Hoja de Datos del LED SMD 12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2C - Paquete 2.0x1.25x0.8mm - Voltaje 2.7-3.4V - Potencia 40mW - Blanco Puro - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2C es un LED de montaje superficial compacto, diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren una iluminación fiable y de bajo perfil. Este componente representa un avance significativo respecto a los LEDs tradicionales con patillas, permitiendo una miniaturización sustancial y mejoras de eficiencia en el diseño del producto final.

1.1 Ventajas Principales y Posicionamiento del Producto

La ventaja principal de este LED es su huella extremadamente pequeña. Las dimensiones del paquete permiten una mayor densidad de componentes en las placas de circuito impreso (PCB), contribuyendo directamente a reducir el tamaño de la placa y, en consecuencia, del equipo final. Su naturaleza ligera lo hace especialmente adecuado para aplicaciones portátiles y miniaturizadas donde el peso y el espacio son limitaciones críticas. El producto se posiciona como una solución versátil y de propósito general para indicadores e iluminación de fondo, cumpliendo con las principales normas ambientales y de seguridad, incluyendo RoHS, REACH y requisitos libres de halógenos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Mercado Objetivo y Aplicaciones

Este LED está diseñado para una amplia gama de aplicaciones en los sectores de electrónica de consumo, automoción y telecomunicaciones. Las áreas de aplicación clave incluyen la iluminación de fondo de cuadros de instrumentos, interruptores y símbolos; funciones de indicador e iluminación de fondo en dispositivos de telecomunicaciones como teléfonos y faxes; e iluminación de fondo plana general para paneles LCD. Su compatibilidad con equipos de colocación automática y procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo/fase de vapor lo hace ideal para fabricación en gran volumen.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

Una comprensión exhaustiva de los parámetros eléctricos y ópticos es esencial para un diseño de circuito fiable y para garantizar un rendimiento a largo plazo.

2.1 Especificaciones Máximas Absolutas

Estas especificaciones definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No están destinadas para operación normal.

• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar una ruptura inmediata de la unión.
• Corriente Directa (I_F):10 mA (Continua).
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100 mA (Ciclo de Trabajo 1/10 @ 1 kHz). Esto permite pulsos breves de corriente más alta, útiles para multiplexación o para lograr un brillo instantáneo mayor.
• Disipación de Potencia (P_d):40 mW. Esta es la potencia máxima que el paquete puede disipar como calor sin exceder sus límites térmicos.
• Descarga Electroestática (ESD):Modelo de Cuerpo Humano (HBM) 150 V. Esto indica una sensibilidad moderada a la ESD, lo que requiere procedimientos de manejo adecuados en un entorno protegido contra ESD.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C. Este amplio rango es adecuado para entornos automotrices e industriales.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +90°C.

2.2 Características Electro-Ópticas (T_a= 25°C)

Estos parámetros se miden bajo condiciones de prueba estándar y definen el rendimiento del dispositivo.

• Intensidad Luminosa (I_v):45.0 mcd (Mín), 112.0 mcd (Máx) a I_F= 5 mA. El valor típico no se especifica, lo que indica que el rendimiento se gestiona a través del sistema de clasificación (binning).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):110 grados (Típico). Este amplio ángulo de visión es característico de un paquete de resina amarilla difusa, proporcionando una distribución de luz amplia y uniforme.
• Voltaje Directo (V_F):2.70 V (Mín), 3.40 V (Máx) a I_F= 5 mA. La tolerancia ajustada de ±0.05V por bin garantiza una caída de voltaje consistente entre lotes de producción.
• Corriente Inversa (I_R):50 μA (Máx) a V_R= 5 V. Este parámetro es solo para fines de prueba; el dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto se clasifica en bins según parámetros clave de rendimiento para garantizar consistencia para el usuario final. Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs con características muy agrupadas para una apariencia uniforme en una matriz.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LEDs se clasifican en cuatro bins (P1, P2, Q1, Q2) según la intensidad luminosa medida a 5 mA. Los bins van desde un mínimo de 45.0 mcd (P1) hasta un máximo de 112.0 mcd (Q2). Se aplica una tolerancia de ±11% dentro de cada bin. Seleccionar de un solo bin es crucial para aplicaciones que requieren brillo uniforme.

3.2 Clasificación por Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica en siete categorías (Códigos de Bin 34 a 40), cada una abarcando 0.1V, desde 2.70-2.80V (Código 34) hasta 3.30-3.40V (Código 40). La tolerancia de ±0.05V por bin garantiza un consumo de corriente predecible cuando los LEDs se conectan en paralelo con una resistencia limitadora de corriente común.

