Hoja de Datos del LED SMD 17-215/S2C-AQ1R2B/3T - Naranja Brillante - 2.0x1.25x0.8mm - 2.35V Máx. - 60mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas del diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) 17-215/S2C-AQ1R2B/3T. Este componente es de tipo monocromático, emite una luz naranja brillante y está construido con material semiconductor de AlGaInP encapsulado en una resina transparente. Su principal ventaja de diseño es su factor de forma compacto, que permite reducciones significativas en el tamaño de la placa de circuito impreso (PCB), una mayor densidad de componentes, minimiza el espacio de almacenamiento requerido y, en última instancia, contribuye al desarrollo de equipos finales más pequeños. La naturaleza ligera del encapsulado lo convierte además en una opción ideal para aplicaciones miniaturizadas y con limitaciones de espacio.

1.1 Características Clave y Cumplimiento Normativo

El LED se suministra en cinta de 8 mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, garantizando compatibilidad con equipos estándar de ensamblaje automático pick-and-place. Está diseñado para su uso con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo y de fase vapor, facilitando su integración en líneas de fabricación modernas. El producto se fabrica como componente libre de plomo (Pb-free) y cumple con la directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS). También cumple con las regulaciones REACH de la UE y satisface los requisitos libres de halógenos, con un contenido de bromo (Br) y cloro (Cl) cada uno por debajo de 900 ppm y su total combinado por debajo de 1500 ppm.

1.2 Aplicaciones Destinadas

Este LED es adecuado para diversas funciones de indicación e iluminación de fondo. Las áreas de aplicación comunes incluyen: retroiluminación de cuadros de mandos y botoneras automotrices, indicadores de estado e iluminación de fondo de teclados en dispositivos de telecomunicaciones como teléfonos y faxes, unidades de retroiluminación plana para pantallas de cristal líquido (LCD) y uso general como indicador donde se requiera una señal naranja brillante.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

2.1 Valores Absolutos Máximos

Los valores absolutos máximos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estos valores se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C y no deben excederse bajo ninguna condición de operación. La tensión inversa máxima (VR) es de 5V. La corriente directa máxima continua (IF) es de 25 mA. Para operación pulsada, se permite una corriente directa de pico (IFP) de 60 mA bajo un ciclo de trabajo de 1/10 a 1 kHz. La disipación de potencia máxima (Pd) es de 60 mW. El dispositivo puede soportar una descarga electrostática (ESD) de 2000V según el Modelo de Cuerpo Humano (HBM). El rango de temperatura de operación (Topr) es de -40°C a +85°C, mientras que el rango de temperatura de almacenamiento (Tstg) es ligeramente más amplio, de -40°C a +90°C. Para la soldadura, el componente puede soportar perfiles de reflujo con una temperatura máxima de 260°C durante hasta 10 segundos, o soldadura manual con una temperatura de punta de 350°C durante un máximo de 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas

Las características electro-ópticas son los parámetros de rendimiento centrales, medidos a Ta=25°C y una corriente de prueba estándar de IF=20 mA. La intensidad luminosa (Iv) tiene un rango típico, con valores mínimos y máximos específicos definidos por el sistema de clasificación (binning). El ángulo de visión (2θ1/2), donde la intensidad luminosa es la mitad del valor en el eje, es típicamente de 130 grados, proporcionando un patrón de emisión amplio. La salida de luz se caracteriza por sus propiedades espectrales: la longitud de onda de pico (λp) es típicamente de 611 nm, mientras que la longitud de onda dominante (λd) varía entre 600.5 nm y 612.5 nm dependiendo del bin. El ancho de banda espectral (Δλ) es típicamente de 17 nm. La característica eléctrica se define por la tensión directa (VF), que varía de 1.75V a 2.35V. La corriente inversa (IR) se garantiza que sea de 10 μA o menos cuando se aplica una tensión inversa de 5V, teniendo en cuenta que el dispositivo no está diseñado para operar en polarización inversa.

