Hoja de Datos del LED SMD 17-21/R6C-AP1Q2L/3T - Tamaño 1.6x0.8x0.6mm - Voltaje 1.7-2.3V - Rojo Brillante - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 17-21/R6C-AP1Q2L/3T es un LED de montaje superficial (SMD) que utiliza tecnología semiconductora AIGaInP para producir una salida de luz Roja Brillante. Este componente está diseñado para aplicaciones de PCB de alta densidad donde el espacio y el peso son limitaciones críticas. Sus principales ventajas incluyen una huella significativamente reducida en comparación con los LED de tipo con patillas, lo que permite diseños de placa más compactos, mayor densidad de empaquetado y, en última instancia, equipos finales más pequeños. Su construcción ligera lo hace especialmente adecuado para dispositivos electrónicos miniaturizados y portátiles.

El LED se suministra en cinta de 8 mm enrollada en un carrete de 7 pulgadas de diámetro, siendo totalmente compatible con equipos estándar de montaje automático pick-and-place. Está formulado para estar libre de plomo y cumplir con las principales normativas medioambientales, incluyendo RoHS, REACH de la UE y estándares libres de halógenos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). El dispositivo es compatible con procesos de soldadura por reflujo tanto infrarrojos como de fase de vapor.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Límites Absolutos Máximos

El dispositivo está clasificado para operar bajo las siguientes condiciones absolutas máximas, más allá de las cuales puede ocurrir daño permanente. Todas las clasificaciones se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Voltaje Inverso (VR):5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Corriente Directa Continua (IF):25 mA. Esta es la corriente máxima en DC para una operación confiable.
• Corriente Directa de Pico (IFP):60 mA. Esta clasificación aplica en condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 a 1 kHz.
• Disipación de Potencia (Pd):60 mW. Esta es la potencia máxima que el encapsulado puede disipar.
• Descarga Electroestática (ESD) Modelo Cuerpo Humano (HBM):2000 V. Se requieren procedimientos de manejo ESD adecuados durante el montaje.
• Rango de Temperatura de Operación (Topr):-40°C a +85°C.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura (Tsol):El dispositivo puede soportar soldadura por reflujo con una temperatura pico de 260°C durante 10 segundos, o soldadura manual a 350°C durante 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas

Los parámetros clave de rendimiento se miden a Ta=25°C y una corriente de prueba estándar de IF=20 mA. Estos definen el comportamiento central de salida de luz y eléctrico del LED.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 45.0 mcd hasta un máximo de 112.0 mcd. El valor típico cae dentro de este rango según el código de clasificación específico.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):Un típico ángulo de visión amplio de 140 grados, proporcionando una iluminación amplia y uniforme.
• Longitud de Onda de Pico (λp):Típicamente 632 nm, indicando la longitud de onda en la que la distribución espectral de potencia es más alta.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Varía de 617.5 nm a 633.5 nm. Esta es la percepción de color del LED como una sola longitud de onda por el ojo humano y es un parámetro crítico para la consistencia del color.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):Típicamente 20 nm, definiendo la pureza espectral de la luz roja emitida.
• Voltaje Directo (VF):Varía de 1.7 V a 2.3 V a IF=20mA. Este parámetro es crucial para el diseño del circuito y el cálculo de la resistencia limitadora de corriente.
• Corriente Inversa (IR):Máximo de 10 μA cuando se aplica un voltaje inverso de 5V. El dispositivo no está diseñado para operar en polarización inversa.

Notas Importantes:Las tolerancias se especifican como ±11% para la Intensidad Luminosa, ±1nm para la Longitud de Onda Dominante y ±0.05V para el Voltaje Directo. La condición de voltaje inverso es solo para pruebas de IR; el LED no debe operarse en polarización inversa.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar un rendimiento consistente en la producción, los LED se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar piezas que cumplan con requisitos específicos de aplicación para brillo y color.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Clasificado a IF=20mA. El código de lote (ej., P1, Q2) define la intensidad luminosa mínima y máxima.

• P1:45.0 - 57.0 mcd
• P2:57.0 - 72.0 mcd
• Q1:72.0 - 90.0 mcd
• Q2:90.0 - 112.0 mcd

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Clasificado a IF=20mA. El código de lote (E4-E7) define el punto de color de la emisión roja.

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

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

Clasificado a IF=20mA. El código de lote (19-24) define las características eléctricas para el diseño de la fuente de alimentación.

• 19:1.7 - 1.8 V
• 20:1.8 - 1.9 V
• 21:1.9 - 2.0 V
• 22:2.0 - 2.1 V
• 23:2.1 - 2.2 V
• 24:2.2 - 2.3 V

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características que ilustran el comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables. Estas son esenciales para un diseño de sistema robusto.

