Hoja de Datos del LED SMD 15-215/R6C-AQ1R2L/2T - Rojo Brillante - 2.0x1.25x0.8mm - 2.0V - 0.06W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 15-215/R6C-AQ1R2L/2T es un LED de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones de PCB de alta densidad. Utiliza un chip de AlGaInP para producir una salida de luz roja brillante. Su factor de forma compacto permite un ahorro de espacio significativo en las placas de circuito, lo que lo hace ideal para dispositivos electrónicos modernos y miniaturizados donde el espacio en la placa es limitado. El componente se suministra en cinta de 8 mm montada en un carrete de 7 pulgadas de diámetro, garantizando compatibilidad con el equipo estándar de montaje automatizado pick-and-place.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las principales ventajas de este LED incluyen su tamaño excepcionalmente pequeño, construcción ligera y idoneidad para la fabricación automatizada de alto volumen. Estas características se traducen directamente en menores requisitos de almacenamiento, mayor densidad de empaquetado en los PCB y, en última instancia, el potencial para diseños de productos finales más pequeños. El dispositivo cumple con los procesos de soldadura sin plomo (Pb-free), RoHS, REACH de la UE y estándares libres de halógenos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm), lo que lo hace adecuado para mercados globales con estrictas regulaciones ambientales. Sus aplicaciones objetivo son diversas, desde retroiluminación para paneles de instrumentos, interruptores y LCDs hasta indicadores de estado en equipos de telecomunicaciones e iluminación de propósito general.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos clave definidos en la hoja de datos, cruciales para un diseño de circuito confiable.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los Valores Máximos Absolutos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estas no son condiciones de operación normal.

• Voltaje Inverso (V_R):5V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Corriente Directa (I_F):25mA DC. Esta es la corriente continua máxima recomendada para una operación confiable a largo plazo.
• Corriente Directa Pico (I_FP):60mA con un ciclo de trabajo de 1/10 y 1kHz. Esta especificación permite pulsos de corriente breves, útiles en esquemas de multiplexación, pero la corriente promedio no debe exceder I_F.
• Disipación de Potencia (P_d):60mW. Este límite considera la potencia eléctrica total convertida en calor (V_F* I_F) en la unión.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:-40°C a +85°C (operación), -40°C a +90°C (almacenamiento). Estos amplios rangos aseguran funcionalidad en entornos hostiles.
• Temperatura de Soldadura:Pico de soldadura por reflujo de 260°C durante un máximo de 10 segundos; soldadura manual a 350°C durante un máximo de 3 segundos por terminal.
• Sensibilidad a ESD:Clasificación Modelo de Cuerpo Humano (HBM) de 2000V. Esto lo clasifica como moderadamente sensible; son necesarias las precauciones estándar de manejo de ESD.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se especifican a una temperatura de unión (T_j) de 25°C y una corriente de prueba de 20mA. El rendimiento en el mundo real variará con la temperatura y la corriente de accionamiento.

• Intensidad Luminosa (I_v):72.0 a 180.0 mcd (milicandelas). El amplio rango se gestiona mediante un sistema de clasificación por bins (ver Sección 3). No se indica un valor típico, lo que implica que la selección se basa en el código de bin específico.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):140 grados (típico). Este amplio ángulo de visión indica un patrón de radiación Lambertiano o casi Lambertiano, adecuado para iluminación de área en lugar de haces enfocados.
• Longitud de Onda Pico (λ_p):632 nm (típico). Esta es la longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):617.5 a 633.5 nm. Esta es la percepción de color del LED por el ojo humano como una sola longitud de onda y también se gestiona mediante clasificación por bins.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):20 nm (típico). Esto define el rango de longitudes de onda emitidas a la mitad de la intensidad pico, indicando un color rojo relativamente puro.
• Voltaje Directo (V_F):1.70 a 2.30 V a 20mA. Este rango también está sujeto a clasificación por bins. Un V_Fmás bajo conduce a un menor consumo de energía y menor generación de calor para una corriente dada.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA máximo a V_R=5V. Es deseable una corriente de fuga baja.

