Ficha Técnica LED SMD 17-21 Amarillo Brillante - Paquete 1.6x0.8x0.6mm - Voltaje 1.75-2.35V - Potencia 60mW - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

El LED SMD 17-21 es un dispositivo compacto de montaje superficial diseñado para aplicaciones de alta densidad que requieren una fuente de luz amarilla brillante. Su principal ventaja radica en su huella significativamente reducida en comparación con los LEDs tradicionales de bastidor de pines, lo que permite diseños de placa de circuito impreso (PCB) más pequeños, una mayor densidad de empaquetado de componentes y, en última instancia, equipos de usuario final más compactos. Su construcción ligera lo hace ideal para aplicaciones miniaturas y portátiles donde el peso y el espacio son limitaciones críticas.

Este LED es de tipo monocromático, emitiendo una luz amarilla brillante. Está construido con material semiconductor de AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio), conocido por su alta eficiencia y pureza de color en el espectro del amarillo al rojo. El dispositivo está encapsulado en una resina transparente al agua, permitiendo una salida de luz máxima. Cumple plenamente con la directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), el reglamento REACH de la UE y está libre de halógenos, cumpliendo con estrictos estándares medioambientales (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). El producto se suministra en cinta de 8 mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, siendo totalmente compatible con equipos automáticos de montaje pick-and-place y con procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo o por fase de vapor.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites y debe evitarse para un rendimiento fiable.

• Voltaje Inverso (VR):5 V. Superar este voltaje en polarización inversa puede causar la ruptura de la unión.
• Corriente Directa Continua (IF):25 mA. La corriente continua máxima que se puede aplicar de forma continua.
• Corriente Directa de Pico (IFP):60 mA. Esta es la corriente directa pulsada máxima, permitida solo bajo un ciclo de trabajo de 1/10 a 1 kHz. Esta especificación es útil para multiplexación o condiciones breves de sobrecorriente.
• Disipación de Potencia (Pd):60 mW. La potencia máxima que el paquete puede disipar, calculada como el Voltaje Directo (VF) multiplicado por la Corriente Directa (IF).
• Descarga Electroestática (ESD) Modelo Cuerpo Humano (HBM):2000 V. Esto indica la sensibilidad del dispositivo a la electricidad estática. Son obligatorios los procedimientos adecuados de manejo ESD.
• Temperatura de Operación (Topr):-40 a +85 °C. El rango de temperatura ambiente en el que se especifica que el dispositivo debe operar.
• Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-40 a +90 °C.
• Temperatura de Soldadura (Tsol):Para soldadura por reflujo, se especifica una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos. Para soldadura manual, la temperatura de la punta del soldador no debe superar los 350°C durante un máximo de 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden a una temperatura de unión (Tj) de 25°C y una corriente directa de 20 mA, que es la condición de prueba estándar.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 57.00 mcd hasta un máximo de 112.00 mcd. El valor típico se encuentra dentro de este rango. Se aplica una tolerancia de ±11% a la intensidad luminosa.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):El ángulo de visión total típico a media intensidad es de 140 grados, proporcionando un patrón de emisión amplio adecuado para retroiluminación y aplicaciones de indicación.
• Longitud de Onda de Pico (λp):La longitud de onda a la que la distribución espectral de potencia es máxima. El valor típico es de 591 nm, situándolo en la región del amarillo brillante.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Varía de 585.50 nm a 591.50 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que coincide con el color de la salida del LED. Se especifica una tolerancia estrecha de ±1 nm.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):El ancho total a media altura (FWHM) típico del espectro de emisión es de 15 nm, lo que indica una emisión de color relativamente estrecha y pura.
• Voltaje Directo (VF):Varía de 1.75 V a 2.35 V a 20 mA. Se especifica una tolerancia de ±0.1 V. Este parámetro es crítico para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa (IR):Máximo de 10 µA cuando se aplica un voltaje inverso de 5V. Es crucial tener en cuenta que este dispositivo no está diseñado para operar en polarización inversa; esta condición de prueba es solo para caracterización.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

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

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Clasificado a IF=20mA. Se definen tres lotes: P2 (57.00-72.00 mcd), Q1 (72.00-90.00 mcd) y Q2 (90.00-112.00 mcd). Esto permite la selección según los niveles de brillo requeridos.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Clasificado a IF=20mA. Se definen dos lotes: D3 (585.50-588.50 nm) y D4 (588.50-591.50 nm). Este control estricto garantiza una variación de color mínima dentro de una aplicación.

