Hoja de Datos del LED SMD 27-21 Azul - Dimensiones 2.7x2.1x1.2mm - Voltaje 3.3V - Potencia 0.095W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LED SMD 27-21 es un dispositivo compacto de montaje superficial diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren una funcionalidad fiable de indicación o retroiluminación. Su principal ventaja radica en su huella significativamente reducida en comparación con los LED tradicionales de marco de pines, lo que permite una mayor densidad de componentes en las placas de circuito impreso (PCB), reduce los requisitos de almacenamiento y, en última instancia, contribuye a la miniaturización del equipo final. Su construcción ligera mejora aún más su idoneidad para aplicaciones portátiles y con limitaciones de espacio.

Este LED azul monocromático está construido con un chip semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio), encapsulado en una resina transparente. Es un producto libre de plomo, conforme a las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), los reglamentos REACH de la UE y las normas libres de halógenos, lo que garantiza la seguridad ambiental y una amplia aceptación en el mercado.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.

• Voltaje Inverso (V_R):5V. Superar este voltaje en polarización inversa puede causar la ruptura de la unión.
• Corriente Directa Continua (I_F):25 mA. La corriente máxima en DC para un funcionamiento fiable.
• Corriente Directa Pico (I_FP):100 mA. Esto solo es permisible en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10 a 1 kHz) para manejar sobretensiones transitorias.
• Disipación de Potencia (P_d):95 mW. La potencia máxima que el paquete puede disipar a una temperatura ambiente (T_a) de 25°C. Es necesario reducir la potencia a temperaturas más altas.
• Descarga Electroestática (ESD):150V (Modelo de Cuerpo Humano). Son obligatorios procedimientos de manejo ESD adecuados durante el montaje y manipulación.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente para el funcionamiento normal del dispositivo.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura:El dispositivo puede soportar soldadura por reflujo con una temperatura pico 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 a T_a=25°C e I_F=20mA, representando condiciones típicas de operación.

• Intensidad Luminosa (I_v):Varía desde 28.5 mcd (mín.) hasta 72.0 mcd (máx.), con una tolerancia típica de ±11%. Esto define el brillo percibido del LED.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados (típico). Este ángulo amplio asegura una buena visibilidad desde posiciones fuera del eje.
• Longitud de Onda Pico (λ_p):468 nm (típico). La longitud de onda a la cual la emisión espectral es más fuerte.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Varía desde 464.50 nm hasta 476.50 nm. Esto define el color percibido de la luz, con una tolerancia ajustada de ±1 nm.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):25 nm (típico). El ancho del espectro emitido a la mitad de la intensidad máxima (FWHM).
• Voltaje Directo (V_F):Varía desde 2.70V (mín.) hasta 3.70V (máx.), con un valor típico de 3.30V a 20mA. Esto es crítico para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo de 50 µA a V_R=5V. Este parámetro es solo para fines de prueba; el dispositivo no debe operarse en polarización inversa.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LED se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LED se categorizan en cuatro lotes (N1, N2, P1, P2) según su intensidad luminosa medida a I_F=20mA. Esto permite a los diseñadores seleccionar el grado de brillo apropiado para su aplicación, asegurando una apariencia uniforme en arreglos de múltiples LED.

• Lote N1:28.5 – 36.0 mcd
• Lote N2:36.0 – 45.0 mcd
• Lote P1:45.0 – 57.0 mcd
• Lote P2:57.0 – 72.0 mcd

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Los LED también se clasifican por longitud de onda dominante en cuatro códigos (A9, A10, A11, A12). Este control ajustado (≈3 nm por lote) es crucial para aplicaciones que requieren una coincidencia de color precisa.

• Lote A9:464.5 – 467.5 nm
• Lote A10:467.5 – 470.5 nm
• Lote A11:470.5 – 473.5 nm
• Lote A12:473.5 – 476.5 nm

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque las gráficas específicas se referencian en la hoja de datos, sus implicaciones son críticas para el diseño.

