Hoja de Datos del LED SMD 23-21C/T1D-CP2Q2TY/2A - Dimensiones del Paquete - Voltaje Directo 2.6-3.0V - Intensidad Luminosa 57-112mcd - Blanco Puro - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 23-21C/T1D-CP2Q2TY/2A es un LED de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren soluciones de iluminación compactas, eficientes y fiables. Este componente representa un avance significativo respecto a los LEDs tradicionales de tipo "lead-frame", permitiendo reducciones sustanciales en el tamaño de la placa y la huella del equipo. Su construcción ligera y su factor de forma reducido lo hacen especialmente adecuado para aplicaciones donde el espacio y el peso son limitaciones críticas.

La ventaja principal de este LED radica en su miniaturización, que contribuye directamente a una mayor densidad de empaquetado en las placas de circuito impreso (PCB). Esto permite a los diseñadores crear dispositivos electrónicos más compactos. Además, los requisitos reducidos de espacio de almacenamiento tanto para los componentes como para los productos ensamblados finales ofrecen beneficios logísticos y económicos. El dispositivo es de tipo monocromático, emite una luz blanca pura, y está construido con materiales libres de plomo, compatibles con RoHS y sin halógenos, alineándose con los estándares ambientales y regulatorios contemporáneos, incluido el REACH de la UE.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

El rendimiento y la fiabilidad del LED están definidos por un conjunto completo de parámetros eléctricos, ópticos y térmicos. Comprender estas especificaciones es crucial para un diseño de circuito adecuado y para garantizar una operación a largo plazo.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza la operación en o bajo estos límites.

• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Exceder este voltaje en dirección inversa puede causar la ruptura de la unión.
• Corriente Directa (I_F):10 mA (continua).
• Corriente Directa Pico (I_FP):100 mA, permisible solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10 @ 1 kHz).
• Disipación de Potencia (P_d):40 mW. Esta es la potencia máxima que el paquete puede disipar sin exceder sus límites térmicos.
• Descarga Electroestática (ESD):Clasificación Modelo de Cuerpo Humano (HBM) de 150 V. Son obligatorios los procedimientos de manipulación ESD adecuados.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C. El dispositivo está clasificado para rangos de temperatura industrial.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura (T_sol):El dispositivo puede soportar soldadura por reflujo con una temperatura pico de 260°C hasta por 10 segundos, o soldadura manual a 350°C hasta por 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas a una temperatura de unión estándar de 25°C, estos parámetros definen la salida de luz y el comportamiento eléctrico en condiciones normales de operación.

• Intensidad Luminosa (I_v):Varía desde 57.0 mcd (mínimo) hasta 112 mcd (máximo), con un valor típico bajo una corriente directa (I_F) de 5 mA. Se aplica una tolerancia de ±11%.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):Un valor típico de 140 grados, indicando un amplio ángulo de visión adecuado para aplicaciones de indicación y retroiluminación.
• Voltaje Directo (V_F):Varía desde 2.60 V hasta 3.00 V a I_F= 5 mA, con una tolerancia de ±0.05V. Este parámetro es crítico para el cálculo de la resistencia limitadora de corriente.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo de 50 µA cuando se aplica un voltaje inverso (V_R) de 5 V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LEDs se clasifican en "bins" según parámetros clave de rendimiento. Este sistema permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de brillo y voltaje para su aplicación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La salida luminosa se categoriza en tres bins distintos (P2, Q1, Q2) cuando se alimenta a 5 mA.

• Bin P2:57.0 mcd (Mín) a 72.0 mcd (Máx)
• Bin Q1:72.0 mcd (Mín) a 90.0 mcd (Máx)
• Bin Q2:90.0 mcd (Mín) a 112 mcd (Máx)

Seleccionar un código de bin más alto (ej., Q2) garantiza un LED más brillante, lo cual puede ser necesario para aplicaciones que requieren mayor visibilidad o una corriente de accionamiento más baja.

3.2 Clasificación por Voltaje Directo

La caída de voltaje directo se categoriza en cuatro bins (28, 29, 30, 31) a I_F= 5 mA.

• Bin 28:2.60 V a 2.70 V
• Bin 29:2.70 V a 2.80 V
• Bin 30:2.80 V a 2.90 V
• Bin 31:2.90 V a 3.00 V

Los bins de voltaje más estrechos son esenciales para aplicaciones donde el consumo de energía consistente o la regulación precisa de corriente a través de múltiples LEDs es crítica.

