Hoja de Datos de LED Rojo Profundo SMD 17-21 - Tamaño 1.6x0.8x0.6mm - Voltaje 1.75-2.35V - Potencia 60mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED Rojo Profundo de montaje superficial en el compacto encapsulado 17-21. Este componente está diseñado para el ensamblaje electrónico moderno, ofreciendo una reducción significativa en tamaño y peso en comparación con los LED tradicionales de pines. Sus ventajas principales incluyen permitir diseños de placa de circuito impreso (PCB) más pequeños, una mayor densidad de componentes y, en última instancia, contribuir a equipos finales más compactos y ligeros.

1.1 Características Principales y Conformidad

El LED se suministra en cinta de 8mm enrollada en una bobina de 7 pulgadas de diámetro, lo que lo hace totalmente compatible con equipos automáticos de pick-and-place. Está cualificado para su uso con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) y por fase de vapor. El dispositivo es monocromático, emitiendo una luz roja profunda. Está construido con materiales libres de plomo y cumple con regulaciones ambientales y de seguridad clave, incluyendo la directiva RoHS de la UE, los reglamentos REACH de la UE y los requisitos libres de halógenos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Aplicaciones Objetivo

Este LED es adecuado para una variedad de aplicaciones de indicación y retroiluminación. Usos comunes incluyen la retroiluminación de cuadros de instrumentos y conmutadores, indicadores de estado y retroiluminación de teclados en dispositivos de telecomunicaciones como teléfonos y faxes, retroiluminación plana para LCDs y aplicaciones de indicación de propósito general donde se requiere una fuente de luz roja pequeña y fiable.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Las siguientes secciones proporcionan un análisis objetivo y detallado de las características eléctricas, ópticas y térmicas del LED basado en los parámetros de la hoja de datos. Todas las especificaciones se indican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C a menos que se indique lo contrario.

2.1 Límites Absolutos Máximos

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

• Voltaje Inverso (VR):5V. Exceder este voltaje en dirección inversa puede causar la ruptura de la unión.
• Corriente Directa Continua (IF):25 mA. Esta es la corriente máxima en DC recomendada para una operación confiable a largo plazo.
• Corriente Directa de Pico (IFP):60 mA. Esto solo es permisible bajo condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 a 1 kHz. No es para uso continuo.
• Disipación de Potencia (Pd):60 mW. Esta es la potencia máxima que el encapsulado puede disipar sin exceder sus límites térmicos.
• Descarga Electroestática (ESD) Modelo Cuerpo Humano (HBM):2000V. Esto indica la sensibilidad del dispositivo a la electricidad estática; deben seguirse los procedimientos de manipulación ESD adecuados.
• Temperatura de Operación (Topr):-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente en el que se especifica que el dispositivo debe operar.
• Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-40°C a +90°C. El rango de temperatura para almacenar el dispositivo cuando no está energizado.
• Temperatura de Soldadura (Tsol):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

Estos parámetros definen la salida de luz y el comportamiento eléctrico del LED en condiciones normales de operación (IF=20mA, Ta=25°C).

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 36.00 mcd hasta un máximo de 90.00 mcd. No se especifica un valor típico, lo que indica que el rendimiento se gestiona mediante un sistema de clasificación (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ1/2):El ángulo de visión total típico a media intensidad es de 140 grados, proporcionando un patrón de emisión amplio.
• Longitud de Onda Pico (λp):La longitud de onda típica a la cual la potencia óptica de salida es máxima es de 639 nanómetros (nm), ubicándola en la región roja profunda del espectro.
• Longitud de Onda Dominante (λd):La longitud de onda de color percibida varía de 625.5 nm a 637.5 nm. Esto también se gestiona mediante clasificación.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):El ancho total a media altura (FWHM) típico del espectro de emisión es de 20 nm.
• Voltaje Directo (VF):Varía de 1.75V a 2.35V a 20mA. Este parámetro está clasificado.
• Corriente Inversa (IR):Máximo de 10 μA cuando se aplica un voltaje inverso de 5V. La hoja de datos señala explícitamente que el dispositivo no está diseñado para operación inversa; este parámetro de prueba es solo para garantía de calidad.