2.3 Consideraciones Térmicas

Aunque no se detalla explícitamente en una sección separada, la gestión térmica está implícita en las especificaciones. La disipación de potencia máxima de 60 mW y el rango de temperatura de operación de hasta +85°C definen la ventana de operación térmica. Los diseñadores deben asegurarse de que la temperatura de unión no exceda su límite máximo, el cual está influenciado por el diseño del PCB, el área de cobre y las condiciones ambientales. Una disipación de calor adecuada a través de las almohadillas del PCB es esencial para mantener la fiabilidad a largo plazo y prevenir la degradación de la salida luminosa.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto se clasifica en bins según tres parámetros clave para garantizar la consistencia dentro de un lote de producción y permitir a los diseñadores seleccionar componentes que coincidan con sus requisitos específicos de tolerancia.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La intensidad luminosa se categoriza en cuatro códigos de bin: Q1, Q2, R1 y R2. El bin Q1 cubre intensidades de 72.00 mcd a 90.00 mcd. Q2 varía de 90.00 mcd a 112.00 mcd. R1 abarca de 112.00 mcd a 140.00 mcd. El bin de mayor salida, R2, incluye LEDs de 140.00 mcd a 180.00 mcd. Se aplica una tolerancia de ±11% dentro de cada bin.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

La longitud de onda dominante, que se correlaciona con el color percibido, se clasifica en cuatro códigos: D8, D9, D10 y D11. D8 cubre de 600.50 nm a 603.50 nm. D9 cubre de 603.50 nm a 606.50 nm. D10 cubre de 606.50 nm a 609.50 nm. D11 cubre de 609.50 nm a 612.50 nm. Se mantiene una tolerancia ajustada de ±1 nm dentro de cada bin.

3.3 Clasificación por Tensión Directa

La tensión directa se clasifica en tres bins para ayudar en el diseño de la regulación de corriente. El bin 0 cubre de 1.75V a 1.95V. El bin 1 cubre de 1.95V a 2.15V. El bin 2 cubre de 2.15V a 2.35V. Se especifica una tolerancia de ±0.1V para cada bin.

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 LEDs incluirían típicamente: la relación entre la corriente directa (IF) y la tensión directa (VF), mostrando la característica exponencial IV del diodo. Otra curva crucial representaría la intensidad luminosa relativa en función de la corriente directa, ilustrando cómo aumenta la salida de luz con la corriente hasta el valor máximo nominal. Un tercer gráfico importante mostraría la variación de la intensidad luminosa con la temperatura ambiente, demostrando típicamente una disminución en la salida a medida que aumenta la temperatura. Finalmente, un gráfico de distribución espectral mostraría la potencia radiante relativa en función de la longitud de onda, centrada alrededor del pico de 611 nm, con el ancho de banda de 17 nm claramente visible. Estas curvas son esenciales para que los diseñadores predigan el rendimiento en condiciones de prueba no estándar.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED está alojado en un encapsulado SMD estándar. Las dimensiones clave (en milímetros) son las siguientes, con una tolerancia general de ±0.1 mm a menos que se especifique lo contrario: La longitud total del encapsulado es de 2.0 mm. El ancho es de 1.25 mm. La altura es de 0.8 mm. El identificador del cátodo es típicamente una muesca o una marca verde en el encapsulado. El dibujo detallado incluye el espaciado de las almohadillas (por ejemplo, 1.5 mm entre centros) y recomendaciones del patrón de soldadura para garantizar una soldadura adecuada y estabilidad mecánica.

5.2 Identificación de Polaridad

La polaridad correcta es crítica para la operación. El encapsulado incorpora un marcador visual, como una esquina biselada o un punto de color, para identificar el terminal del cátodo. Los diseñadores deben alinear este marcador con la almohadilla de cátodo correspondiente en el diseño del PCB para evitar una conexión inversa, lo que podría provocar un fallo inmediato o un rendimiento degradado si se excede la tensión inversa máxima.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Para la soldadura por reflujo libre de plomo, se debe seguir un perfil de temperatura específico. La zona de precalentamiento debe aumentar desde la temperatura ambiente hasta entre 150°C y 200°C durante 60 a 120 segundos. La zona crítica de reflujo requiere que la temperatura esté por encima de 217°C (el punto de fusión de la soldadura típica libre de plomo) durante 60 a 150 segundos, con la temperatura máxima no excediendo los 260°C por más de 10 segundos. La tasa máxima de calentamiento hasta el pico debe ser de 6°C por segundo, y el tiempo por encima de 255°C debe limitarse a un máximo de 30 segundos. La tasa de enfriamiento no debe exceder los 3°C por segundo. La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces en el mismo componente.

6.2 Instrucciones para Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, se requiere extremo cuidado. La temperatura de la punta del soldador debe estar por debajo de 350°C. El tiempo de contacto para cada terminal debe limitarse a 3 segundos o menos. La potencia del soldador debe ser de 25W o menos. Se debe dejar un intervalo de al menos 2 segundos entre soldar los dos terminales para evitar una acumulación excesiva de calor. Se recomienda encarecidamente usar un soldador de doble punta para cualquier trabajo de reparación para calentar ambos terminales simultáneamente y evitar estrés mecánico.