3.3 Clasificación por Coordenadas de Cromaticidad

La calidad del color de la luz blanca pura se controla mediante clasificación basada en las coordenadas de cromaticidad CIE 1931 (x, y). La hoja de datos define cuatro bins (1, 2, 3, 4), cada uno especificando un área cuadrilátera en el gráfico CIE con una tolerancia de ±0.01. Esto garantiza una variación de color mínima entre LEDs del mismo bin, lo cual es vital para aplicaciones como retroiluminación donde la uniformidad del color es importante.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque la hoja de datos hace referencia a curvas características electro-ópticas típicas, su interpretación general es clave para el diseño. Estas curvas suelen ilustrar la relación entre la corriente directa y la intensidad luminosa (I_vvs. I_F), el voltaje directo (V_Fvs. I_F), y el efecto de la temperatura ambiente en la salida de luz. Los diseñadores usan estas curvas para optimizar la corriente de accionamiento para el brillo deseado y para entender cómo se degrada el rendimiento a temperaturas de operación más altas, informando las decisiones de gestión térmica.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED viene en un paquete SMD compacto. El dibujo dimensional proporciona medidas críticas que incluyen la longitud, anchura y altura del cuerpo, así como la ubicación y tamaño de las almohadillas de soldadura. Adherirse al diseño de almohadilla especificado (Patrón de Soldadura) es esencial para una soldadura fiable y una alineación correcta durante el proceso de reflujo. La polaridad se indica mediante la marca o la forma del paquete, que debe orientarse correctamente en el PCB.

5.2 Sensibilidad a la Humedad y Embalaje

El dispositivo se embala en un formato resistente a la humedad para prevenir daños por la humedad ambiental, que puede causar el efecto "palomita de maíz" durante la soldadura por reflujo. El embalaje incluye una cinta portadora en un carrete de 7 pulgadas de diámetro, con una cantidad estándar cargada de 2000 piezas por carrete. Las dimensiones del carrete y la cinta se especifican para garantizar la compatibilidad con equipos automáticos de pick-and-place. Las etiquetas en el embalaje proporcionan información vital como el número de producto, la cantidad y los códigos de bin específicos para intensidad luminosa (CAT), cromaticidad (HUE) y voltaje directo (REF).

6. Pautas de Soldadura y Montaje

La manipulación y soldadura adecuadas son críticas para mantener la integridad y el rendimiento del dispositivo.

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se especifica un perfil de temperatura de reflujo sin plomo:

• Precalentamiento:150–200°C durante 60–120 segundos.
• Tiempo por Encima del Líquidus (217°C):60–150 segundos.
• Temperatura Pico:Máximo de 260°C, mantenida por un máximo de 10 segundos.
• Tasa de Calentamiento/Enfriamiento:Máximo de 6°C/seg de calentamiento y 3°C/seg de enfriamiento.

6.2 Precauciones de Almacenamiento y Manipulación

• Almacenamiento:Las bolsas sin abrir deben almacenarse a ≤30°C y ≤90% HR. Después de abrir, la "vida útil en planta" es de 1 año bajo ≤30°C y ≤60% HR. Si se excede esto o si el desecante indica humedad, se requiere un tratamiento de horneado (60±5°C durante 24 horas) antes de su uso.
• Protección de Corriente:Es obligatorio un resistor limitador de corriente externo. Los LEDs son dispositivos accionados por corriente; un pequeño aumento en el voltaje puede causar un aumento grande y destructivo en la corriente.
• Soldadura Manual:Si es necesario, use un soldador con una temperatura de punta ≤<350°C, capacidad ≤25W, y limite el contacto a 3 segundos por terminal. Se recomienda un soldador de doble punta para cualquier trabajo de reparación para evitar estrés térmico.
• Protección ESD:La clasificación HBM de 150V indica una sensibilidad moderada. Use precauciones ESD estándar durante la manipulación y el montaje.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Retroiluminación:Ideal para indicadores de tablero, iluminación de interruptores y retroiluminación plana para paneles LCD y símbolos.
• Equipos de Telecomunicaciones:Indicadores de estado y retroiluminación de teclado en teléfonos y máquinas de fax.
• Uso General como Indicador:Luces de estado, indicadores de encendido e iluminación decorativa en electrónica de consumo.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito de Accionamiento de Corriente:Siempre use un resistor en serie para establecer la corriente directa. Calcule el valor del resistor usando R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F, considerando el peor caso de V_Fdel rango de clasificación.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegure un área de cobre en el PCB o vías térmicas adecuadas si opera a altas temperaturas ambientales o a corriente máxima para mantener la temperatura de unión dentro de los límites.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 140 grados proporciona una emisión amplia. Para luz enfocada, pueden ser necesarias lentes externas o guías de luz.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Comparado con los LEDs antiguos de orificio pasante, este tipo SMD ofrece ventajas significativas: una huella drásticamente reducida, idoneidad para montaje automático de alta velocidad y mejor rendimiento térmico debido al montaje directo en el PCB. Dentro de la categoría de LED SMD, su combinación específica de un amplio ángulo de visión, un punto de color blanco puro definido por bins de cromaticidad precisos y una construcción robusta para procesos de reflujo estándar lo convierte en una opción versátil para aplicaciones de indicación y retroiluminación de propósito general donde se requiere color y brillo consistentes.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