Notas Importantes:La hoja de datos especifica tolerancias de fabricación: Intensidad Luminosa (±11%), Longitud de Onda Dominante (±1nm) y Voltaje Directo (±0.1V). Estas se aplican a los valores clasificados.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican (binning) en función de parámetros clave de rendimiento. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de brillo y color para su aplicación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LED se categorizan en cuatro grupos (N2, P1, P2, Q1) según su intensidad luminosa medida a IF=20mA. Por ejemplo, un LED del grupo Q1 tendrá una intensidad entre 72.00 y 90.00 mcd.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El color percibido (tono) se controla mediante tres grupos de longitud de onda (E6, E7, E8). Un LED del grupo E6 tiene una longitud de onda dominante entre 625.50 nm y 629.50 nm, resultando en un tono de rojo ligeramente diferente en comparación con un grupo E8 (633.50 nm a 637.50 nm).

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica en tres grupos (0, 1, 2). Esto es crucial para diseñar circuitos limitadores de corriente, especialmente cuando se manejan múltiples LED en serie, para garantizar una distribución uniforme de la corriente. Un LED del grupo 0 tiene un VF entre 1.75V y 1.95V, mientras que un LED del grupo 2 está entre 2.15V y 2.35V.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien el extracto del PDF indica una sección para "Curvas Típicas de Características Electro-Ópticas", los gráficos específicos (por ejemplo, curva IV, intensidad relativa vs. corriente, intensidad relativa vs. temperatura, distribución espectral) no están incluidos en el contenido de texto. En una hoja de datos completa, estas curvas son esenciales para el diseño. Típicamente muestran:

• Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva IV):Muestra la relación no lineal, ayudando a determinar la resistencia dinámica y el voltaje de accionamiento necesario para una corriente dada.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa:Demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, mostrando a menudo efectos de saturación a corrientes más altas.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Muestra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de la unión, lo cual es crítico para la gestión térmica.
• Distribución Espectral Normalizada:Un gráfico que traza la intensidad relativa frente a la longitud de onda, confirmando visualmente la longitud de onda pico (639nm) y el ancho de banda espectral (20nm).

Los diseñadores deben consultar la hoja de datos completa con gráficos para modelar con precisión el comportamiento del LED en condiciones no estándar (diferentes corrientes o temperaturas).

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado y Polaridad

El LED utiliza la huella estándar del encapsulado SMD 17-21. Las dimensiones clave (en milímetros) son críticas para el diseño del patrón de soldadura en el PCB. El encapsulado tiene un cátodo marcado para la identificación de polaridad. Un patrón de soldadura típico tendría dos almohadillas correspondientes a los terminales ánodo y cátodo, con el tamaño y espaciado recomendados para garantizar una soldadura adecuada y estabilidad mecánica. Las dimensiones exactas deben tomarse del dibujo "Dimensiones del Encapsulado" en la hoja de datos.

5.2 Sensibilidad a la Humedad y Embalaje

El dispositivo se embala en una bolsa barrera resistente a la humedad con desecante para prevenir la absorción de humedad atmosférica, lo que puede causar "efecto palomita de maíz" (agrietamiento del encapsulado) durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura. La etiqueta en la bolsa contiene información crucial para la trazabilidad y aplicación: Número de Producto del Cliente (CPN), Número de Producto (P/N), Cantidad de Empaque (QTY) y los códigos de clasificación específicos para Intensidad Luminosa (CAT), Longitud de Onda Dominante (HUE) y Voltaje Directo (REF).

5.3 Especificaciones de la Bobina y la Cinta

Los componentes se suministran en cinta portadora con relieve enrollada en una bobina de 7 pulgadas. Las dimensiones de la cinta (tamaño del bolsillo, paso) y de la bobina (diámetro del núcleo, diámetro de la brida) están estandarizadas para ser compatibles con equipos de ensamblaje automático. La cantidad cargada se especifica como 3000 piezas por bobina.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

El cumplimiento de estas directrices es crítico para el rendimiento del ensamblaje y la fiabilidad a largo plazo.

