Hoja de Datos del LED SMD 91-21SURC/S530-A6/TR7 - 2.0x1.25x1.1mm - 2.0V - 60mW - Rojo Brillante - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas de un LED de montaje superficial (SMD) identificado por el número de pieza 91-21SURC/S530-A6/TR7. Este componente es un LED monocromático de color rojo brillante, diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren miniaturización, fiabilidad y montaje eficiente.

La ventaja principal de este LED radica en su encapsulado compacto estándar EIA, que mide aproximadamente 2.0mm x 1.25mm x 1.1mm. Esta pequeña huella permite reducciones significativas en el tamaño de la placa de circuito impreso (PCB), posibilita una mayor densidad de componentes, reduce el espacio de almacenamiento requerido y, en última instancia, contribuye al desarrollo de equipos finales más pequeños. Su bajo peso lo convierte además en una opción ideal para aplicaciones miniaturizadas y portátiles. Además, el encapsulado es totalmente compatible con equipos automáticos de pick-and-place, garantizando una alta precisión de colocación y consistencia en entornos de fabricación de alto volumen.

El producto cumple con las principales directivas medioambientales y de seguridad. Se fabrica como un componente sin plomo (Pb-free). El producto en sí se mantiene dentro de las especificaciones de la versión compatible con RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas). 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 suma por debajo de 1500 ppm.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los límites absolutos máximos definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estos valores no son para operación continua.

• Tensión Inversa (V_R):5V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Corriente Directa Continua (I_F):25 mA. Esta es la corriente máxima en DC recomendada para una operación confiable a largo plazo.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):60 mA. Esta corriente puede aplicarse en condiciones de pulso con un ciclo de trabajo de 1/10 a 1 kHz.
• Disipación de Potencia (P_d):60 mW. Esta es la potencia máxima que el encapsulado puede disipar a una temperatura ambiente (T_a) de 25°C. Puede ser necesario reducir la potencia a temperaturas más altas.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C. El dispositivo está diseñado para funcionar dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +100°C.
• Descarga Electroestática (ESD) Modelo Cuerpo Humano (HBM):2000V. Se deben seguir los procedimientos adecuados de manipulación ESD.
• Temperatura de Soldadura: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 exceder los 350°C durante un máximo de 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas

Las características electro-ópticas se miden en una condición de prueba estándar de temperatura ambiente de 25°C y una corriente directa de 20 mA, salvo que se indique lo contrario. Estos parámetros definen la salida de luz y el rendimiento eléctrico.

• Intensidad Luminosa (I_v):El valor típico es 1232 mcd (mililumen), con un mínimo de 802 mcd. Esto indica una salida muy brillante para su tamaño.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):25 grados (típico). Este es un ángulo de visión relativamente estrecho, que concentra la salida de luz en un haz dirigido hacia adelante.
• Longitud de Onda de Pico (λ_p):632 nm (típico). Esta es la longitud de onda a la que la distribución espectral de potencia es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):624 nm (típico). Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, que define el color como rojo brillante.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):20 nm (típico). Mide el ancho del espectro emitido a la mitad de la intensidad máxima (FWHM).
• Tensión Directa (V_F):2.0V (típico), con un rango de 1.7V (mín) a 2.4V (máx) a 20 mA. Es obligatorio un resistor limitador de corriente externo para prevenir la fuga térmica, ya que la V_Fdel LED tiene un coeficiente de temperatura negativo.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo de 10 µA a una tensión inversa de 5V.

2.3 Selección y Clasificación del Dispositivo

El LED utiliza un material de chip AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio) para producir su color rojo brillante. La lente de resina es transparente, lo que maximiza la salida de luz y preserva la pureza del color. La hoja de datos indica la existencia de un sistema de clasificación (binning) para parámetros clave, aunque los detalles específicos de los códigos de clasificación no se proporcionan en el extracto. Típicamente, estos sistemas implican clasificación para:

• Intensidad Luminosa (CAT):Agrupa los LED según su salida de luz medida.
• Longitud de Onda Dominante / Tono (HUE):Agrupa los LED según su punto de color preciso.
• Tensión Directa (REF):Agrupa los LED según su V_F characteristics.