3. Explicación del Sistema de Clasificación por Bins

Para garantizar un color y brillo consistentes en la producción, los LED se clasifican en grupos de rendimiento o \"bins\". El 15-215 utiliza tres criterios de clasificación independientes.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La intensidad se clasifica en cuatro bins (Q1, Q2, R1, R2), siendo Q1 el más tenue (72.0-90.0 mcd) y R2 el más brillante (140.0-180.0 mcd). Los diseñadores deben seleccionar el bin apropiado según el brillo requerido para su aplicación, considerando que mezclar bins en un solo producto puede causar variaciones visibles de brillo.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El color se clasifica en cuatro bins (E4, E5, E6, E7), cubriendo el rango de 617.5nm a 633.5nm. E4 representa una longitud de onda más corta, más rojo-naranja, mientras que E7 representa una longitud de onda más larga, rojo más profundo. Una apariencia de color consistente requiere usar LED del mismo bin de longitud de onda o de bins adyacentes.

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

El voltaje se clasifica en seis bins (19 a 24), cada uno abarcando 0.1V desde 1.70V hasta 2.30V. Aunque es menos crítico para un uso simple como indicador con una resistencia limitadora, la clasificación por voltaje se vuelve importante en cadenas conectadas en serie o escenarios de accionamiento a voltaje constante para garantizar una distribución de corriente y brillo uniformes.

4. Análisis de las Curvas de Rendimiento

Si bien el extracto de la hoja de datos proporcionado menciona \"Curvas Típicas de Características Electro-Ópticas\", los gráficos específicos no están incluidos en el texto. Típicamente, dichas curvas ilustrarían las siguientes relaciones, que son críticas para un diseño avanzado:

• Curva I-V (Corriente-Voltaje):Muestra la relación exponencial entre el voltaje directo y la corriente. La curva se desplaza con la temperatura.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, generalmente en una relación casi lineal dentro del rango de operación antes de que la eficiencia disminuya a corrientes altas.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Muestra la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de la unión. Los LED rojos de AlGaInP típicamente tienen un efecto de extinción térmica más pronunciado en comparación con algunos LED azules/blancos.
• Distribución Espectral:Un gráfico que muestra la potencia relativa emitida a través de las longitudes de onda, centrada alrededor de la longitud de onda pico (632 nm).

Los diseñadores deben consultar la hoja de datos completa con gráficos para modelar con precisión el rendimiento térmico y predecir el comportamiento bajo diferentes condiciones de accionamiento.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED tiene una huella muy compacta. Las dimensiones clave (en mm, tolerancia ±0.1mm a menos que se especifique) incluyen un tamaño de cuerpo de aproximadamente 2.0mm de longitud, 1.25mm de ancho y 0.8mm de altura. La hoja de datos incluye un dibujo dimensional detallado que muestra la ubicación del identificador del cátodo (típicamente una muesca o una marca verde en el encapsulado), el diseño de las almohadillas y el patrón de pistas de PCB recomendado. Adherirse a estas dimensiones es esencial para una soldadura y alineación adecuadas.

5.2 Identificación de Polaridad

La polaridad correcta es vital. El encapsulado incluye un marcador visual para identificar el terminal del cátodo (-). Los diseñadores deben asegurarse de que la huella en el PCB refleje esta orientación para evitar una colocación incorrecta por parte de las máquinas automatizadas.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

Se requiere un manejo adecuado para evitar daños a estos componentes miniatura.

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El componente es compatible con reflujo por infrarrojos y por fase de vapor. Se recomienda un perfil sin plomo (Pb-free): precalentamiento entre 150-200°C durante 60-120 segundos, un tiempo por encima del líquido (217°C) de 60-150 segundos, con una temperatura pico que no exceda los 260°C durante un máximo de 10 segundos. La tasa máxima de calentamiento es de 6°C/seg, y la tasa máxima de enfriamiento es de 3°C/seg. El reflujo no debe realizarse más de dos veces.

6.2 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LED se empaquetan en una bolsa resistente a la humedad con desecante. La bolsa no debe abrirse hasta que los componentes estén listos para su uso. Después de abrir, la \"vida útil en planta\" es de 1 año a ≤30°C y ≤60% HR. Si se excede, se requiere un tratamiento de horneado a 60±5°C durante 24 horas antes de soldar para evitar daños por \"efecto palomita\" durante el reflujo.

6.3 Soldadura Manual y Rework

Si es necesaria la soldadura manual, use un soldador con una temperatura de punta <350°C, aplique calor a cada terminal durante ≤3 segundos y use un soldador de baja potencia (<25W). Se recomienda un intervalo mínimo de 2 segundos entre soldar cada terminal. Para rework, se recomienda un soldador de doble punta para calentar ambos terminales simultáneamente y evitar estrés mecánico. La viabilidad del rework sin dañar el LED debe verificarse de antemano.

