Hoja de Datos del LED SMD 17-21/R6C-AN2Q1B/3T - Rojo Brillante - 20mA - 2.35V Máx. - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED de montaje superficial (SMD) que emite luz de color Rojo Brillante. El componente utiliza un chip de AlGaInP encapsulado en una resina transparente. Su compacto encapsulado SMD ofrece ventajas significativas para el diseño electrónico moderno, permitiendo una mayor densidad en la placa de circuito impreso y contribuyendo a la miniaturización del equipo final.

1.1 Características y Ventajas Principales

Los principales beneficios de este LED derivan de su encapsulado y su cumplimiento normativo:

• Encapsulado Compatible con Automatización:Suministrado en cinta de 8 mm montada en una bobina de 7 pulgadas de diámetro, lo que lo hace totalmente compatible con equipos automáticos de colocación de alta velocidad.
• Compatibilidad Robusta con Procesos de Fabricación:Diseñado para soportar los procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) y por fase de vapor, garantizando una fijación fiable a las placas de circuito impreso (PCB).
• Cumplimiento Ambiental:El producto está libre de plomo (Pb-free) y cumple con la directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).
• Eficiencia en Espacio y Peso:El formato SMD es significativamente más pequeño y ligero que los LED tradicionales con patillas. Esta reducción de tamaño permite diseños de PCB más pequeños, una mayor densidad de componentes, menores requisitos de almacenamiento y, en última instancia, productos finales más compactos.

1.2 Aplicaciones Destinadas

Este LED es adecuado para una variedad de aplicaciones que requieren una fuente de luz roja indicadora o de retroiluminación compacta y fiable. Los casos de uso típicos incluyen:

• Equipos de Telecomunicaciones:Indicadores de estado y retroiluminación de teclados en teléfonos y máquinas de fax.
• Electrónica de Consumo:Retroiluminación plana para pantallas de cristal líquido (LCD), retroiluminación para interruptores y símbolos en paneles de control.
• Indicación de Propósito General:Cualquier aplicación que requiera una fuente de luz roja brillante y eficiente con una huella mínima.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis detallado y objetivo de las especificaciones eléctricas, ópticas y térmicas del LED. Todos los datos se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C, salvo que se indique lo contrario.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites y deben evitarse en el diseño del circuito.

• Tensión Inversa (V_R):5V. Superar esta tensión en sentido inverso puede causar la ruptura de la unión.
• Corriente Directa Continua (I_F):25mA. La máxima corriente continua que puede aplicarse de forma continua.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):60mA. Esto solo es permisible en condiciones de pulsos con un ciclo de trabajo de 1/10 a 1kHz. Permite breves períodos de mayor brillo.
• Disipación de Potencia (P_d):60mW. La máxima potencia que el encapsulado puede disipar en forma de calor, calculada como Tensión Directa (V_F) × Corriente Directa (I_F).
• Temperatura de Funcionamiento y Almacenamiento:-40°C a +85°C (funcionamiento), -40°C a +90°C (almacenamiento).
• Descarga Electroestática (ESD):2000V (Modelo de Cuerpo Humano). Los procedimientos adecuados de manipulación ESD son esenciales durante el montaje.
• Temperatura de Soldadura:El dispositivo puede soportar soldadura por reflujo con una temperatura máxima de 260°C durante hasta 10 segundos, o soldadura manual a 350°C durante hasta 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos en condiciones de prueba estándar (I_F= 20mA).

• Intensidad Luminosa (I_v):Varía desde un mínimo de 36.0 mcd (milcandelas) hasta un máximo de 90.0 mcd, con una tolerancia típica de ±11%. Esto define el brillo percibido del LED.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):Un ángulo típicamente amplio de 140 grados. Este es el ángulo en el que la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad a 0 grados (en el eje).
• Longitud de Onda de Pico (λ_p):Típicamente 632 nm. Esta es la longitud de onda en la que la distribución espectral de potencia es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Especificada entre 617.5 nm y 633.5 nm. Esta longitud de onda corresponde al color percibido de la luz y es más relevante para la definición del color que la longitud de onda de pico.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):Típicamente 20 nm. Esto indica la pureza espectral; un ancho de banda más pequeño significa un color más monocromático.
• Tensión Directa (V_F):Varía de 1.75V a 2.35V a 20mA, con una tolerancia de ±0.1V. Esta es la caída de tensión a través del LED cuando está en funcionamiento.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo de 10 μA con una polarización inversa de 5V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican en grupos de rendimiento (bins). El número de pieza 17-21/R6C-AN2Q1B/3T contiene códigos de bin para parámetros clave.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa (Código: N2, P1, P2, Q1)

