Hoja de Datos del LED SMD 17-21 Amarillo Brillante - Paquete 1.6x0.8x0.6mm - Voltaje 1.75-2.35V - Potencia 60mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LED SMD 17-21 es un dispositivo de montaje superficial diseñado para aplicaciones de PCB de alta densidad. Utiliza tecnología de semiconductor AlGaInP para producir una salida de luz amarilla brillante. La ventaja principal de este componente es su huella miniatura, que mide 1.6mm x 0.8mm x 0.6mm, lo que permite un ahorro significativo de espacio en las placas de circuito en comparación con los LED tradicionales con patillas. Esta reducción de tamaño contribuye directamente a diseños de producto final más pequeños, menores requisitos de almacenamiento de componentes y una mayor densidad de empaquetado en los PCB. El dispositivo también es ligero, lo que lo hace ideal para aplicaciones electrónicas portátiles y miniaturas donde el peso es un factor crítico.

El LED se clasifica como de tipo monocromático y está construido con materiales libres de plomo (Pb-free). Cumple con las principales regulaciones ambientales y de seguridad, incluyendo la directiva RoHS de la UE, las regulaciones REACH de la UE, y se clasifica como libre de halógenos, con contenido de bromo (Br) y cloro (Cl) cada uno por debajo de 900 ppm y su suma por debajo de 1500 ppm. El producto se suministra en cinta de 8mm, enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, lo que lo hace totalmente compatible con equipos estándar de montaje automático pick-and-place. También está diseñado para soportar procesos de soldadura comunes, incluido el reflujo por infrarrojos y fase de vapor.

2. Especificaciones Técnicas e Interpretación Objetiva Profunda

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los valores máximos absolutos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. Estos valores no están destinados para operación normal.

• Voltaje Inverso (VR):5V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Corriente Directa (IF):25mA DC. Esta es la corriente continua máxima recomendada para una operación confiable.
• Corriente Directa Pico (IFP):60mA. Esta especificación se aplica en condiciones de pulso con un ciclo de trabajo de 1/10 a 1kHz. Permite breves períodos de mayor brillo pero no debe usarse para accionamiento continuo.
• Disipación de Potencia (Pd):60mW. Esta es la potencia máxima que el paquete puede disipar como calor a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Puede ser necesario reducir la potencia a temperaturas más altas.
• Descarga Electroestática (ESD):2000V (Modelo de Cuerpo Humano). Esto indica un nivel moderado de sensibilidad a la ESD. Los procedimientos adecuados de manejo de ESD son esenciales durante el montaje y manipulación.
• Temperatura de Operación (Topr):-40°C a +85°C. El dispositivo está clasificado para aplicaciones de rango de temperatura industrial.
• Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura:El dispositivo puede soportar soldadura por reflujo con una temperatura pico de 260°C hasta por 10 segundos. Para soldadura manual, la temperatura de la punta del soldador no debe exceder los 350°C, y el tiempo de contacto debe limitarse a 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden en una condición de prueba estándar de Ta=25°C e IF=20mA, a menos que se especifique lo contrario. Definen el rendimiento óptico y eléctrico del LED.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 28.50 mcd hasta un máximo de 72.00 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):Típicamente 140 grados. Este amplio ángulo de visión hace que el LED sea adecuado para aplicaciones que requieren iluminación amplia o visibilidad desde múltiples ángulos.
• Longitud de Onda Pico (λp):Típicamente 591 nm. Esta es la longitud de onda en la que la distribución espectral de potencia es máxima.
• 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 luz del LED. Se especifica una tolerancia estrecha de ±1nm.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):Típicamente 15 nm. Esto define el ancho del espectro emitido a la mitad de la intensidad máxima (FWHM).
• Voltaje Directo (VF):Varía de 1.75V a 2.35V a IF=20mA. Se nota una tolerancia de ±0.1V. Este parámetro es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa (IR):Máximo 10 μA a VR=5V. La hoja de datos establece explícitamente que el dispositivo no está diseñado para operación inversa; esta prueba es solo para caracterización.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción, los LED se clasifican en grupos (bins) según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan criterios de rendimiento específicos para su aplicación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LED se categorizan en cuatro grupos (N1, N2, P1, P2) según su intensidad luminosa medida a 20mA.

• N1:28.50 - 36.00 mcd
• N2:36.00 - 45.00 mcd
• P1:45.00 - 57.00 mcd
• P2:57.00 - 72.00 mcd

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El color (tono) se controla clasificando la longitud de onda dominante en dos grupos.

• D3:585.50 - 588.50 nm
• D4:588.50 - 591.50 nm

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica para ayudar en el diseño de la fuente de alimentación y para agrupar LED con características eléctricas similares.