7. Información de Empaquetado y Pedido

El producto se suministra en formato de empaque protegido contra la humedad (MSP). Los componentes se colocan en una cinta portadora con bolsillos, enrollada en un carrete de 7 pulgadas de diámetro. Cada carrete contiene 2000 piezas. El carrete y la cinta portadora tienen dimensiones específicas proporcionadas en la hoja de datos para compatibilidad con alimentadores automatizados. Las etiquetas en el carrete y la bolsa proporcionan información crítica: Número de Parte del Cliente (CPN), Número de Producto (P/N), cantidad (QTY) y los códigos de bin específicos para Intensidad Luminosa (CAT), Longitud de Onda Dominante (HUE) y Voltaje Directo (REF), junto con el Número de Lote.

8. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

8.1 La Limitación de Corriente es Obligatoria

Los LED son dispositivos accionados por corriente.Una resistencia limitadora de corriente externa o un circuito de accionamiento de corriente constante es absolutamente esencial.El voltaje directo tiene un coeficiente de temperatura negativo y una pequeña variación puede causar un gran cambio en la corriente si se acciona directamente desde una fuente de voltaje, lo que podría conducir a una fuga térmica y falla.

8.2 Gestión Térmica

Aunque es pequeño, el LED genera calor en la unión. Para una operación continua en o cerca de la corriente directa máxima (25mA), se debe utilizar un área de cobre de PCB adecuada (almohadillas de alivio térmico) para conducir el calor lejos del dispositivo y mantener una temperatura de unión más baja, lo que preserva la salida luminosa y la longevidad.

8.3 Restricciones de Aplicación

La hoja de datos establece explícitamente que este producto no está diseñado ni calificado para aplicaciones de alta confiabilidad como militar/aeroespacial, sistemas de seguridad/seguridad automotriz o equipos médicos de soporte vital sin consulta y aprobación previa. Para tales aplicaciones, se requieren productos con diferentes especificaciones y niveles de calificación.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

R: No. El Valor Máximo Absoluto para la corriente directa continua (I_F) es 25mA. Exceder esta especificación compromete la confiabilidad y puede causar falla prematura debido a una temperatura de unión excesiva.

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

R: Usando la Ley de Ohm: R = (V_suministro- V_F) / I_F. Use el V_Fmáximo de su bin (ej., 2.3V) para un diseño conservador y asegurar que la corriente no exceda los 20mA. R = (5 - 2.3) / 0.02 = 135 Ω. Una resistencia estándar de 150 Ω proporcionaría aproximadamente 18mA, lo cual es seguro y está dentro de las especificaciones.

P: ¿Por qué el rango de intensidad luminosa es tan amplio (72-180 mcd)?

R: Las variaciones de fabricación causan dispersiones naturales en el rendimiento. El sistema de clasificación por bins (Q1, Q2, R1, R2) permite a los fabricantes clasificar estas piezas y a los clientes seleccionar el grado de brillo necesario para sus objetivos de costo y rendimiento.

10. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando un panel de indicadores de estado con múltiples LED rojos uniformes.

Un diseñador está creando un panel de control que requiere 20 LED indicadores rojos brillantes idénticos. Para garantizar consistencia visual:

1. Selección de Bins:Especifican bins R2 (140-180 mcd) para alto brillo y E6/E7 (625.5-633.5 nm) para un color rojo profundo consistente. También pueden especificar un bin de voltaje ajustado (ej., 21 o 22) si los LED se accionan en una configuración compartida de voltaje constante.
2. Diseño del Circuito:Hay un riel de 5V disponible. Usando una corriente objetivo de 20mA y un V_Ftípico de 2.0V, se coloca una resistencia limitadora de corriente de 150 Ω en serie con cada LED. La potencia nominal de la resistencia es (5-2)^2 / 150 = 0.06W, por lo que una resistencia estándar de 1/8W (0.125W) es suficiente.
3. Diseño del PCB:La huella en el PCB sigue el patrón de pistas recomendado en la hoja de datos. Se conecta un relleno de cobre adicional a las almohadillas del cátodo y ánodo para ayudar a la disipación de calor, especialmente porque los LED se montarán muy juntos.
4. Montaje:Los LED se solicitan en cinta y carrete. La casa de montaje utiliza los carretes proporcionados con máquinas pick-and-place automatizadas, siguiendo el perfil de reflujo sin plomo especificado en la hoja de datos.

Este enfoque sistemático, guiado por los parámetros de la hoja de datos, asegura un producto final confiable, consistente y fabricable.