9.1 ¿Cómo elijo la resistencia limitadora de corriente correcta?

Use el voltaje directo máximo (V_F(máx)) del bin de voltaje que está utilizando (ej., 3.00V para el Bin 31) en el cálculo para garantizar que la corriente nunca exceda la clasificación máxima, incluso con tolerancias de componentes. Para una fuente de alimentación de 5V y un objetivo I_Fde 5mA: R = (5V - 3.00V) / 0.005A = 400 Ω. Use el siguiente valor estándar más alto (ej., 430 Ω) para un margen de seguridad.

9.2 ¿Puedo usar este LED para iluminación interior automotriz?

Aunque el rango de temperatura de operación (-40°C a +85°C) cubre entornos interiores automotrices típicos, la hoja de datos incluye un aviso de restricción de aplicación. Indica que para aplicaciones de alta fiabilidad como sistemas de seguridad automotriz, puede requerirse un producto diferente. Para iluminación interior no crítica (ej., retroiluminación del tablero), puede ser adecuado, pero se recomienda consultar con el fabricante para aplicaciones críticas.

9.3 ¿Qué significa el código de clasificación en la etiqueta para mi diseño?

Los códigos de bin (CAT para intensidad, HUE para color, REF para voltaje) le permiten rastrear las características de rendimiento exactas de los LEDs en su carrete. Para diseños que requieren una apariencia uniforme, especifique y use LEDs del mismo bin HUE y CAT. Para diseños sensibles a la carga de la fuente de alimentación, use LEDs del mismo bin REF (voltaje) para garantizar un consumo de corriente consistente.

10. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de un panel indicador de estado con múltiples LEDs.Para garantizar un brillo y color uniformes en los 10 LEDs del panel, el diseñador especifica componentes del Bin Q1 (intensidad luminosa) y del Bin 2 (cromaticidad). Al calcular la resistencia limitadora usando V_F(máx)del Bin 29 (2.80V), garantizan que ningún LED sea sobreexcitado. El amplio ángulo de visión de 140 grados asegura que los indicadores sean visibles desde varios ángulos sin requerir lentes individuales. El paquete SMD permite un diseño de PCB muy compacto, y el embalaje en cinta y carrete permite un montaje automático eficiente de todo el lote.

11. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este LED es una fuente de luz de estado sólido basada en un chip semiconductor. El material del chip es Nitruro de Galio e Indio (InGaN), diseñado para emitir luz en el espectro azul/ultravioleta. Esta luz luego pasa a través de una capa de fósforo amarillo difuso dentro del encapsulado de resina. El fósforo absorbe una porción de la luz azul primaria y la re-emite como luz amarilla. La combinación de la luz azul restante y la luz amarilla convertida resulta en la percepción de luz "blanca pura" por el ojo humano. Esta tecnología se conoce como LED blanco convertido por fósforo.

12. Tendencias Tecnológicas

El componente refleja las tendencias actuales en la tecnología LED: la continua miniaturización de los paquetes, la mejora de la eficiencia (lúmenes por vatio) y un control más estricto de la consistencia del color mediante clasificación avanzada. El énfasis en la compatibilidad sin plomo, sin halógenos y con RoHS/REACH destaca el cambio generalizado de la industria hacia una fabricación ambientalmente sostenible. Además, las pautas detalladas de sensibilidad a la humedad y soldadura indican la creciente integración de los LEDs en los procesos estándar de montaje de PCB de alto volumen, trasladándolos de componentes discretos a dispositivos de montaje superficial convencionales.