Esta clasificación permite a los diseñadores seleccionar LED con un rendimiento muy similar para aplicaciones que requieren consistencia, como matrices de retroiluminación o grupos de indicadores de estado.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque los gráficos específicos no se detallan en el texto, las curvas típicas de características electro-ópticas para un LED de este tipo incluirían:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (I_vvs. I_F):Esta curva muestra cómo aumenta la salida de luz con la corriente, típicamente de forma sub-lineal a corrientes más altas debido al calentamiento y la caída de eficiencia.
• Tensión Directa vs. Corriente Directa (V_Fvs. I_F):Esta es la curva I-V del diodo, que muestra la relación exponencial. Es crucial para diseñar el circuito de excitación.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente (I_vvs. T_a):Esta curva demuestra el efecto de extinción térmica, donde la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Comprender esto es clave para la gestión térmica en aplicaciones de alta potencia o alta temperatura ambiente.
• Distribución Espectral de Potencia:Un gráfico que muestra la intensidad de la luz emitida a través de diferentes longitudes de onda, centrado alrededor de 632 nm con un ancho de banda de ~20 nm.

4. Información Mecánica y del Encapsulado

4.1 Dimensiones del Contorno del Encapsulado

El LED está alojado en un encapsulado SMD estándar. Las dimensiones clave (típicas, en mm, tolerancia ±0.1 salvo que se indique) incluyen una longitud del cuerpo de aproximadamente 2.0 mm, un ancho de 1.25 mm y una altura de 1.1 mm. El encapsulado incluye dos terminales de ánodo/cátodo para soldar. Un indicador de polaridad (probablemente una muesca o una marca en el encapsulado) identifica el cátodo. Se deben consultar los dibujos mecánicos detallados para el diseño preciso del patillaje en el PCB y garantizar una soldadura y alineación adecuadas.

4.2 Embalaje para Envío y Manipulación

Los componentes se suministran en formato de cinta y carrete compatible con el montaje automatizado. Se embalan en cinta de 12 mm de ancho montada en un carrete de 7 pulgadas de diámetro. Cada carrete contiene 1000 piezas. Por sensibilidad a la humedad, los carretes se sellan dentro de una bolsa de aluminio a prueba de humedad junto con un desecante. Una etiqueta en la bolsa proporciona información crítica que incluye el número de producto, número de lote, cantidad y los códigos de clasificación mencionados (CAT, HUE, REF).

5. Directrices de Soldadura, Montaje y Manipulación

5.1 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Este LED es sensible a la humedad. Antes de abrir la bolsa sellada, debe almacenarse a ≤ 30°C y ≤ 90% HR. Después de abrirla, la "vida útil en planta" (tiempo que los componentes pueden estar expuestos a las condiciones ambientales de la fábrica) es de 72 horas a ≤ 30°C y ≤ 60% HR. Las piezas no utilizadas deben resellarse en una bolsa a prueba de humedad con desecante nuevo. Si el indicador de desecante ha cambiado de color o se excede el tiempo de exposición, se requiere un tratamiento de secado a 60 ± 5°C durante 24 horas antes de soldar.

5.2 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se especifica un perfil de soldadura por reflujo sin plomo (Pb-free):

• Precalentamiento:Rampa desde ambiente a 150-200°C en 60-120 segundos (tasa máxima de rampa 3°C/seg).
• Reflujo:El tiempo por encima del líquido (217°C) debe ser de 60-150 segundos. La temperatura máxima no debe exceder los 260°C, y el tiempo dentro de los 5°C del pico debe ser un máximo de 10 segundos. El tiempo por encima de 255°C no debe exceder los 30 segundos.
• Enfriamiento:Tasa máxima de enfriamiento de 6°C/seg.

La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces en el mismo componente. No se debe aplicar estrés mecánico al LED durante el calentamiento o enfriamiento.

5.3 Soldadura Manual y Rework

Si la soldadura manual es inevitable, use un soldador con una temperatura de punta ≤ 350°C y aplique calor a cada terminal durante ≤ 3 segundos. La potencia del soldador debe ser ≤ 25W. Permita un intervalo de enfriamiento de al menos 2 segundos entre soldar cada terminal. Se desaconseja encarecidamente el rework. Si es absolutamente necesario, se debe usar un soldador de doble punta especializado diseñado para componentes SMD para calentar ambos terminales simultáneamente y levantar la pieza sin dañar las almohadillas del PCB o el componente. Se debe verificar el impacto del rework en el rendimiento del LED.

6. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

6.1 Aplicaciones Típicas

Este LED SMD compacto y de alta luminosidad es adecuado para una amplia gama de aplicaciones, que incluyen:

• Pequeños indicadores de estado en equipos de consumo e industriales para interiores.
• Retroiluminación plana para paneles LCD, interruptores de membrana y símbolos.
• Indicadores y retroiluminación en equipos de automatización de oficinas (impresoras, escáneres).
• Indicadores en dispositivos alimentados por batería (por ejemplo, herramientas portátiles, dispositivos médicos).
• Luces indicadoras en equipos de audio/vídeo.
• Retroiluminación para cuadros de mandos automotrices (indicadores secundarios) e interruptores de control.
• Indicadores en equipos de telecomunicaciones (teléfonos, máquinas de fax).