3.3 Clasificación por Coordenadas de Cromaticidad

La luz Blanco Puro se define por coordenadas de cromaticidad en el diagrama CIE 1931. La hoja de datos especifica cuatro bins (1-4), cada uno definido por un cuadrilátero de pares de coordenadas (x, y). La tolerancia para estas coordenadas es de ±0.01. Esta clasificación garantiza la consistencia del color, lo cual es vital para aplicaciones de iluminación de fondo e indicadores donde la coincidencia de color es importante.

4. Información Mecánica y del Paquete

4.1 Dimensiones del Paquete

El LED cumple con un paquete SMD estándar con dimensiones de aproximadamente 2.0mm de longitud, 1.25mm de ancho y 0.8mm de altura (tolerancia ±0.1mm a menos que se indique lo contrario). El dibujo del paquete indica claramente la marca del cátodo, lo cual es esencial para la orientación correcta en el PCB. Se proporciona el patrón de soldadura (footprint) recomendado para garantizar una soldadura adecuada y estabilidad mecánica.

4.2 Identificación de Polaridad

La polaridad correcta es crítica. El paquete presenta una marca de cátodo distintiva. La hoja de datos incluye un diagrama detallado que muestra esta identificación. Instalar el LED con polaridad inversa impedirá que se ilumine y aplicar el voltaje inverso máximo absoluto de 5V podría dañar el dispositivo.

5. Directrices de Soldadura y Montaje

El cumplimiento de estas directrices es obligatorio para prevenir daños térmicos o mecánicos durante el proceso de montaje.

5.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El componente es compatible con procesos de soldadura por reflujo sin plomo (Pb-free). El perfil de temperatura especificado es crítico:

• Precalentamiento:150-200°C durante 60-120 segundos.
• Tiempo por Encima del Líquidus (217°C):60-150 segundos.
• Temperatura de Pico:260°C máximo, mantenida no más 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.

La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces en el mismo componente.

5.2 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 por terminal no debe exceder los 3 segundos. Se recomienda un soldador de baja capacidad (≤25W). Se debe observar un intervalo mínimo de 2 segundos entre soldar cada terminal para permitir el enfriamiento.

5.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LEDs se empaquetan en bolsas barrera resistentes a la humedad con desecante.

• Antes de Abrir:Almacenar a ≤30°C y ≤90% de Humedad Relativa (HR).
• Después de Abrir (Vida Útil en Planta):168 horas (7 días) a ≤30°C y ≤60% HR.
• Secado (Baking):Si se excede la vida útil en planta o el desecante indica ingreso de humedad, secar a 60 ±5°C durante 24 horas antes de usar.

No abra la bolsa a prueba de humedad hasta que los componentes estén listos para el montaje.

6. Información de Embalaje y Pedido

6.1 Embalaje Estándar

Los LEDs se suministran en cinta portadora de 8mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro. Cada carrete contiene 2000 piezas. Las dimensiones de la cinta portadora y del carrete se especifican en la hoja de datos para facilitar el manejo automatizado y la configuración de máquinas pick-and-place.

6.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene información crítica para trazabilidad y verificación:

• CPN:Número de Producto del Cliente.
• P/N:Número de Producto del Fabricante (ej., 12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2C).
• QTY:Cantidad de Empaque.
• CAT:Rango de Intensidad Luminosa (Código de Bin: P1, P2, Q1, Q2).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidad y Rango de Longitud de Onda Dominante (Código de Bin: 1, 2, 3, 4).
• REF:Rango de Voltaje Directo (Código de Bin: 34 a 40).
• LOT No:Número de Lote de Fabricación para trazabilidad.

7. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

7.1 La Limitación de Corriente es Obligatoria

Los LEDs son dispositivos controlados por corriente.Se requiere absolutamente una resistencia limitadora de corriente externa.El voltaje directo tiene un coeficiente de temperatura negativo y una dispersión de fabricación (como se ve en el binning). Un ligero aumento en el voltaje de alimentación o una disminución en V_Fdebido a la temperatura puede causar un gran aumento, potencialmente destructivo, en la corriente directa si no se usa una resistencia en serie. El valor de la resistencia (R) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_supply- V_F) / I_F, donde I_Fes la corriente de operación deseada (ej., 5mA).

7.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja (40mW máx.), un diseño térmico adecuado en el PCB sigue siendo importante para la longevidad, especialmente en aplicaciones con alta temperatura ambiente. Asegúrese de que la almohadilla de cobre del PCB conectada a la vía térmica del LED (a menudo el cátodo) tenga un tamaño suficiente para actuar como disipador de calor y esté conectada a planos de cobre más grandes si es posible.

