Hoja de Datos del LED SMD Azul 42-21A - Paquete 2.0x1.25x1.1mm - Voltaje 2.7-3.7V - Potencia 95mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 42-21A es un LED azul compacto de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren alta fiabilidad y un montaje eficiente. Utilizando tecnología de chip de InGaN, este componente emite luz azul con una longitud de onda dominante típica de 468 nm. Su principal ventaja radica en su huella miniatura, que permite reducciones significativas en el tamaño del PCB y posibilita densidades de empaquetado más altas en comparación con los LED tradicionales de pines. Esto contribuye directamente a la miniaturización del equipo del usuario final. El dispositivo se suministra en cinta de 8 mm montada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, lo que lo hace totalmente compatible con las líneas de montaje automatizadas pick-and-place, optimizando así los procesos de fabricación de alto volumen.

2. Características Clave y Cumplimiento Normativo

El LED incorpora varias características críticas para el diseño y fabricación contemporáneos:

• Empaquetado en cinta de 8 mm para carretes de 7 pulgadas, optimizado para montaje automatizado.
• Compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) y por fase de vapor.
• Construido como tipo monocromático (azul).
• Fabricado como componente libre de plomo (Pb-free).
• El producto cumple con la directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).
• Se mantiene el cumplimiento de las regulaciones REACH de la UE.
• Clasificado como Libre de Halógenos, con contenido de bromo (Br) inferior a 900 ppm, contenido de cloro (Cl) inferior a 900 ppm y el total combinado de Br+Cl inferior a 1500 ppm.

3. Aplicaciones Destinadas

El LED 42-21A es adecuado para una variedad de funciones de indicación y retroiluminación, incluyendo:

• Retroiluminación de cuadros de instrumentos y conmutadores automotrices.
• Indicadores de estado y retroiluminación de teclados en dispositivos de telecomunicaciones como teléfonos y máquinas de fax.
• Unidades de retroiluminación plana para pantallas LCD, conmutadores y símbolos.
• Aplicaciones de indicación de propósito general.

4. Valores Máximos Absolutos

Los siguientes valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Todos los valores se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

5. Características Electro-Ópticas

Los parámetros de rendimiento típicos se miden a Ta=25°C y una corriente directa (I_F) de 20 mA. Estas son las especificaciones clave para los cálculos de diseño.

Nota sobre Tolerancias:La intensidad luminosa tiene una tolerancia de ±11%, la longitud de onda dominante de ±1 nm y el voltaje directo de ±0.1 V respecto a los valores típicos o de clasificación.

6. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en las series de producción, los LED se clasifican en "bins" según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con ventanas de rendimiento específicas para su aplicación.

6.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los bins se definen mediante un código (V1, V2, W1, W2) que especifica un rango mínimo y máximo de intensidad luminosa medido a I_F=20mA.

6.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

La longitud de onda se clasifica en grupos basados en la longitud de onda dominante (λ_d).

6.3 Clasificación por Voltaje Directo

El voltaje directo (V_F) se categoriza en bins numerados del 10 al 14, cada uno cubriendo un rango de 0.2V.

7. Información Mecánica y del Paquete

7.1 Dimensiones del Paquete

El LED 42-21A tiene un paquete SMD compacto. Las dimensiones clave (en milímetros) son las siguientes, con una tolerancia general de ±0.1 mm a menos que se especifique lo contrario:

• Longitud del Paquete: 2.0 mm
• Ancho del Paquete: 1.25 mm
• Altura del Paquete: 1.1 mm

Se proporciona un dibujo detallado con cotas en la hoja de datos, mostrando el contorno del cuerpo, las posiciones de los terminales y el patrón de soldadura recomendado.

7.2 Identificación de Polaridad

El cátodo está claramente marcado. En el paquete, el cátodo se indica típicamente mediante una característica distintiva como una muesca, un punto o una esquina biselada. La marca correspondiente del cátodo también se muestra en el diseño de la máscara de soldadura recomendada para la huella del PCB. La orientación correcta de la polaridad es crucial para el funcionamiento adecuado del circuito.