• Grupo 0:1.75 - 1.95 V
• Grupo 1:1.95 - 2.15 V
• Grupo 2:2.15 - 2.35 V

La combinación de estos códigos de clasificación (ej., CAT para intensidad, HUE para longitud de onda, REF para voltaje) se indica típicamente en la etiqueta del embalaje del producto, permitiendo una selección precisa de componentes.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas características electro-ópticas típicas. Aunque los gráficos específicos no se proporcionan en el texto, las curvas estándar para tales LED incluirían típicamente:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa:Esta curva muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, generalmente de manera sub-lineal a corrientes más altas debido a efectos de calentamiento.
• Voltaje Directo vs. Corriente Directa:Esta es la característica I-V del diodo, que muestra la relación exponencial.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva demuestra el efecto de extinción térmica, donde la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión.
• Distribución Espectral de Potencia:Un gráfico que muestra la intensidad de la luz emitida a través de las longitudes de onda, centrada alrededor de la longitud de onda pico de 591 nm con un ancho de banda típico de 15 nm.

Estas curvas son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar (diferentes corrientes o temperaturas) y para optimizar el circuito de accionamiento para eficiencia y longevidad.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED SMD 17-21 tiene un paquete rectangular compacto. Las dimensiones clave (en mm) incluyen una longitud del cuerpo de 1.6, un ancho de 0.8 y una altura de 0.6. Las almohadillas de los terminales están diseñadas para una soldadura confiable. Hay una marca de identificación del cátodo en el paquete, lo cual es crítico para la orientación correcta durante el montaje. Todas las tolerancias no especificadas son de ±0.1mm.

5.2 Identificación de Polaridad

La polaridad correcta es vital para el funcionamiento del LED. El paquete presenta una marca distintiva para identificar el terminal del cátodo (-). Los diseñadores deben asegurarse de que la huella del PCB incluya un marcador correspondiente y que los procesos de montaje alineen correctamente el componente.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

El manejo adecuado es crucial para mantener la fiabilidad y el rendimiento del dispositivo.

6.1 Limitación de Corriente

Una resistencia limitadora de corriente externa es obligatoria. La característica I-V exponencial del LED significa que un pequeño aumento en el voltaje puede causar un aumento grande y potencialmente destructivo en la corriente. El valor de la resistencia debe calcularse en función del voltaje de alimentación, el voltaje directo del LED (usando el valor máximo del grupo o de la hoja de datos por seguridad) y la corriente directa deseada (sin exceder los 25mA continuos).

6.2 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

El producto se envasa en una bolsa resistente a la humedad con desecante. Para prevenir daños inducidos por la humedad durante el reflujo ("efecto palomita"), se deben tomar las siguientes precauciones:

• No abra la bolsa a prueba de humedad hasta que esté listo para su uso.
• Después de abrir, use los componentes dentro de las 168 horas (7 días) si se almacenan en condiciones ≤30°C y ≤60% HR.
• Si se excede el tiempo de exposición o el desecante indica saturación, se requiere un secado a 60±5°C durante 24 horas antes del 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 (217°C):60-150 segundos.
• Temperatura Pico:Máximo 260°C, mantenida por un máximo de 10 segundos.
• Tasa de Calentamiento:Máximo 6°C/segundo hasta 255°C.
• Tasa de Enfriamiento:Máximo 3°C/segundo.

El reflujo no debe realizarse más de dos veces. Evite el estrés mecánico en el paquete durante el calentamiento y no deforme el PCB después de la soldadura.

6.4 Soldadura Manual y Rework

Si es necesaria la soldadura manual, use un soldador con una temperatura de punta ≤350°C y potencia ≤25W. El tiempo de contacto por terminal debe ser ≤3 segundos. Permita un intervalo de enfriamiento de al menos 2 segundos entre soldar cada terminal. Se desaconseja fuertemente el rework. Si es inevitable, se debe usar un soldador de doble punta especializado para calentar ambos terminales simultáneamente, evitando el estrés térmico en el dado de silicio. El impacto del rework en las características del LED debe verificarse de antemano.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de la Cinta y el Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora con alvéolos adecuados para el paquete 17-21. El ancho de la cinta es de 8mm, enrollada en un carrete estándar de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Cada carrete contiene 3000 piezas. Se proporcionan dimensiones detalladas del carrete y la cinta portadora en la hoja de datos para compatibilidad con alimentadores automáticos.