6.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Este componente es sensible a la humedad. La bolsa hermética no debe abrirse hasta que las piezas estén listas para su uso. Después de abrirla, los LEDs no utilizados deben almacenarse en un ambiente de 30°C o menos y 60% de humedad relativa (HR) o menos. La "vida útil en planta" después de abrir la bolsa es de 168 horas (7 días). Si se excede este tiempo o si el indicador de humedad (gel de sílice) ha cambiado de color, los componentes deben secarse en un horno a 60°C ±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 Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de la Cinta y el Carrete

Los LEDs se embalan en cinta portadora con relieve de 8 mm de ancho. La cinta se enrolla en un carrete estándar de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete contiene 3000 piezas. Se proporcionan las dimensiones detalladas del carrete, incluido el diámetro del núcleo y el ancho de la brida, así como las dimensiones precisas de los alvéolos de la cinta portadora y la cinta de cubierta.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene información crítica para la trazabilidad e identificación: CPN (Número de Producto del Cliente), P/N (Número de Producto del Fabricante, ej. 17-215/S2C-AQ1R2B/3T), QTY (Cantidad Embalada), CAT (Rango/Clasificación de Intensidad Luminosa), HUE (Coordenadas de Cromaticidad & Rango/Clasificación de Longitud de Onda Dominante), REF (Rango/Clasificación de Tensión Directa) y LOT No (Número de Lote de Fabricación para trazabilidad).

7.3 Embalaje Resistente a la Humedad

El carrete se sella dentro de una bolsa de lámina de aluminio resistente a la humedad junto con un paquete desecante y una tarjeta indicadora de humedad. Este embalaje garantiza que los componentes permanezcan secos durante el envío y almacenamiento hasta el momento de su uso.

8. Recomendaciones de Diseño para la Aplicación

8.1 Limitación de Corriente y Protección

Una resistencia limitadora de corriente externa es obligatoria para una operación segura. La tensión directa del LED tiene un coeficiente de temperatura negativo y una tolerancia de fabricación. Un ligero aumento en la tensión de alimentación o una disminución en VF puede causar un gran aumento, potencialmente destructivo, en la corriente directa. El valor de la resistencia debe calcularse en función de la tensión de alimentación (Vs), la tensión directa máxima (VF_max del bin) a la corriente deseada y la corriente directa objetivo (IF, que no debe exceder los 25 mA continuos). La fórmula es R = (Vs - VF) / IF. Usar el VF mínimo para el cálculo asegura que la corriente no exceda el límite en las peores condiciones.

8.2 Consideraciones del Diseño del PCB

El patrón de soldadura en el PCB debe coincidir con la huella recomendada para garantizar la formación adecuada del filete de soldadura y la resistencia mecánica. Un área de cobre adecuada conectada a las almohadillas térmicas (si las hay) o a las trazas de ánodo/cátodo ayuda a disipar el calor. Evite colocar el LED cerca de otras fuentes de calor significativas. Asegúrese de que la marca de polaridad en la serigrafía del PCB coincida claramente con la marca del encapsulado.

8.3 Restricciones de Aplicación

Este LED de grado comercial estándar no está específicamente diseñado ni calificado para aplicaciones de alta confiabilidad donde un fallo podría provocar lesiones graves o pérdidas. Esto incluye, entre otros, sistemas militares y aeroespaciales, sistemas de seguridad automotriz (por ejemplo, airbags, frenos) y equipos médicos de soporte vital. Para tales aplicaciones, se deben adquirir componentes con las calificaciones automotrices o médicas apropiadas. Las especificaciones en este documento garantizan el rendimiento solo cuando el dispositivo se utiliza dentro de los valores absolutos máximos declarados y las condiciones de operación recomendadas.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs tradicionales con patas, este tipo SMD ofrece ventajas significativas: una huella mucho más pequeña que permite diseños de mayor densidad, idoneidad para el ensamblaje automático que reduce los costos laborales y un mejor acoplamiento térmico al PCB a través de las soldaduras. Dentro del segmento de LEDs SMD naranja, esta pieza específica se diferencia por el uso de tecnología AlGaInP, que generalmente ofrece mayor eficiencia y mejor pureza de color que tecnologías más antiguas como GaAsP para colores naranja/rojo. El amplio ángulo de visión de 130 grados lo hace adecuado para aplicaciones que requieren una amplia visibilidad, a diferencia de los LEDs de ángulo estrecho utilizados para iluminación focalizada. Su cumplimiento de las normas libres de halógenos y RoHS lo alinea con las regulaciones ambientales modernas.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda de pico y la longitud de onda dominante?