8. Pautas de Soldadura y Montaje

8.1 Perfil de Soldadura por Reflujo (Reflow)

El componente está clasificado para procesos de soldadura por reflujo sin plomo (Pb-free). La temperatura máxima pico de soldadura recomendada es de 260°C, y el tiempo por encima de 260°C no debe exceder los 10 segundos. Se debe seguir un perfil de temperatura de reflujo típico para evitar choques térmicos y garantizar uniones de soldadura fiables. Es fundamental evitar aplicar estrés mecánico al cuerpo del LED durante las fases de calentamiento y enfriamiento del reflujo.

8.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, se debe tener extremo cuidado. La temperatura de la punta del soldador debe estar por debajo de 350°C, y el tiempo de contacto con cualquier terminal no debe exceder los 3 segundos. Se recomienda un soldador de baja potencia (25W o menos). Se debe observar un intervalo de enfriamiento de al menos 2 segundos entre soldar los dos terminales para evitar una acumulación excesiva de calor.

8.3 Retrabajo y Reparación

Se desaconseja firmemente el retrabajo después de la soldadura inicial. Si es absolutamente inevitable, se debe utilizar un soldador especializado de doble punta para calentar ambos terminales simultáneamente, permitiendo la extracción sin aplicar estrés torsional al paquete. El potencial de dañar los alambres de unión internos del LED o degradar su rendimiento óptico durante el retrabajo es alto, por lo que se recomienda probar previamente el procedimiento de retrabajo.

9. Precauciones de Almacenamiento y Manejo

9.1 Sensibilidad a la Humedad

Los LED se empaquetan en una bolsa de barrera resistente a la humedad con desecante para evitar la absorción de humedad atmosférica, lo que puede causar "efecto palomita de maíz" (agrietamiento del paquete) durante el reflujo. Reglas clave de almacenamiento:

• Antes de Abrir:Almacenar a ≤30°C y ≤90% de Humedad Relativa (HR).
• Después de Abrir:La "vida útil en planta" (tiempo expuesto a las condiciones ambientales de fábrica) es de 1 año cuando se almacena a ≤30°C y ≤60% HR.
• Reembalaje:Los dispositivos no utilizados deben volver a sellarse en una bolsa a prueba de humedad con desecante nuevo.
• Secado (Baking):Si el indicador de desecante muestra saturación o se excede la vida útil en planta, se requiere un secado a 60±5°C durante 24 horas antes del reflujo para eliminar la humedad.

9.2 Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

Con una clasificación ESD de 150V (HBM), este dispositivo es sensible a las descargas electrostáticas. Se deben seguir los procedimientos estándar de manejo ESD durante todas las etapas de montaje y manipulación, incluido el uso de estaciones de trabajo conectadas a tierra, pulseras antiestáticas y contenedores conductores.

10. Información de Embalaje y Pedido

10.1 Especificaciones de la Cinta y el Carrete

El producto se suministra en cinta portadora con relieve, con dimensiones adaptadas al paquete 42-21A. La cinta se enrolla en un carrete estándar de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete contiene 1000 piezas del LED. Se proporcionan dibujos detallados de las dimensiones del bolsillo de la cinta portadora, el paso y las dimensiones del núcleo y la brida del carrete para garantizar la compatibilidad con los alimentadores de equipos de montaje automatizado.

10.2 Información de la Etiqueta

El carrete y la bolsa exterior incluyen etiquetas con información crítica para la trazabilidad y la aplicación correcta:

• CPN:Número de Parte del Cliente (si se asigna).
• P/N:Número de Producto del Fabricante (ej., 42-21A/BHC-ZV1W2N/1T).
• QTY:Cantidad Empaquetada (ej., 1000 pzas).
• CAT:Rango de Intensidad Luminosa (ej., W2).
• HUE:Rango de Cromaticidad/Longitud de Onda Dominante (ej., Z).
• REF:Rango de Voltaje Directo (ej., N12).
• LOT No:Número de Lote de Fabricación para trazabilidad.

11. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

11.1 Limitación de Corriente

Esta es una regla de diseño crítica.Un LED es un dispositivo controlado por corriente. Un resistor limitador de corriente en seriedebeusarse en el circuito. El voltaje directo (V_F) tiene un rango (2.7V a 3.7V) y un coeficiente de temperatura negativo. Conectar el LED directamente a una fuente de voltaje, incluso una nominalmente dentro del rango de V_F, puede llevar a una condición de corriente descontrolada debido a variaciones menores, resultando en un fallo inmediato (quemado). El valor del resistor debe calcularse en base al voltaje de alimentación, el V_Fmáximo esperado del bin, y la corriente directa deseada (I_F), que no debe exceder los 25 mA de forma continua.

11.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja (95 mW máx.), un diseño térmico adecuado en el PCB sigue siendo importante para la fiabilidad a largo plazo, especialmente cuando se opera a altas temperaturas ambientales o a la corriente máxima. Asegurar un área de cobre adecuada alrededor de las almohadillas del LED ayuda a disipar el calor y mantiene una salida óptica y una vida útil estables.

11.3 Diseño Óptico

El ángulo de visión de 20 grados (2θ_1/2) indica un haz relativamente enfocado. Esto hace que el 42-21A sea adecuado para aplicaciones que requieren iluminación dirigida o un punto brillante y concentrado. Para una iluminación de área más amplia, serían necesarias ópticas secundarias (por ejemplo, guías de luz, difusores). Los diseñadores deben tener en cuenta los rangos de clasificación de intensidad luminosa y longitud de onda para garantizar un brillo y una apariencia de color consistentes en múltiples unidades de una matriz o pantalla.

12. Comparación y Diferenciación Técnica

El 42-21A representa una clase específica de LED SMD miniatura de tipo reflector. Sus diferenciadores clave incluyen su huella muy pequeña de 2.0x1.25mm, que es más pequeña que muchos LED "chip" comunes, permitiendo diseños de mayor densidad. La copa reflectora integrada proporciona un ángulo de visión controlado de 20 grados sin necesidad de una lente externa, simplificando el diseño óptico. El sistema integral de clasificación (binning) para intensidad, longitud de onda y voltaje ofrece a los diseñadores la capacidad de especificar ventanas de rendimiento estrechas para aplicaciones que requieren alta uniformidad, como matrices de retroiluminación. Su cumplimiento con los estándares Libre de Halógenos y otros estándares ambientales lo hace adecuado para productos dirigidos a mercados globales con requisitos regulatorios estrictos.

13. Preguntas Frecuentes (FAQs)

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

Longitud de Onda Pico (λ_p):La longitud de onda única a la cual la potencia de salida óptica del LED es máxima. Es el punto más alto en la curva de distribución espectral.
Longitud de Onda Dominante (λ_d):La longitud de onda única de la luz monocromática que coincide con el color percibido de la salida del LED para el ojo humano. Se calcula a partir de las coordenadas de cromaticidad y a menudo es más relevante para aplicaciones basadas en color. Para este LED azul, los valores típicos son muy cercanos (468 nm pico vs. 465-475 nm dominante clasificado).

13.2 ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de voltaje constante?

No.Como se enfatiza en las consideraciones de diseño, los LED requieren regulación de corriente. Una fuente de voltaje constante, incluso ajustada al V_Ftípico, no tiene en cuenta la variación entre unidades (binning), los efectos de la temperatura (V_Fdisminuye a medida que aumenta la temperatura) o las tolerancias de la fuente de alimentación. Esto casi con certeza conducirá a una sobrecorriente y al fallo del dispositivo. Utilice siempre un resistor en serie o un circuito controlador de LED de corriente constante dedicado.

13.3 ¿Cuántas veces puedo soldar por reflujo este componente?