7.2 Información de la Etiqueta

La etiqueta del embalaje contiene varios códigos clave:

• P/N:Número de Producto (ej., 17-21/Y2C-CN1P2B/3T).
• QTY:Cantidad de Empaque (3000 pzas/carrete).
• CAT:Rango de Intensidad Luminosa (ej., N1, P2).
• HUE:Rango de Cromaticidad/Longitud de Onda Dominante (ej., D3, D4).
• REF:Rango de Voltaje Directo (ej., 0, 1, 2).
• LOT No:Número de lote para trazabilidad.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Retroiluminación:Ideal para retroiluminar indicadores, símbolos e interruptores en tableros de automóviles, electrónica de consumo y paneles de control industrial.
• Indicadores de Estado:Perfecto para indicadores de encendido, conectividad y estado en equipos de telecomunicaciones (teléfonos, faxes), hardware de red y electrodomésticos.
• Retroiluminación Plana para LCD:Puede usarse en arreglos para proporcionar retroiluminación uniforme para pantallas LCD monocromáticas o segmentadas pequeñas.
• Indicación de Propósito General:Adecuado para cualquier aplicación que requiera un indicador visual brillante, confiable y compacto.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito de Accionamiento:Siempre use un controlador de corriente constante o una fuente de voltaje con una resistencia en serie. Considere la clasificación de voltaje directo al calcular los valores de las resistencias para garantizar un brillo uniforme en diferentes lotes de producción.
• Gestión Térmica:Aunque la potencia es baja, asegure un área de cobre de PCB adecuada o vías térmicas si opera a altas temperaturas ambiente o cerca de la corriente máxima para gestionar la temperatura de la unión y mantener la salida de luz y la vida útil.
• Protección ESD:Incorpore diodos de protección ESD en líneas sensibles si el LED está en una ubicación expuesta (ej., un indicador de panel).
• Diseño Óptico:El amplio ángulo de visión de 140 grados puede requerir guías de luz o difusores si se necesita un haz más enfocado. Para una visibilidad óptima, considere la relación de contraste con el fondo.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El LED 17-21 ofrece ventajas específicas en su categoría:

• vs. LED SMD más grandes (ej., 3528, 5050):El 17-21 proporciona una huella significativamente más pequeña, permitiendo diseños ultra-miniaturizados. La compensación es generalmente una salida de luz máxima y manejo de potencia más bajos.
• vs. LED con Patillas:Elimina la necesidad de montaje a través de orificios, permitiendo un montaje completamente automatizado, reduciendo el tamaño de la placa y mejorando la robustez mecánica al eliminar las patillas dobladas.
• vs. Otros LED Amarillos:El uso de tecnología AlGaInP generalmente ofrece una mayor eficiencia luminosa y mejor saturación de color para colores amarillos y ámbar en comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP sobre GaP.
• Diferenciadores Clave:Su combinación de una huella muy pequeña de 1.6x0.8mm, un amplio ángulo de visión de 140 grados, cumplimiento con estándares libres de halógenos y otras normativas ambientales, y una clasificación detallada para consistencia de color e intensidad.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Qué valor de resistencia debo usar con una fuente de 5V?

R: Usando el VF máximo de 2.35V (del Grupo 2) y un IF objetivo de 20mA por seguridad: R = (Valimentación - VF) / IF = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 Ohmios. Use el valor estándar más cercano (ej., 130 o 150 Ohmios). Siempre verifique la corriente real en el circuito.

P2: ¿Puedo accionar este LED a 30mA para mayor brillo?

R: No. El Valor Máximo Absoluto para la corriente directa continua (IF) es de 25mA. Operar a 30mA excede esta especificación, lo que reducirá la fiabilidad y la vida útil, y puede causar una falla inmediata debido al sobrecalentamiento.

P3: El ángulo de visión es de 140 grados. ¿Cómo obtengo un haz más enfocado?

R: Necesitaría usar un componente óptico externo, como una lente colocada sobre el LED. El paquete nativo emite un patrón amplio y lambertiano.

P4: Mi sistema de inspección óptica automatizada (AOI) tiene problemas con la marca del cátodo. ¿Hay una forma recomendada de identificar la polaridad en el PCB?

R: Sí. La huella del PCB debe incluir una serigrafía o característica de cobre que coincida con la marca del cátodo del paquete. Asegúrese de que el sistema de visión de la máquina pick-and-place esté programado para reconocer esta asimetría. Consulte el dibujo de dimensiones del paquete para la ubicación exacta de la marca.

P5: ¿Necesito secar los componentes si la bolsa ha estado abierta durante 10 días?

R: Sí. La especificación establece una "vida útil en planta" de 168 horas (7 días) después de abrir la bolsa barrera de humedad. Dado que 10 días (240 horas) excede esto, debe realizar el tratamiento de secado (60±5°C durante 24 horas) antes de someter los LED a soldadura por reflujo para prevenir daños relacionados con la humedad.