7.3 Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

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Con una clasificación ESD de 150V (HBM), estos dispositivos son sensibles. Implemente medidas de control ESD durante todo el manejo, almacenamiento y montaje. Esto incluye el uso de estaciones de trabajo conectadas a tierra, pulseras antiestáticas y contenedores conductores.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con LEDs más grandes de orificio pasante, el 12-21C ofrece una reducción drástica en tamaño y peso, permitiendo diseños modernos miniaturizados. Su amplio ángulo de visión de 110 grados, proporcionado por la resina amarilla difusa, ofrece una emisión de luz más uniforme en comparación con paquetes de resina transparente con haces más estrechos, lo que lo hace superior para iluminación de área y retroiluminación. El sistema integral de clasificación (binning) para intensidad, voltaje y color proporciona un nivel de consistencia que es esencial para aplicaciones profesionales donde la uniformidad visual es primordial, diferenciándolo de los LEDs comerciales no clasificados o clasificados de manera laxa.

9. Preguntas Frecuentes (FAQ)

9.1 ¿Puedo alimentar este LED sin una resistencia limitadora de corriente?

No.Esto se advierte explícitamente en la sección "Precauciones de Uso". El LED es altamente sensible a los cambios de voltaje. Operarlo directamente desde una fuente de voltaje, incluso una regulada, es muy probable que cause una falla inmediata debido a sobrecorriente.

9.2 ¿Cuál es la diferencia entre los bins P1, Q2, etc.?

Estos son bins de intensidad luminosa. P1 representa el grupo de brillo más bajo (45.0-57.0 mcd), y Q2 representa el más alto (90.0-112.0 mcd) cuando se prueba a 5mA. Para una apariencia consistente en una matriz, todos los LEDs deben ser del mismo bin de intensidad.

9.3 ¿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, y exceder dos ciclos puede comprometer las uniones de alambre internas o la resina epoxi.

9.4 La bolsa ha estado abierta una semana. ¿Puedo seguir usando los LEDs?

Posiblemente, pero requieren secado (baking) primero. La vida útil en planta después de abrir es de 168 horas (7 días) bajo las condiciones especificadas. Si se excede este tiempo, debe realizar el procedimiento de secado (60 ±5°C durante 24 horas) para expulsar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" o la delaminación durante la soldadura posterior.

10. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando un panel de interruptores de membrana con retroiluminación.Un diseñador necesita 20 LEDs blancos para una retroiluminación uniforme de iconos. Debería:

1. Seleccionar Bin:Elegir todos los LEDs del mismo bin de Intensidad Luminosa (ej., Q1) y bin de Cromaticidad (ej., 2) para garantizar brillo y color uniformes.
2. Calcular Resistencia:Usando una alimentación de 5V y un V_Fnominal de 3.0V (del Bin 36), objetivo I_F= 5mA. R = (5V - 3.0V) / 0.005A = 400Ω. Una resistencia estándar de 390Ω o 430Ω sería adecuada.
3. Diseño del PCB:Usar el patrón de soldadura recomendado de la hoja de datos. Conectar la almohadilla del cátodo a un área de cobre ligeramente más grande para una pequeña disipación de calor.
4. Montaje:Mantener los componentes en la bolsa sellada hasta que estén listos. Usar el perfil de reflujo sin plomo especificado. Evitar la soldadura manual si es posible.
5. Pruebas:Verificar el voltaje directo y la salida de luz de una muestra del lote para confirmar que se alinea con el bin seleccionado.

Este proceso garantiza un resultado fiable y de grado profesional.

11. Principio de Funcionamiento

El LED 12-21C se basa en un chip semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio). Cuando se aplica un voltaje directo que excede el potencial de unión del diodo (V_F), los electrones y huecos se inyectan en la región activa del semiconductor. Su recombinación libera energía en forma de fotones, un proceso llamado electroluminiscencia. La composición específica de las capas de InGaN determina la longitud de onda de la luz emitida, produciendo el espectro "Blanco Puro" especificado. La resina encapsulante amarilla difusa sirve para proteger el chip, dar forma a la salida de luz en un amplio ángulo de visión y puede contener fósforos (aunque no se indica explícitamente para este tipo "Blanco Puro", es común que los LEDs blancos usen un chip azul con fósforo amarillo).

12. Tendencias y Contexto de la Industria

El 12-21C ejemplifica tendencias clave en la tecnología LED: miniaturización implacable, mayor eficiencia (mayor intensidad luminosa desde un paquete pequeño) y mejoras en la fabricabilidad a través del empaquetado SMD y el suministro en cinta y carrete. El enfoque en el cumplimiento ambiental (RoHS, Libre de Halógenos) refleja demandas más amplias de la industria y la regulación. El detallado sistema de clasificación (binning) resalta la necesidad del mercado de un rendimiento predecible y consistente en la electrónica producida en masa. La evolución futura en esta categoría de producto probablemente se centrará en aumentar aún más la eficacia luminosa (más luz por mA), mejorar el índice de reproducción cromática (IRC) para LEDs blancos, y quizás integrar circuitos de control o múltiples chips en paquetes de tamaño similar para soluciones de iluminación más inteligentes y funcionales.