Los LED se agrupan según su intensidad luminosa medida a 20mA. El código de bin en el número de pieza (ej., Q1) especifica el rango de intensidad garantizado para esa unidad específica.

• Bin N2:36.0 – 45.0 mcd
• Bin P1:45.0 – 57.0 mcd
• Bin P2:57.0 – 72.0 mcd
• Bin Q1:72.0 – 90.0 mcd

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante (Código: E4, E5, E6, E7)

Los LED se clasifican en grupos (A) y bins según su longitud de onda dominante, que define el tono preciso del rojo.

• Bin E4:617.5 – 621.5 nm
• Bin E5:621.5 – 625.5 nm
• Bin E6:625.5 – 629.5 nm
• Bin E7:629.5 – 633.5 nm

3.3 Clasificación por Tensión Directa (Código: 0, 1, 2)

Los LED se agrupan (B) y clasifican por su caída de tensión directa a 20mA. Esto es crítico para diseñar circuitos limitadores de corriente, especialmente cuando varios LED se conectan en paralelo.

• Bin 0:1.75 – 1.95 V
• Bin 1:1.95 – 2.15 V
• Bin 2:2.15 – 2.35 V

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varias curvas características que ilustran el comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables. Comprenderlas es clave para un diseño de circuito óptimo.

4.1 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa y Temperatura

La salida de luz es directamente proporcional a la corriente directa. Sin embargo, la relación no es perfectamente lineal, y la eficiencia puede disminuir a corrientes muy altas. Además, la intensidad luminosa disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. La curva de reducción de potencia muestra que la corriente directa máxima permisible debe reducirse cuando se opera por encima de 25°C para evitar superar el límite de disipación de potencia y garantizar la fiabilidad a largo plazo.

4.2 Tensión Directa vs. Corriente Directa

Esta curva IV muestra la relación exponencial típica de un diodo. La tensión directa aumenta con la corriente. La forma de la curva es importante para comprender la resistencia dinámica del LED y para los cálculos de gestión térmica.

4.3 Distribución Espectral y Patrón de Radiación

El gráfico de distribución espectral confirma la emisión roja con un pico alrededor de 632 nm y un ancho de banda definido. El diagrama de radiación (gráfico polar) representa visualmente el ángulo de visión de 140 grados, mostrando cómo se distribuye espacialmente la intensidad de la luz.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El LED está alojado en un encapsulado SMD compacto y estándar de la industria. El dibujo dimensionado detallado es esencial para crear la huella correcta (patrón de pistas) en el software CAD. Las notas mecánicas clave incluyen:

• Todas las tolerancias no especificadas son ±0.1mm.
• El dibujo define el tamaño del cuerpo, las dimensiones de las patillas (terminales) y el diseño recomendado de las pistas de soldadura para garantizar una soldadura adecuada y estabilidad mecánica.
• La polaridad se indica mediante el contorno del encapsulado o una marca; la orientación correcta es crucial para el funcionamiento del circuito.

6. Guías de Soldadura y Montaje

La manipulación y soldadura adecuadas son críticas para el rendimiento y la fiabilidad.

6.1 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LED se envasan en una bolsa de barrera resistente a la humedad con desecante. Para evitar el efecto "palomita" (agrietamiento del encapsulado debido a la rápida expansión del vapor durante el reflujo), los usuarios deben cumplir lo siguiente:

• No abrir la bolsa hasta que esté listo para su uso.
• Almacenar las bolsas sin abrir a ≤30°C y ≤90% HR.
• Después de abrir, la "vida útil en planta" es de 1 año a ≤30°C y ≤60% HR. Las piezas no utilizadas deben volver a sellarse.
• Si el indicador de desecante cambia de color o se excede el tiempo de almacenamiento, se requiere un secado a 60±5°C durante 24 horas antes del reflujo.