11. Caso Práctico de Aplicación

Escenario: Diseño de un panel de indicadores de múltiples estados compacto para un dispositivo médico portátil.

Requisitos:El dispositivo necesita 6 indicadores de estado independientes (Encendido, Batería Baja, Bluetooth, Error, Modo A, Modo B) en un espacio muy limitado en el panel frontal. Los indicadores deben ser claramente visibles en varias condiciones de iluminación, consumir energía mínima y resistir la limpieza con desinfectantes.

Implementación del Diseño:

1. Selección de Componentes:Se elige el LED 17-21 amarillo brillante para todos los indicadores debido a su pequeño tamaño (permitiendo que 6 LED quepan en fila con espaciado), buen brillo y amplio ángulo de visión que asegura visibilidad desde diferentes ángulos.
2. Diseño del Circuito:Se usa un bus común de 3.3V. Usando el VF típico de 2.0V e IF=15mA (para un equilibrio entre brillo y ahorro de energía), se calcula la resistencia limitadora: R = (3.3V - 2.0V) / 0.015A ≈ 87 Ohmios. Se selecciona una resistencia de 91 Ohmios, tolerancia 1% para cada LED para garantizar un brillo uniforme.
3. Diseño del PCB:Los LED se colocan con un espaciado de 3mm. La huella del PCB se diseña según el diseño de almohadillas recomendado en la hoja de datos, con un punto de serigrafía claro junto a la almohadilla del cátodo. Se omite un pequeño relleno de tierra alrededor de los LED para simplificar la soldadura y la limpieza.
4. Diseño del Panel:El panel frontal tiene aperturas de 1.2mm de diámetro alineadas con cada LED. Se coloca una película difusora blanca lechosa delgada detrás del panel para suavizar el punto caliente del LED y crear un punto iluminado uniforme.
5. Control por Software:El microcontrolador acciona cada LED a través de un pin GPIO configurado como salida de drenador abierto con pull-up interno deshabilitado, hundiendo corriente a través del par LED/resistencia a tierra.
6. Resultado:Un panel de indicadores limpio y de aspecto profesional que cumple con todos los requisitos de tamaño, visibilidad y fiabilidad. La clasificación consistente (especificando CAT=P1 o superior, HUE=D4) en la lista de materiales garantiza que todas las unidades tengan color y brillo uniformes.

12. Introducción al Principio Técnico

El LED 17-21 se basa en material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio (AlGaInP) crecido sobre un sustrato. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el voltaje de encendido del diodo (aproximadamente 1.8V), los electrones y huecos se inyectan en la región activa desde las capas tipo n y tipo p, respectivamente. Estos portadores de carga se recombinan radiativamente, liberando energía en forma de fotones. La composición específica de la aleación AlGaInP determina la energía de la banda prohibida, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida. Para el amarillo brillante, la longitud de onda pico se diseña para ser alrededor de 591 nm. La resina epoxi transparente encapsulante protege el chip semiconductor, actúa como una lente para dar forma a la salida de luz (contribuyendo al ángulo de visión de 140 grados) y puede contener fósforos o tintes, aunque para este tipo monocromático, es probable que no esté modificada para preservar la pureza del color.

13. Tendencias y Evolución de la Industria

El mercado para LED SMD miniaturas como el 17-21 continúa evolucionando. Las tendencias clave que influyen en este segmento de producto incluyen:

• Mayor Eficiencia:Las mejoras continuas en ciencia de materiales y diseño de chips apuntan a ofrecer una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por unidad de potencia eléctrica) desde el mismo tamaño de paquete o más pequeño.
• Fiabilidad Mejorada:Las demandas de aplicaciones automotrices e industriales están impulsando mejoras en el rendimiento a alta temperatura, resistencia a la humedad y longevidad.
• Clasificación de Color Más Estrecha:Las aplicaciones que requieren coincidencia de color precisa, como indicadores multi-LED o arreglos de retroiluminación, están presionando a los fabricantes hacia tolerancias de clasificación más estrechas para la longitud de onda dominante y la intensidad luminosa.
• Integración:Una tendencia hacia la integración de múltiples chips LED, resistencias limitadoras de corriente o incluso ICs de control en un solo módulo de paquete para simplificar el diseño del circuito del usuario final y ahorrar espacio en la placa.
• Cumplimiento Ambiental:Regulaciones como RoHS y REACH se están volviendo más estrictas y globales, haciendo que la declaración completa de materiales y el cumplimiento libre de halógenos sean expectativas estándar, no diferenciadores.

Dispositivos como el 17-21 representan una solución madura y optimizada para necesidades básicas de indicación, con futuras iteraciones probablemente centrándose en las tendencias anteriores en lugar de cambios radicales en el factor de forma para esta clase ultra-miniatura.