6.2 Consideraciones de Diseño Críticas

• Limitación de Corriente:Es OBLIGATORIO un resistor en serie externo para establecer la corriente directa. El circuito de excitación debe diseñarse para evitar picos de corriente o exceder los límites absolutos máximos.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegurar una buena vía térmica a través de las almohadillas del PCB es importante para mantener la intensidad luminosa y la fiabilidad a largo plazo, especialmente en altas temperaturas ambientales o cuando se excita cerca de la corriente máxima.
• Protección ESD:Implemente protección ESD adecuada en las líneas de entrada y siga los procedimientos de manipulación correctos durante el montaje.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 25 grados proporciona un haz dirigido. Para una iluminación más amplia, pueden requerirse ópticas secundarias (difusores, guías de luz).

7. Fiabilidad y Garantía de Calidad

El producto se somete a una batería completa de pruebas de fiabilidad realizadas con un nivel de confianza del 90% y un LTPD (Porcentaje Defectuoso Tolerado por Lote) del 10%. Los elementos clave de prueba incluyen:

• Resistencia a la Soldadura por Reflujo (260°C/10s).
• Choque Térmico (-10°C a +100°C).
• Ciclos de Temperatura (-40°C a +100°C).
• Almacenamiento en Alta Temperatura/Alta Humedad (85°C/85% HR, 1000 hrs con polarización).
• Almacenamiento en Alta y Baja Temperatura.
• Prueba de Vida en Operación DC (1000 hrs a 20 mA).

Estas pruebas validan la robustez del LED bajo diversas tensiones ambientales y operativas, asegurando que cumple con los estándares de la industria para calidad y durabilidad en productos finales.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con las tecnologías de LED de orificio pasante más antiguas, este LED SMD ofrece ventajas significativas: una huella drásticamente más pequeña, idoneidad para montaje automatizado de alta velocidad y mejor rendimiento térmico debido al montaje directo en el PCB. Dentro de la categoría de LED SMD, sus diferenciadores clave son su combinación específica de intensidad luminosa muy alta (1232 mcd típ.) desde un diminuto encapsulado de 2.0mm, un color rojo brillante bien definido gracias a la tecnología AlGaInP, y un cumplimiento integral con estándares medioambientales (RoHS, REACH, Libre de Halógenos). El ángulo de visión estrecho lo hace superior para aplicaciones que requieren un haz dirigido en lugar de una emisión omnidireccional.

9. Preguntas Frecuentes (FAQ)

9.1 ¿Qué valor de resistencia debo usar para alimentar este LED a 20 mA desde una fuente de 5V?

Usando la Ley de Ohm: R = (V_fuente- V_F) / I_F. Con una V_Ftípica de 2.0V, R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. Para tener en cuenta la V_Fmáxima (2.4V) y asegurar que la corriente no exceda los 25 mA, calcule para el peor caso: R_mín= (5V - 1.7V) / 0.025A = 132 Ω. Una resistencia estándar de 150 Ω es un buen punto de partida, proporcionando aproximadamente 20 mA con un LED típico. Siempre verifique la corriente real en el circuito.

9.2 ¿Puedo usar PWM (Modulación por Ancho de Pulso) para atenuar este LED?

Sí, el PWM es un método efectivo para atenuar LED. La corriente directa durante el pulso "encendido" no debe exceder la clasificación de corriente directa de pico (60 mA a ciclo de trabajo 1/10, 1 kHz). Para la atenuación, asegúrese de que la frecuencia PWM sea lo suficientemente alta (típicamente >100 Hz) para evitar parpadeo visible.

9.3 ¿Por qué el procedimiento de almacenamiento y manipulación es tan estricto?

El encapsulado de resina plástica puede absorber humedad del aire. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede expandirse rápidamente, causando deslaminación interna o "efecto palomita de maíz", lo que agrieta el encapsulado y destruye el LED. El nivel de sensibilidad a la humedad (MSL) y los procedimientos de secado previenen este modo de fallo.

10. Principio de Funcionamiento y Tecnología

Este LED se basa en la tecnología de semiconductores AlGaInP. Cuando se aplica una tensión directa que excede el potencial de la unión del diodo, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan. En los materiales AlGaInP, esta recombinación libera energía principalmente en forma de fotones en la región roja a ámbar del espectro visible. La composición específica de la aleación de Aluminio, Galio, Indio y Fósforo determina la energía precisa del bandgap y, por lo tanto, la longitud de onda dominante de la luz emitida, que en este caso es rojo brillante. La lente de resina epoxi transparente encapsula el chip, proporciona protección mecánica y da forma al haz de salida de luz.