6.2 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se especifica un perfil de reflujo sin plomo:

• Precalentamiento:150–200°C durante 60–120 segundos.
• Tiempo por Encima del Líquidus (TAL):60–150 segundos por encima de 217°C.
• Temperatura Máxima:Máximo de 260°C, mantenida durante no más de 10 segundos. El tiempo por encima de 255°C no debe exceder los 30 segundos.
• Tasas de Calentamiento/Enfriamiento:Máximo 3°C/seg de calentamiento hasta el pico, máximo 6°C/seg de enfriamiento desde el pico.
• Importante:No se debe realizar el reflujo más de dos veces. Evitar el estrés mecánico sobre el LED durante el calentamiento y no deformar la PCB después de la soldadura.

6.3 Soldadura Manual y Rework

Si es necesaria la soldadura manual, utilice un soldador con una temperatura de punta ≤350°C, aplique calor a cada terminal durante ≤3 segundos, y use un soldador de potencia ≤25W. Deje un intervalo de al menos 2 segundos entre soldar cada terminal. Se desaconseja encarecidamente el rework. Si es absolutamente inevitable, se debe utilizar un soldador de doble punta especializado para calentar ambos terminales simultáneamente y evitar daños termomecánicos en las uniones de soldadura o en el chip del LED.

7. Información de Envasado y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Bobina

Los LED se suministran en cinta portadora con relieve con las dimensiones proporcionadas. Cada bobina contiene 3000 piezas. También se especifican las dimensiones de la bobina (7 pulgadas de diámetro) para la compatibilidad con los alimentadores de equipos automatizados.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta de la bobina contiene varios campos clave: Número de Pieza del Cliente (CPN), Número de Pieza del Fabricante (P/N), Cantidad de Embalaje (QTY) y los códigos de bin específicos para Intensidad Luminosa (CAT), Longitud de Onda Dominante/Tono (HUE) y Tensión Directa (REF), junto con el Número de Lote de fabricación.

8. Consideraciones de Aplicación y Diseño

8.1 Imperativo de Diseño de Circuito: Limitación de Corriente

Esta es la regla de diseño más crítica.Un LED es un dispositivo controlado por corriente. Su tensión directa tiene un coeficiente de temperatura negativo y varía de una unidad a otra (como se muestra en el binning). Por lo tanto,debeser accionado por una fuente de corriente constante o, más comúnmente, con una resistencia limitadora de corriente en serie. Conectar el LED directamente a una fuente de tensión, incluso una que coincida con su V_Fnominal, resultará en una sobrecorriente no controlada que conducirá a un fallo inmediato. El valor de la resistencia se calcula usando la Ley de Ohm: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F.

8.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja, un diseño térmico eficaz prolonga la vida útil y mantiene el brillo. Asegúrese de que las pistas de la PCB proporcionen un alivio térmico adecuado y evite colocar el LED cerca de otros componentes generadores de calor. Cumpla con la curva de reducción de corriente directa para entornos de alta temperatura.

8.3 Diseño Óptico

El amplio ángulo de visión de 140 grados hace que este LED sea adecuado para aplicaciones que requieren una iluminación amplia o visibilidad desde múltiples ángulos. Para haces enfocados, se requerirían ópticas secundarias (lentes). La resina transparente es óptima para lograr la mayor salida de luz posible.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Los principales diferenciadores de este componente son su combinación específica de material, encapsulado y rendimiento:

• Tecnología de Chip AlGaInP:Este sistema de materiales es conocido por producir LED rojos, naranjas y ámbar de alta eficiencia con excelente brillo y estabilidad de color en comparación con tecnologías más antiguas.
• Ventaja del Encapsulado SMD:En comparación con los LED de orificio pasante, ofrece los beneficios mencionados de tamaño, peso y velocidad de montaje, que son estándar para los componentes SMD modernos.
• Clasificación Detallada (Binning):La clasificación de tres parámetros (intensidad, longitud de onda, tensión) permite a los diseñadores seleccionar piezas para aplicaciones que requieren una consistencia estricta en brillo, color o comportamiento eléctrico, reduciendo la necesidad de ajustes de circuito en la línea de producción.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Puedo alimentar este LED a 30mA para obtener más brillo?