6.1 Almacenamiento y Manipulación

• No abra la bolsa a prueba de humedad hasta que esté listo para su uso.
• Después de abrir, los LED no utilizados deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% de Humedad Relativa (HR).
• La "vida útil en planta" después de abrir la bolsa es de 168 horas (7 días). Las piezas no utilizadas después de este período deben ser reacondicionadas (60±5°C durante 24 horas) y reembolsadas con desecante nuevo antes de su uso.
• Siempre siga los procedimientos seguros de manipulación ESD (Descarga Electroestática).

6.2 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se especifica un perfil de reflujo libre de plomo. Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento:150-200°C durante 60-120 segundos.
• Tiempo por Encima del Líquido (217°C):60-150 segundos.
• Temperatura Máxima:Máximo de 260°C.
• Tiempo Dentro de 5°C de la Máxima:Máximo de 10 segundos.
• Tasa Máxima de Calentamiento:6°C/segundo.
• Tiempo por Encima de 255°C:Máximo de 30 segundos.
• Tasa Máxima de Enfriamiento:3°C/segundo.

Regla Crítica:La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces en el mismo LED.

6.3 Soldadura Manual y Rework

Si la soldadura manual es inevitable, utilice un soldador con una temperatura de punta ≤350°C y aplique calor a cada terminal durante ≤3 segundos. Use un soldador de baja potencia (≤25W) y permita un intervalo de enfriamiento de ≥2 segundos entre terminales. La hoja de datos desaconseja firmemente el rework después de que el LED esté soldado. Si es absolutamente necesario, debe usarse un soldador de doble punta especializado para calentar ambos terminales simultáneamente durante la extracción para evitar estrés mecánico, y se debe verificar el efecto en las características del LED.

7. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 La Limitación de Corriente es Obligatoria

Los LED son dispositivos accionados por corriente. La hoja de datos advierte explícitamente que sedebeutilizar una resistencia limitadora de corriente en serie. El voltaje directo tiene un coeficiente de temperatura negativo y una pequeña variación puede causar un gran cambio en la corriente debido a la característica exponencial IV del diodo, lo que podría conducir a una fuga térmica y fallo.

7.2 Gestión Térmica

Aunque el encapsulado es pequeño, se debe respetar el límite de disipación de potencia de 60mW. Operar a altas temperaturas ambientales o altas corrientes reducirá la salida de luz y la vida útil. Asegúrese de utilizar un área de cobre de PCB adecuada o vías térmicas si opera cerca de los límites máximos.

7.3 Diseño Óptico

El ángulo de visión de 140° proporciona un patrón de luz amplio y difuso adecuado para iluminación de área o indicadores que necesitan ser visibles desde varios ángulos. Para una luz más enfocada, se requerirían lentes o reflectores externos.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

El diferenciador principal de este LED Rojo Profundo 17-21 es su combinación de un material semiconductor específico (AIGaInP) y un encapsulado de montaje superficial muy compacto.

• vs. LED Antiguos de Agujero Pasante:Ofrece un gran ahorro de espacio, reducción de peso y compatibilidad con el ensamblaje automático de alta velocidad, lo que conduce a un menor costo general de fabricación.
• vs. Otros LED Rojos SMD:El uso de la tecnología AIGaInP generalmente ofrece una mayor eficiencia y una mejor estabilidad de rendimiento con la temperatura en comparación con otros sistemas de materiales para emisión roja. El color rojo profundo específico de 639nm puede elegirse por su distintividad visual o su efectividad en ciertas aplicaciones de sensores.
• vs. Encapsulados SMD Más Grandes (ej., 3528, 5050):El encapsulado 17-21 es significativamente más pequeño, permitiendo diseños ultra-miniaturizados pero generalmente con una salida de luz total más baja debido a su tamaño de chip más pequeño y límites térmicos.