R: La longitud de onda de pico (λp) es la longitud de onda a la que la potencia óptica emitida es máxima. La longitud de onda dominante (λd) es la longitud de onda única de la luz monocromática que coincide con el color percibido de la salida del LED. Para LEDs con un espectro simétrico, a menudo están cerca, pero λd es más relevante para aplicaciones basadas en el color.

P: ¿Puedo alimentar este LED sin una resistencia limitadora de corriente si uso una fuente de tensión constante igual a su VF típica?

R: No. Esto es extremadamente peligroso y probablemente destruirá el LED. La VF tiene tolerancia y varía con la temperatura. Una fuente de tensión "constante" debe tener una impedancia de salida que limite activamente la corriente, que es efectivamente lo que hace una resistencia en serie.

P: ¿Por qué el rango de temperatura de almacenamiento es más amplio que el de operación?

R: El rango de operación considera los esfuerzos eléctricos y térmicos activos que pueden acelerar los mecanismos de fallo. El rango de almacenamiento es para componentes pasivos donde solo la estabilidad del material y la entrada de humedad son las principales preocupaciones, permitiendo una ventana de temperatura ligeramente más amplia.

P: ¿Qué sucede si excedo los 7 días de vida útil en planta después de abrir la bolsa?

R: El componente absorbe humedad del aire. Durante la soldadura por reflujo, esta humedad puede vaporizarse rápidamente, causando delaminación interna o agrietamiento ("efecto palomita"), lo que lleva a un fallo inmediato o latente. Se requiere el secado especificado para expulsar esta humedad.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un panel de indicadores de estado con brillo uniforme.Un diseñador necesita 20 indicadores naranja en un panel de control. Para garantizar uniformidad visual, debe especificar LEDs del mismo bin de intensidad luminosa (por ejemplo, todos R1) y del mismo bin de longitud de onda dominante (por ejemplo, todos D10). Planea usar una fuente de alimentación de 5V. Seleccionando el peor caso VF_max de 2.35V del bin 2 y una corriente objetivo de 20 mA, el valor de la resistencia en serie es R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 Ohmios. El valor estándar más cercano es 130 Ohmios. La potencia disipada en la resistencia es (5V-2.35V)*0.02A = 0.053W, por lo que una resistencia estándar de 1/8W (0.125W) es suficiente. El diseño del PCB debe usar el patrón de soldadura recomendado, y todos los LEDs deben colocarse en la placa y soldarse en una sola pasada de reflujo para garantizar un historial térmico consistente.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

La emisión de luz en este LED se basa en el principio de electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor hecha de Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio (AlGaInP). Cuando se aplica una tensión directa que excede el potencial de barrera de la unión, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa. Allí, los electrones se recombinan con los huecos, liberando energía. En un semiconductor de banda prohibida directa como el AlGaInP, una parte significativa de esta energía se libera como fotones (luz). La composición específica de la aleación AlGaInP determina la energía de la banda prohibida, que dicta directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida. Para el naranja brillante, la banda prohibida corresponde a fotones con una longitud de onda alrededor de 611 nm. La resina epoxi transparente que encapsula protege el chip semiconductor, proporciona soporte mecánico y da forma al haz de luz de salida.

13. Tendencias y Avances Tecnológicos

La tendencia general en los LEDs SMD es hacia una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio eléctrico), una mejor consistencia del color mediante clasificaciones (binning) más estrictas y una mayor fiabilidad en condiciones de mayor temperatura y corriente. El encapsulado continúa evolucionando para una mejor gestión térmica, permitiendo corrientes de accionamiento más altas en huellas más pequeñas. También existe una tendencia hacia opciones espectrales más amplias dentro de una sola plataforma de encapsulado. Además, la integración de electrónica de control a bordo (por ejemplo, controladores de corriente constante, controladores PWM) en los encapsulados LED es una tendencia creciente, simplificando el diseño del circuito para el usuario final. El cumplimiento ambiental, como los materiales libres de halógenos y una mayor reducción de sustancias peligrosas, sigue siendo un impulsor clave del desarrollo en toda la industria.