4.1 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

Esta curva muestra una relación generalmente lineal entre la corriente directa (IF) y la intensidad luminosa relativa hasta la corriente máxima nominal. Confirma que la salida de luz es directamente proporcional a la corriente de accionamiento dentro del rango de operación.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente

La curva demuestra la dependencia de la salida de luz con la temperatura. La intensidad luminosa típicamente disminuye a medida que la temperatura ambiente (Ta) aumenta, especialmente por encima de la temperatura ambiente. Esta reducción debe tenerse en cuenta en aplicaciones con altas temperaturas ambientales o mala gestión térmica.

4.3 Curva de Reducción de Corriente Directa

Este gráfico define la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente. A medida que la temperatura sube, la corriente máxima permisible debe reducirse para mantenerse dentro de los límites de disipación de potencia del dispositivo, evitando la fuga térmica y asegurando la fiabilidad a largo plazo.

4.4 Distribución Espectral

La curva de salida espectral muestra un pico único y estrecho centrado alrededor de 632 nm, característico de los LED rojos basados en AIGaInP. El ancho de banda típico de 20 nm indica una buena saturación de color.

4.5 Voltaje Directo vs. Corriente Directa

Esta curva IV muestra la relación exponencial típica de un diodo. El voltaje directo aumenta con la corriente, y su valor a 20mA es el parámetro clave utilizado para la clasificación y el diseño del circuito.

4.6 Diagrama de Radiación

El gráfico polar ilustra la distribución espacial de la intensidad de la luz, confirmando el amplio ángulo de visión de 140 grados. La intensidad es más alta a 0 grados (perpendicular a la cara del LED) y disminuye hacia los bordes.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED SMD 17-21 tiene un encapsulado rectangular compacto. Las dimensiones clave (en mm, tolerancia ±0.1mm a menos que se especifique) incluyen una longitud del cuerpo de 1.6 mm, un ancho de 0.8 mm y una altura de 0.6 mm. La hoja de datos proporciona un dibujo detallado que muestra todas las dimensiones críticas, incluido el espaciado de las almohadillas y las recomendaciones para las pistas de soldadura.

5.2 Identificación de Polaridad

El cátodo está claramente marcado en el encapsulado. La orientación correcta de la polaridad es esencial durante el diseño del PCB y el montaje para garantizar un funcionamiento adecuado. El diagrama de la hoja de datos indica la ubicación de esta marca en relación con la geometría del encapsulado.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Protección contra Sobrecorriente

Una resistencia limitadora de corriente externa es obligatoria. El voltaje directo tiene un coeficiente de temperatura negativo, lo que significa que a medida que la unión se calienta, VF disminuye, lo que puede provocar un aumento rápido de la corriente si se alimenta con una fuente de voltaje constante. Esto puede causar fuga térmica y fallo del dispositivo. Una resistencia en serie proporciona un accionamiento de corriente lineal y estable.

6.2 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LED se empaquetan en una bolsa barrera resistente a la humedad con desecante para evitar la absorción de humedad, que puede causar "efecto palomita" (agrietamiento del encapsulado) durante la soldadura por reflujo.

• No abra la bolsa hasta que esté listo para su uso.
• Después de abrir, utilice dentro de 168 horas (7 días) si se almacena a ≤30°C y ≤60% HR.
• Si no se utiliza dentro de este período, o si el indicador de desecante muestra saturación, los componentes deben secarse a 60 ±5°C durante 24 horas antes de su uso.

6.3 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se especifica un perfil de reflujo libre de plomo:

• Precalentamiento:150-200°C durante 60-120 segundos.
• Tiempo por Encima del Líquidus (TAL):60-150 segundos por encima de 217°C.
• Temperatura Pico:Máximo de 260°C, mantenida durante un máximo de 10 segundos.
• Tasa de Calentamiento:Máximo 6°C/seg hasta 255°C, luego máximo 3°C/seg hasta el pico.
• La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces.
• Evite el estrés mecánico en el encapsulado durante el calentamiento y enfriamiento.