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

La característica I-V es exponencial. Un pequeño aumento en el voltaje directo más allá del valor típico de 3.3V puede provocar un aumento grande y potencialmente destructivo en la corriente directa. Esto subraya la absoluta necesidad de usar una resistencia limitadora externa o un controlador de corriente constante en serie con el LED.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La intensidad luminosa es aproximadamente proporcional a la corriente directa dentro de los límites nominales. Operar por debajo de 20mA reducirá la salida, mientras que exceder los 25mA arriesga una degradación acelerada y una vida útil reducida, incluso si momentáneamente está dentro del límite de corriente pico.

4.3 Dependencia de la Temperatura

El rendimiento del LED es sensible a la temperatura. A medida que aumenta la temperatura de la unión, el voltaje directo típicamente disminuye ligeramente, mientras que la intensidad luminosa puede disminuir significativamente. Una gestión térmica adecuada en el PCB es importante para mantener un brillo consistente, especialmente en aplicaciones de alta densidad o cerradas.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete

El paquete 27-21 tiene dimensiones nominales de 2.7mm (largo) x 2.1mm (ancho) x 1.2mm (alto), con una tolerancia estándar de ±0.1mm a menos que se especifique lo contrario. El dibujo detallado de dimensiones proporciona medidas críticas para el diseño del patrón de soldadura en el PCB, incluyendo el tamaño de las almohadillas, el espaciado y la orientación del componente.

5.2 Identificación de Polaridad

El cátodo se indica típicamente mediante un marcador visual en el paquete del LED, como una muesca, un punto verde o una esquina recortada. Se debe observar la polaridad correcta durante la colocación para garantizar un funcionamiento adecuado.

5.3 Empaquetado en Cinta y Carrete

El dispositivo se suministra en cinta portadora de 8mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, compatible con equipos automáticos estándar de pick-and-place. Cada carrete contiene 3000 piezas. El empaquetado incluye materiales resistentes a la humedad: una bolsa de aluminio a prueba de humedad con un desecante y una tarjeta indicadora de humedad para proteger los LED de la humedad ambiental durante el almacenamiento y transporte.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se especifica un perfil de reflujo sin plomo (Pb-free). Los parámetros clave incluyen: una etapa de precalentamiento entre 150-200°C durante 60-120 segundos; tiempo por encima del líquido (217°C) de 60-150 segundos; una temperatura pico que no exceda los 260°C durante un máximo de 10 segundos; y tasas controladas de calentamiento y enfriamiento para minimizar el choque térmico. No se debe realizar el reflujo más de dos veces.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, se requiere extremo cuidado. Use un soldador con una temperatura de punta inferior a 350°C, aplique calor a cada terminal durante no más de 3 segundos, y permita un intervalo de enfriamiento de al menos 2 segundos entre terminales. La potencia del soldador debe ser de 25W o menos para evitar sobrecalentamiento localizado.

6.3 Sensibilidad a la Humedad y Almacenamiento

Los LED son sensibles a la humedad. La bolsa sellada a prueba de humedad no debe abrirse hasta inmediatamente antes de su uso. Después de abrir, los LED no utilizados deben almacenarse en un ambiente de 30°C o menos y 60% de humedad relativa o menos. El "tiempo de vida útil en planta" después de abrir la bolsa es de 168 horas (7 días). Si se excede este tiempo o el desecante indica saturación, se requiere un tratamiento de horneado a 60°C ±5°C durante 24 horas antes de su uso.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Retroiluminación:Ideal para indicadores de tablero, iluminación de interruptores y retroiluminación de símbolos debido a su tamaño compacto y salida azul consistente.
• Equipos de Telecomunicaciones:Sirve como indicadores de estado o retroiluminación de teclados en dispositivos como teléfonos y máquinas de fax.
• Retroiluminación Plana para LCD:Puede usarse en arreglos para pantallas LCD pequeñas y de bajo consumo.
• Uso General como Indicador:Adecuado para estado de alimentación, indicación de modo y otras funciones de señalización en electrónica de consumo e industrial.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre use una resistencia en serie calculada en base al voltaje de alimentación (V_CC), el voltaje directo del LED (V_F), y la corriente directa deseada (I_F). Fórmula: R = (V_CC- V_F) / I_F. Use el V_Fmáximo de la hoja de datos para un diseño conservador.
• Gestión Térmica:Asegúrese de que el PCB tenga un área de cobre adecuada conectada a las almohadillas del LED para actuar como disipador de calor, particularmente cuando se opera en o cerca de la corriente máxima nominal.
• Protección ESD:Implemente medidas de protección ESD en líneas de entrada sensibles si el LED es accesible al usuario.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