R: No. El Valor Máximo Absoluto para la corriente directa continua es 25mA. Exceder este valor compromete la fiabilidad y puede causar daños permanentes. Para un mayor brillo, seleccione un LED de un bin de mayor intensidad luminosa (ej., Q1) o utilice operación pulsada dentro del límite de I_FP rating.

P: La hoja de datos muestra una V_Ftípica de 2.0V. ¿Por qué mi circuito necesita una alimentación de 3.3V?

R: El voltaje extra es necesario para superar la caída de tensión en la resistencia limitadora de corriente. Por ejemplo, para alimentar el LED a 20mA desde una fuente de 3.3V con una V_Fde 2.0V, necesita una resistencia: R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 Ohmios. La resistencia disipa el exceso de potencia.

P: ¿Cómo interpreto el número de pieza 17-21/R6C-AN2Q1B/3T?

R: Si bien la convención de nomenclatura completa puede ser propietaria, se pueden deducir segmentos clave: "17-21" probablemente hace referencia al estilo/tamaño del encapsulado. "R6C" puede indicar el color (Rojo) y el tipo de chip. "AN2Q1B" contiene los códigos de bin: A (Grupo de Longitud de Onda), N2 (Bin de Intensidad), Q1 (Bin de Intensidad), B (Grupo de Tensión). "3T" podría relacionarse con el embalaje en cinta o una revisión.

11. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un panel de indicadores de estado con 10 LED rojos idénticos, todos alimentados desde una línea estable de 5V. La uniformidad del brillo es importante.

Pasos de Diseño:

1. Seleccionar Bin:Elija LED del mismo bin de intensidad luminosa (ej., todos Q1: 72-90 mcd) y del mismo bin de longitud de onda dominante (ej., todos E6: 625.5-629.5 nm) para garantizar consistencia visual.
2. Calcular Resistencia en Serie:Utilice lamáxima V_Fdel bin (ej., Bin 2: 2.35V) para un diseño del peor caso, garantizando que la corriente nunca exceda los 20mA. R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 Ohmios. Use el valor estándar más cercano (130 o 150 Ohmios). Una resistencia de 150 Ohmios proporciona un margen de seguridad: I_F= (5V - 2.35V) / 150 = ~17.7mA.
3. Diseño de PCB:Coloque los LED utilizando las dimensiones del encapsulado. Conecte cada LED con su propia resistencia en serie a la línea de 5V. Evite conectar múltiples LED en paralelo con una sola resistencia, ya que ligeras variaciones de V_Fcausarán un desequilibrio significativo de corriente y brillo desigual.
4. Montaje:Siga las guías de manipulación de humedad y perfil de reflujo con precisión para garantizar la integridad de las uniones de soldadura y prevenir daños.

12. Principio de Funcionamiento

La luz se produce a través de un proceso llamado electroluminiscencia dentro del chip semiconductor de AlGaInP. Cuando se aplica una tensión directa que excede el potencial de barrera de la unión, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa desde los materiales tipo n y tipo p, respectivamente. Estos portadores de carga se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de aluminio, galio, indio y fosfuro en las capas del chip determina la energía del bandgap, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, rojo brillante.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en la tecnología LED continúa hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), una mejor reproducción cromática y una mayor densidad de potencia. Para LED SMD indicadores como este, las tendencias incluyen una mayor miniaturización (ej., encapsulados a escala de chip), una adopción más amplia de materiales de mayor rendimiento como InGaN para azul/verde y AlGaInP para rojo/naranja, y una mayor fiabilidad en condiciones ambientales adversas. La integración con la electrónica de accionamiento (ej., regulación de corriente incorporada o controladores PWM) dentro del encapsulado es también un desarrollo en curso para simplificar el diseño de circuitos del usuario final.