8.1 Principio de Funcionamiento

La luz se produce a través de un proceso llamado electroluminiscencia dentro del chip semiconductor de AIGaInP (Fosfuro de Aluminio Galio Indio). Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa de la unión semiconductor. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación AIGaInP determina la energía del bandgap, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, rojo profundo a aproximadamente 639 nm.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo alimentar este LED directamente desde una fuente lógica de 3.3V o 5V?

R: No. Siempre debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie. El valor de resistencia requerido se calcula usando la Ley de Ohm: R = (V_fuente - VF_LED) / I_deseada. Usando el VF máximo (2.35V) para un diseño conservador con una fuente de 3.3V y un objetivo de 20mA: R = (3.3 - 2.35) / 0.02 = 47.5Ω. Una resistencia estándar de 47Ω o 51Ω sería apropiada.

P: ¿Por qué la intensidad luminosa se da como un rango con clasificaciones?

R: Debido a las variaciones inherentes en el proceso de fabricación de semiconductores, los LED individuales tienen rendimientos ligeramente diferentes. La clasificación los ordena en grupos con valores mínimos y máximos garantizados, permitiendo a los diseñadores seleccionar el grado de brillo apropiado para sus necesidades de costo y rendimiento.

P: ¿Qué sucede si excedo la vida útil en planta de 7 días después de abrir la bolsa?

R: La humedad absorbida puede convertirse en vapor durante el reflujo, pudiendo causar deslaminación interna o agrietamiento. Las piezas deben ser reacondicionadas mediante horneado a 60°C durante 24 horas antes de su uso.

P: ¿Es este LED adecuado para la iluminación del cuadro de instrumentos de un automóvil?

R: Si bien "retroiluminación del cuadro de instrumentos" se enumera como una aplicación, la hoja de datos incluye una sección de "Restricciones de Aplicación". Advierte que las aplicaciones de alta fiabilidad como los sistemas de seguridad/seguridad automotriz pueden requerir un producto diferente, más rigurosamente cualificado. Para iluminación no crítica del cuadro de instrumentos, puede ser adecuado, pero para indicadores críticos para la seguridad, se debe buscar un producto específicamente cualificado según estándares automotrices (ej., AEC-Q102).

10. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando un panel de indicadores de estado compacto.Un diseñador necesita múltiples LED de estado rojo profundo en una placa de control densamente poblada. Selecciona este LED 17-21 por su pequeño tamaño. Especifica la clasificación de brillo Q1 y la clasificación de longitud de onda E7 para garantizar un color brillante y consistente en todos los indicadores. En el diseño del PCB, utiliza el patrón de soldadura recomendado de la hoja de datos. Diseña el circuito de accionamiento usando un regulador de 3.3V, una resistencia limitadora de corriente de 51Ω para cada LED (resultando en ~18-20mA) y coloca almohadillas térmicas pequeñas. Durante el ensamblaje, asegura que la bobina sellada de fábrica se use dentro de la vida útil en planta y sigue el perfil de reflujo especificado. Esto resulta en un sistema de indicadores confiable y compacto.

11. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en la tecnología LED, incluidos los indicadores, se dirige hacia varias áreas clave:

• Mayor Eficiencia:Las mejoras continuas en la ciencia de materiales apuntan a producir más luz (lúmenes) por unidad de potencia eléctrica de entrada (vatios), reduciendo el consumo de energía y la carga térmica.
• Miniaturización:Los encapsulados continúan reduciéndose (por ejemplo, de 17-21 a huellas aún más pequeñas como 10-05) para permitir dispositivos electrónicos cada vez más pequeños.
• Mayor Fiabilidad y Robustez:Las mejoras en los materiales de encapsulado y las tecnologías de unión del chip mejoran la vida útil y la resistencia al ciclado térmico y la humedad.
• Integración:Existe una tendencia hacia la integración de múltiples LED (por ejemplo, RGB), ICs de control e incluso componentes pasivos en paquetes de módulos únicos e inteligentes.
• Estandarización y Conformidad:Las regulaciones ambientales más estrictas y generalizadas (RoHS, REACH, libres de halógenos) continúan impulsando cambios de materiales en toda la industria.