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

Clasificado a IF=20mA. Se definen tres lotes: 0 (1.75-1.95 V), 1 (1.95-2.15 V) y 2 (2.15-2.35 V). Seleccionar LEDs del mismo lote de voltaje puede ayudar a lograr un brillo más uniforme cuando se alimentan con una fuente de voltaje constante o simplificar los cálculos de la resistencia limitadora de corriente.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque las curvas gráficas específicas no se detallan en el texto proporcionado, las características electro-ópticas típicas para tales LEDs incluirían varias relaciones clave. Lacurva Corriente vs. Voltaje (I-V)mostraría la relación exponencial, con el voltaje directo aumentando con la corriente y la temperatura. Lacurva Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (I-L)suele ser casi lineal dentro del rango de operación, mostrando que la salida de luz es directamente proporcional a la corriente. Lacurva Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambientemostraría una disminución en la salida a medida que aumenta la temperatura, una característica de todos los LEDs. Elgráfico de Distribución Espectralmostraría un solo pico alrededor de 591 nm con un FWHM de aproximadamente 15 nm, confirmando la emisión amarilla de banda estrecha. Comprender estas curvas es esencial para la gestión térmica y el diseño del circuito de excitación para mantener un rendimiento consistente en todo el rango de temperatura de operación.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED SMD 17-21 tiene un paquete compacto de montaje superficial. Las dimensiones clave (con una tolerancia estándar de ±0.1 mm a menos que se indique lo contrario) incluyen una longitud de 1.6 mm, un ancho de 0.8 mm y una altura de 0.6 mm. El paquete presenta una marca de cátodo para la correcta identificación de la polaridad durante el montaje. Las recomendaciones precisas del patrón de soldadura (huella) deben derivarse del dibujo detallado con dimensiones para garantizar una soldadura y alineación adecuadas.

5.2 Identificación de Polaridad

La polaridad correcta es esencial para el funcionamiento del dispositivo. El paquete incluye una marca de cátodo distintiva. Colocar el LED en polaridad inversa evitará que se ilumine y, si el voltaje inverso excede el valor máximo absoluto de 5V, puede causar daños permanentes.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El dispositivo es compatible con procesos de soldadura por reflujo sin plomo (Pb-free). El perfil de temperatura recomendado incluye: una etapa de precalentamiento entre 150-200°C durante 60-120 segundos; un tiempo por encima del líquido (217°C) de 60-150 segundos; una temperatura máxima que no exceda los 260°C, mantenida durante un máximo de 10 segundos; y tasas máximas de calentamiento y enfriamiento de 6°C/seg y 3°C/seg respectivamente. La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces. Debe evitarse el estrés en el cuerpo del LED durante el calentamiento y el alabeo de la PCB después de la soldadura.

6.2 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 los 350°C, y el tiempo de contacto con cada terminal no debe exceder los 3 segundos. Se recomienda un soldador de baja potencia (<25W). Deje un intervalo de al menos 2 segundos entre soldar cada terminal. La soldadura manual conlleva un mayor riesgo de daño térmico.

6.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LEDs se empaquetan en bolsas barrera resistentes a la humedad con desecante. La bolsa no debe abrirse hasta que los componentes estén listos para su uso. Después de abrir, los LEDs no utilizados deben almacenarse a 30°C o menos y al 60% de humedad relativa o menos. La "vida útil en planta" después de abrir es de 168 horas (7 días). Si se excede este tiempo o si el indicador de desecante muestra saturación, los componentes deben secarse a 60 ± 5°C durante 24 horas antes de su uso para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" durante el reflujo.

7. Información de Empaquetado y Pedido

El empaquetado estándar consiste en 3000 piezas por carrete. Las dimensiones de la cinta portadora y del carrete se especifican para garantizar la compatibilidad con equipos de montaje automático. La etiqueta del empaquetado contiene información crítica para la trazabilidad y la correcta aplicación: Número de Producto del Cliente (CPN), Número de Producto (P/N), Cantidad de Empaquetado (QTY), Rango de Intensidad Luminosa (CAT), Rango de Cromaticidad/Longitud de Onda Dominante (HUE), Rango de Voltaje Directo (REF) y Número de Lote (LOT No).

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Retroiluminación:Ideal para indicadores de tablero, retroiluminación de interruptores y retroiluminación plana para LCDs y símbolos debido a su amplio ángulo de visión y salida de luz uniforme.
• Equipos de Telecomunicaciones:Adecuado como indicadores de estado y retroiluminación de teclados en teléfonos y máquinas de fax.
• Indicación General:Puede usarse en una amplia variedad de electrónica de consumo, controles industriales y electrodomésticos donde se requiera un indicador amarillo brillante.

