia uniforme.
4. Diseño del PCB:Seguir el patrón de soldadura recomendado. Asegurarse de que la marca de polaridad en la serigrafía del PCB coincida con el indicador de polaridad del LED. Proporcionar un espacio adecuado entre el LED y otros componentes.
5. Protección ESD:Implementar protección ESD básica en las líneas de entrada si el LED está directamente expuesto a interfaces de usuario, o asegurar que el montaje se realice en un entorno controlado para ESD.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El LED SMD 23-21 se diferencia principalmente por su combinación de un factor de forma muy pequeño y una especificación de rendimiento bien definida con un sistema de clasificación integral.

vs. LEDs SMD más grandes (ej., 3528, 5050):El 23-21 ofrece una huella significativamente más pequeña y un perfil más bajo, permitiendo diseños de PCB más densos y productos finales más delgados. Intercambia la máxima salida de luz (lúmenes) por miniaturización, lo que lo hace ideal para aplicaciones de nivel indicador en lugar de iluminación de área.

vs. LEDs en Chip (Sin Encapsulado):El 23-21 proporciona un encapsulado robusto y manejable con lente integrado (para el ángulo de visión de 130°) y terminales soldables, simplificando el montaje en comparación con el dado desnudo que requiere montaje especializado y unión de alambres.

vs. LEDs de Agujero Pasante:Las ventajas clave son la compatibilidad con montaje automatizado, el espacio reducido en la placa y la ausencia de terminales que requieren doblado y corte. Esto conduce a un menor coste de montaje y una mayor confiabilidad en la producción de alto volumen.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Puedo alimentar este LED directamente desde una fuente lógica de 3.3V o 5V?
R: No. Siempre debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie. Para una fuente de 3.3V y una corriente objetivo de 5mA, con un V_Fmáximo de 2.15V, el valor mínimo de la resistencia es R = (3.3V - 2.15V) / 0.005A = 230Ω. Una resistencia estándar de 240Ω o 270Ω sería apropiada.

P2: ¿Por qué hay un rango tan amplio en la intensidad luminosa (18 a 45 mcd)?
R: Esto refleja la variación natural en la fabricación de semiconductores. El sistema de clasificación (M1, M2, N1, N2) le permite seleccionar un nivel de brillo mínimo para su diseño. Si su circuito requiere al menos 25 mcd, especificaría el rango N1 o N2.

P3: ¿Es este LED adecuado para uso exterior?
R: El rango de temperatura de operación (-40°C a +85°C) sugiere que puede soportar una amplia gama de condiciones ambientales. Sin embargo, la exposición a largo plazo a la luz solar directa, la humedad y la radiación UV no está cubierta por la hoja de datos. Para uso exterior, considere un recubrimiento conformal protector adicional en el PCB y verifique la estabilidad UV del material de resina si no se especifica.

P4: ¿Qué significa probablemente "R6C" en el número de parte?
A: Aunque no se define explícitamente aquí, en la numeración de partes de LED común, "R" a menudo denota color Rojo, "6" puede relacionarse con el rango de longitud de onda dominante o código de color, y "C" podría indicar una resina transparente al agua (como se señala en la Guía de Selección de Dispositivos).

Terminología de especificaciones LED

Explicación completa de términos técnicos LED