El LED SMD 27-21 ofrece varias ventajas clave en su clase. Su huella de 2.7x2.1mm es más pequeña que muchos LED tradicionales de orificio pasante de 3mm o 5mm, ahorrando un espacio significativo en la placa. El amplio ángulo de visión de 130° proporciona mejor visibilidad fuera del eje en comparación con LED de ángulo más estrecho. El uso de tecnología InGaN produce un color azul brillante y saturado con alta eficiencia. Además, su conformidad con las normas RoHS, REACH y libres de halógenos lo convierte en una elección preparada para el futuro en mercados globales con regulaciones ambientales estrictas. El sistema detallado de clasificación proporciona a los diseñadores la previsibilidad necesaria para la producción en volumen que requiere consistencia visual.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

9.1 ¿Por qué es obligatorio un resistor limitador de corriente?

La característica I-V del LED no es lineal. Sin una resistencia, un pequeño aumento en el voltaje de alimentación provoca un aumento grande y descontrolado en la corriente, superando rápidamente el Límite Absoluto Máximo de 25mA y llevando a una falla inmediata. La resistencia establece un punto de operación estable.

9.2 ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de 5V?

Sí, pero debe usar una resistencia en serie. Por ejemplo, con una fuente de 5V (V_CC=5V), un V_Ftípico de 3.3V, y un I_Fobjetivo de 20mA, el valor de la resistencia sería R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 Ohmios. Una resistencia estándar de 82 o 100 Ohmios sería apropiada, con una potencia nominal P = I²R = (0.02)²* 85 = 0.034W, por lo que una resistencia de 1/8W o 1/10W es suficiente.

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

La Longitud de Onda Pico (λ_p) es la longitud de onda física donde la salida espectral es más alta. La Longitud de Onda Dominante (λ_d) es un valor calculado que corresponde al color percibido por el ojo humano, teniendo en cuenta todo el espectro de emisión y la sensibilidad del ojo. Para LED monocromáticos como este azul, a menudo están cerca, pero λ_des más relevante para la especificación del color.

9.4 ¿Por qué hay un estricto "tiempo de vida útil en planta" después de abrir la bolsa?

Los LED SMD pueden absorber humedad de la atmósfera a través de su empaquetado plástico. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede expandirse rápidamente, causando delaminación interna o "efecto palomita de maíz", lo que agrieta el paquete y destruye el dispositivo. El tiempo de vida útil en planta y los procedimientos de horneado gestionan este contenido de humedad.

10. Principios de Funcionamiento

Este LED es un dispositivo fotónico semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo que excede su potencial de unión (aproximadamente 3.3V), los electrones y huecos se inyectan en la región activa del chip de InGaN. Estos portadores de carga se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación de InGaN determina la energía del bandgap, que dicta directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, azul alrededor de 468 nm. La encapsulación de resina transparente protege el chip y actúa como una lente, dando forma a la luz emitida en el ángulo de visión especificado de 130 grados.

11. Tendencias y Contexto de la Industria

El paquete 27-21 representa un factor de forma maduro y ampliamente adoptado en el mercado de LED SMD, equilibrando tamaño, rendimiento y capacidad de fabricación. La industria continúa avanzando hacia paquetes aún más pequeños (por ejemplo, 2016, 1608) para una ultra-miniaturización, y paquetes de mayor potencia para iluminación. Las tendencias clave que influyen en componentes como este incluyen: una mayor demanda de alta precisión de color y clasificación consistente para aplicaciones de pantalla; la integración de CI a bordo para LED inteligentes; y un enfoque implacable en mejorar la eficiencia luminosa (lúmenes por vatio) y la fiabilidad. Además, el cumplimiento ambiental (RoHS, libre de halógenos) ha pasado de ser un diferenciador a un requisito básico para la mayoría de los componentes electrónicos en las cadenas de suministro globales.