6.4 Soldadura Manual y Reparación

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 con una capacidad de <25W. Permita un intervalo mínimo de 2 segundos entre soldar cada terminal. Se desaconseja encarecidamente la reparación después de la soldadura inicial. Si es absolutamente inevitable, utilice un soldador de doble punta para calentar ambos terminales simultáneamente y levantar el componente para evitar tensionar las uniones de soldadura. Verifique siempre la funcionalidad del dispositivo después de cualquier intento de reparación.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de la Cinta y el Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora con relieve en carretes de 7 pulgadas de diámetro. El ancho de la cinta es de 8 mm. Cada carrete contiene 3000 piezas. Se proporcionan dibujos detallados de las dimensiones del carrete, las dimensiones de los alvéolos de la cinta portadora y las especificaciones de la cinta de cubierta para garantizar la compatibilidad con equipos de montaje automático.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene varios identificadores clave:

• CPN:Número de Producto del Cliente (opcional).
• P/N:Número de pieza completo del fabricante (ej., 17-21/R6C-AP1Q2L/3T).
• QTY:Cantidad por carrete (3000 PCS).
• CAT:Rango de clasificación de Intensidad Luminosa (ej., Q2).
• HUE:Rango de clasificación de Cromaticidad/Longitud de Onda Dominante (ej., E6).
• REF:Rango de clasificación de Voltaje Directo (ej., 21).
• LOT No:Número de lote de fabricación trazable.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Retroiluminación:Ideal para indicadores de tablero, iluminación de interruptores y retroiluminación de símbolos debido a su pequeño tamaño y ángulo de visión uniforme.
• Equipos de Telecomunicaciones:Indicadores de estado y retroiluminación de teclados en teléfonos, máquinas de fax y otros dispositivos de comunicación.
• Retroiluminación Plana para LCD:Puede usarse en matrices para pantallas LCD pequeñas y de bajo perfil.
• Uso General como Indicador:Estado de alimentación, indicación de modo y señales de alerta en una amplia variedad de electrónica de consumo e industrial.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Accionamiento de Corriente:Utilice siempre una fuente de corriente constante o una fuente de voltaje con una resistencia en serie. Calcule el valor de la resistencia usando R = (Vsupply - VF) / IF, utilizando el VF máximo del lote o la hoja de datos para garantizar que la corriente no exceda los 20mA (o el punto de operación elegido) en las peores condiciones.
• Gestión Térmica:Aunque el encapsulado es pequeño, asegure un área de cobre de PCB adecuada o vías térmicas si opera a altas temperaturas ambientales o cerca de la corriente máxima para mantener la temperatura de unión dentro de los límites.
• Diseño Óptico:El amplio ángulo de visión de 140 grados proporciona una iluminación amplia. Para luz enfocada, pueden requerirse lentes externas o guías de luz.
• Protección ESD:Implemente precauciones ESD estándar durante el manejo y montaje. Considere añadir supresión de voltaje transitorio en las líneas de entrada si el LED está conectado a puertos accesibles al usuario.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El encapsulado 17-21 ofrece ventajas distintivas en el panorama de los LED indicadores.

• vs. LED con Patillas (ej., 3mm, 5mm):La ventaja principal es la huella y altura drásticamente reducidas, permitiendo diseños modernos y miniaturizados. También elimina la necesidad de inserción manual y corte/doblado de patillas, optimizando el montaje automático.
• vs. Otros LED SMD (ej., 0402, 0603):El encapsulado 17-21 (1.6x0.8mm) es ligeramente más grande que los LED chip más pequeños, lo que puede facilitar su manejo y soldadura manual si es necesario, manteniéndose muy compacto. También puede ofrecer una mayor salida de luz debido a un posible tamaño de chip más grande dentro del encapsulado.
• Tecnología de Material (AIGaInP):En comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP, AIGaInP proporciona mayor eficiencia, salida más brillante y mejor pureza de color (rojo saturado) para la misma corriente de entrada.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Qué valor de resistencia debo usar con una fuente de 5V?

Usando el VF máximo de 2.3V (del lote 24) y un IF objetivo de 20mA por seguridad: R = (5V - 2.3V) / 0.020A = 135 Ohmios. El valor estándar más cercano es 130 o 150 Ohmios. La potencia nominal de la resistencia debe ser al menos P = I^2 * R = (0.02^2)*150 = 0.06W, por lo que una resistencia de 1/8W (0.125W) es suficiente.

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

No. El Límite Absoluto Máximo para la corriente directa continua es 25 mA. Operar a 30 mA excede esta clasificación, lo que reducirá la fiabilidad, acelerará la depreciación del lumen y puede causar fallo inmediato. Para mayor brillo, seleccione un LED de un lote de mayor intensidad luminosa (ej., Q2) o una serie de productos clasificada para mayor corriente.

10.3 ¿Por qué hay un límite de 7 días después de abrir la bolsa barrera contra la humedad?

El material del encapsulado plástico puede absorber humedad del aire. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad absorbida se convierte rápidamente en vapor, creando presión interna que puede delaminar el encapsulado o agrietar la lente de epoxi ("efecto palomita"). El límite de 7 días, bajo humedad controlada, garantiza que la absorción de humedad se mantenga por debajo de un nivel crítico.