La hoja de datos especifica que la soldadura por reflujo no debe realizarse más dedos veces. Cada ciclo de reflujo somete al componente a estrés térmico, lo que puede degradar los materiales internos, debilitar las uniones de alambre o comprometer la resistencia a la humedad del paquete. Si una placa requiere retrabajo, es preferible reemplazar el LED en lugar de someterlo a un tercer ciclo de reflujo.

13.4 ¿Es adecuado este LED para aplicaciones automotrices o médicas?

La hoja de datos incluye unasección de Restricciones de Aplicaciónque establece que aplicaciones de alta fiabilidad como sistemas de seguridad automotriz, equipos médicos, militar y aeroespacial pueden requerir un producto diferente, calificado de manera más rigurosa. El 42-21A estándar está destinado a aplicaciones comerciales e industriales. Para usos críticos para la seguridad, consulte al fabricante para obtener productos específicamente diseñados y probados para cumplir con los estándares de la industria relevantes (por ejemplo, AEC-Q101 para automoción).

14. Ejemplo Práctico de Aplicación

Escenario: Diseñar un panel indicador de estado con 10 LED azules uniformes.

1. Diseño del Circuito:Se dispone de una fuente de alimentación de 5V. Usando el V_Fmáximo del bin N14 (3.7V) y un I_Fobjetivo de 20 mA, calcular el resistor en serie: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F= (5V - 3.7V) / 0.020A = 65 Ohmios. El valor estándar más cercano de 68 Ohmios resultaría en I_F≈ 19.1 mA, lo cual es seguro y está dentro de las especificaciones. Se necesita un resistor por LED.
2. Selección de Componentes:Para garantizar uniformidad visual, especifique bins estrechos. Por ejemplo, pida todos los LED del bin de intensidad luminosa W1 (1120-1420 mcd) y del bin de longitud de onda dominante Z/X (465-470 nm). Esto minimiza la variación de brillo y color en todo el panel.
3. Diseño del PCB:Coloque los LED en una cuadrícula de 0.1". Utilice el patrón de soldadura recomendado de la hoja de datos. Incluya una pequeña almohadilla de alivio térmico conectada a un plano de tierra para disipación de calor. Marque claramente la orientación del cátodo en la serigrafía.
4. Montaje:Mantenga los carretes en bolsas selladas hasta que estén listos para usar. Siga el perfil de reflujo con pico de 260°C. Después del montaje, evite flexionar el PCB cerca de los LED.

15. Principio de Funcionamiento

El LED 42-21A se basa en un chip semiconductor hecho de Nitruro de Galio e Indio (InGaN). Cuando se aplica un voltaje directo que excede el umbral de encendido del diodo, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa del semiconductor. Estos portadores de carga se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación de InGaN determina la energía de la banda prohibida, que a su vez define la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, azul. La luz se emite desde el chip y es dirigida por una copa reflectora integrada dentro del paquete para lograr el ángulo de visión especificado de 20 grados. La resina epoxi encapsulante protege el chip y las uniones de alambre, actuando también como una lente primaria.

16. Tendencias Tecnológicas

Los LED SMD como el 42-21A son parte de una tendencia continua hacia la miniaturización, el aumento de la eficiencia y la mejora de la fiabilidad en la iluminación de estado sólido. Los avances en las técnicas de crecimiento epitaxial para materiales de InGaN han mejorado constantemente la eficiencia cuántica interna, permitiendo una mayor salida luminosa de chips más pequeños. La tecnología de empaquetado ha evolucionado para proporcionar mejores vías térmicas (por ejemplo, almohadillas térmicas expuestas) y un control óptico más preciso. Además, los impulsores de toda la industria incluyen el impulso hacia niveles más altos de cumplimiento ambiental (más allá de RoHS hacia Libre de Halógenos, menor huella de carbono) y la integración de funciones inteligentes, aunque esto último es más relevante para paquetes LED de mayor potencia o direccionables. La demanda de un rendimiento consistente, habilitada por sofisticados sistemas de clasificación (binning) como el de este componente, sigue siendo crítica para aplicaciones en electrónica de consumo, pantallas e interiores automotrices donde la calidad visual es primordial.