8.2 Consideraciones de Diseño

Limitación de Corriente:Una resistencia limitadora de corriente externa es absolutamente obligatoria. Los LEDs son dispositivos excitados por corriente, y un pequeño cambio en el voltaje directo puede causar un gran cambio en la corriente, lo que podría llevar a una fuga térmica y fallo. El valor de la resistencia (R) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (Vsuministro - VF) / IF, donde VF es el voltaje directo del LED a la corriente deseada IF. Diseñe siempre para el VF máximo especificado para garantizar que la corriente no exceda el límite.Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, mantener una baja temperatura de unión es clave para la fiabilidad a largo plazo y una salida de luz estable. Asegure un área de cobre en la PCB o vías térmicas adecuadas si opera a altas temperaturas ambientales o cerca de la corriente máxima.Protección ESD:Implemente medidas de protección ESD apropiadas en el circuito y durante el manejo, ya que el dispositivo está clasificado para 2000V HBM.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La principal diferenciación del LED 17-21 radica en su combinación de un factor de forma muy pequeño (1.6x0.8mm) con las características de rendimiento de la tecnología AlGaInP. En comparación con los antiguos LEDs amarillos de orificio pasante, ofrece una reducción masiva en el espacio de placa y el peso. En comparación con otros LEDs SMD amarillos, su estructura de clasificación específica para intensidad luminosa (P2, Q1, Q2), longitud de onda dominante (D3, D4) y voltaje directo (0, 1, 2) proporciona a los diseñadores un alto grado de control sobre la consistencia del rendimiento visual y eléctrico de su producto final. El amplio ángulo de visión de 140 grados es una ventaja clave para aplicaciones de retroiluminación sobre dispositivos de ángulo más estrecho.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P: ¿Cuál es la causa principal de fallo del LED en la aplicación?

R: La causa más común es la sobrecorriente debido a un circuito limitador de corriente inadecuado o ausente, o al excitar el LED desde una fuente de voltaje no regulada. El estrés térmico excesivo por calor de soldadura excesivo o por operación a alta temperatura ambiente es otro factor importante.

P: ¿Puedo excitar este LED directamente desde una fuente lógica de 3.3V o 5V?

R: No. Siempre debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie. Por ejemplo, con una fuente de 5V y un VF típico de 2.0V a 20mA, la resistencia requerida sería (5V - 2.0V) / 0.02A = 150 Ohmios. Calcule siempre para el VF máximo para garantizar una corriente segura.

P: ¿Por qué es tan importante la información de almacenamiento y secado?

R: Los paquetes SMD pueden absorber humedad del aire. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede vaporizarse rápidamente, creando presión interna que puede agrietar el paquete de resina epoxi ("efecto palomita"), lo que lleva a un fallo inmediato o latente.

P: ¿Cómo interpreto los códigos de lote en la etiqueta?

R: El código CAT corresponde al lote de intensidad luminosa (ej., Q1), el código HUE al lote de longitud de onda dominante (ej., D4) y el código REF al lote de voltaje directo (ej., 1). Seleccionar piezas de los mismos códigos de lote garantiza una variación mínima dentro de un lote de producción.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseñando un panel de indicadores de estado con brillo uniforme.Un diseñador está creando un panel de control con 20 indicadores LED amarillos. Para asegurar que todos los LEDs parezcan igual de brillantes, especifica LEDs del mismo lote de intensidad luminosa (ej., todos del lote Q1: 72-90 mcd). Para simplificar el diseño del circuito excitador y asegurar una corriente consistente, también especifica LEDs del mismo lote de voltaje directo (ej., todos del lote 1: 1.95-2.15V). Calculan un único valor de resistencia limitadora usando el VF máximo de ese lote (2.15V) para garantizar que ningún LED exceda los 20mA incluso con tolerancias del voltaje de suministro. El amplio ángulo de visión de 140 grados asegura que los indicadores sean visibles desde varias posiciones del operador. El pequeño paquete 17-21 les permite colocar los indicadores muy juntos en una PCB densa.

12. Introducción al Principio de Operación

Los Diodos Emisores de Luz (LEDs) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones del material tipo n se recombinan con los huecos del material tipo p en la región activa. Para este LED amarillo brillante específico, el material semiconductor es AlGaInP. La banda prohibida de este semiconductor compuesto determina la longitud de onda (color) de los fotones emitidos. En este caso, la banda prohibida está diseñada para producir fotones con una longitud de onda centrada alrededor de 591 nm, que el ojo humano percibe como amarillo brillante. La resina epoxi transparente al agua encapsula el chip semiconductor y actúa como una lente, dando forma a la salida de luz en el ángulo de visión especificado de 140 grados.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia en LEDs indicadores y de retroiluminación continúa hacia una mayor eficiencia (más salida de luz por unidad de potencia eléctrica), tamaños de paquete más pequeños para permitir dispositivos cada vez más compactos, y una mejor consistencia y estabilidad del color con la temperatura y a lo largo de la vida útil. También hay un fuerte impulso hacia una adopción más amplia de materiales y procesos de fabricación respetuosos con el medio ambiente, como lo demuestra el cumplimiento de este producto con RoHS, REACH y libre de halógenos. La integración, como incorporar la resistencia limitadora o diodos de protección dentro del propio paquete LED, es otra tendencia en curso para simplificar el diseño del circuito y ahorrar espacio en la placa. Para los LEDs amarillos, AlGaInP sigue siendo la tecnología de material de alto rendimiento dominante, con mejoras continuas en sus procesos de crecimiento epitaxial para lograr una mejor eficiencia y un control más estricto de la longitud de onda.