10.4 ¿Qué significa el código de clasificación "R6C-AP1Q2L/3T" en el número de pieza?

Si bien la decodificación completa puede ser propietaria, típicamente codifica la serie del producto (17-21), el color (R para Rojo, 6C probablemente especificando la cromaticidad específica) y los lotes de rendimiento para intensidad, longitud de onda y voltaje (implícito por Q2, etc.). El "3T" puede referirse al embalaje en cinta. Para la clasificación exacta, consulte los códigos CAT, HUE y REF en la etiqueta del carrete.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseñar un panel de indicadores de estado múltiple para un dispositivo médico portátil.

El dispositivo requiere 5 LED rojos de estado independientes (Batería Baja, Cargando, Error, Modo 1, Modo 2) en un PCB principal densamente poblado. El espacio es extremadamente limitado y el dispositivo debe ser ligero.

Implementación de la Solución:

1. Selección del Componente:Se elige el LED 17-21/R6C-AP1Q2L/3T por su huella ultracompacta de 1.6x0.8mm, que ahorra un valioso espacio en la placa en comparación con alternativas más grandes.
2. Diseño del Circuito:El microcontrolador del sistema opera a 3.3V. Usando un VF típico de 2.0V (lote 21) y un IF de diseño de 15mA para asegurar larga vida y tener en cuenta variaciones menores de temperatura: R = (3.3V - 2.0V) / 0.015A = 86.7 Ohmios. Se selecciona una resistencia de 82 Ohmios al 1%, resultando en un IF ligeramente mayor de ~16mA, que está bien dentro del límite de 25mA.
3. Diseño del PCB:Los LED se colocan con un espaciado centro a centro de 3.0mm, permitiendo una clara separación visual. La almohadilla del cátodo se conecta al pin GPIO del microcontrolador (configurado como salida drenador abierto) para encender/apagar el LED. La almohadilla del ánodo se conecta a 3.3V a través de la resistencia limitadora de corriente. Se mantiene un área pequeña de exclusión debajo del LED para evitar el ascenso de la soldadura.
4. Montaje:Los LED se suministran en carretes de cinta de 8mm, compatibles con la máquina pick-and-place. El perfil de reflujo libre de plomo de la sección 6.3 se programa en el horno. La planta de producción sigue los procedimientos de control de humedad, secando un carrete que había sido abierto para una verificación de muestra más de 7 días antes de la ejecución de producción.
5. Resultado:Se logra un conjunto confiable, brillante y consistente de indicadores de estado en un área mínima, contribuyendo a la miniaturización general y la fiabilidad del dispositivo médico final.

12. Introducción al Principio Tecnológico

Este LED se basa en material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AIGaInP) crecido sobre un sustrato. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica de la luz emitida—en este caso, rojo brillante alrededor de 632 nm—está determinada por la energía de la banda prohibida de la composición de la aleación AIGaInP. Al controlar cuidadosamente las proporciones de Aluminio, Indio, Galio y Fósforo durante el crecimiento del cristal, los fabricantes pueden ajustar la banda prohibida para producir colores específicos en el espectro rojo, naranja y amarillo con alta eficiencia y pureza de color. El encapsulado de resina epoxi sirve para proteger el delicado chip semiconductor, actúa como una lente para dar forma al haz de salida de luz (resultando en el ángulo de visión de 140 grados) y proporciona la estructura mecánica para la soldadura.

13. Tendencias y Evolución de la Industria

La tendencia en LED indicadores y de retroiluminación continúa fuertemente hacia la miniaturización, mayor eficiencia y mayor fiabilidad. Encapsulados como el 17-21 son parte de esta evolución, cerrando la brecha entre los encapsulados chip-scale más pequeños y los SMD más grandes y tradicionales. Hay un creciente énfasis en tolerancias de clasificación más estrictas tanto para el color como para el flujo luminoso para satisfacer las demandas de aplicaciones que requieren una apariencia uniforme, como matrices de indicadores y paneles de retroiluminación. Además, la búsqueda de mayor eficiencia (más lúmenes por vatio) es constante, impulsando la ciencia de materiales para mejorar la eficiencia cuántica interna y la extracción de luz del encapsulado. La integración es otra tendencia, con encapsulados multi-LED y LED con CI integrados para control o protección volviéndose más comunes, aunque componentes discretos como el 17-21 siguen siendo esenciales para diseños flexibles y rentables. El cumplimiento ambiental (RoHS, REACH, Libre de Halógenos) es ahora un requisito estándar en toda la industria, como se refleja en las especificaciones de este componente.