Hoja de Datos Técnica del LED SMD 91-21SUGC/S400-A4/TR7 - 2.0x1.25x1.1mm - 3.5V - 25mA - Verde Brillante - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 91-21SUGC/S400-A4/TR7 es un LED de montaje superficial (SMD) diseñado para ensamblajes electrónicos compactos y de alta densidad. Presenta una salida de luz verde brillante utilizando tecnología de chip InGaN encapsulado en una resina transparente. Su huella miniaturizada permite reducciones significativas en el tamaño de la PCB y las dimensiones del equipo, lo que lo hace ideal para aplicaciones con limitaciones de espacio.

1.1 Características y Ventajas Clave

• Miniaturización:El paquete es significativamente más pequeño que los componentes tradicionales con patillas, facilitando diseños de placa más pequeños, mayor densidad de empaquetado de componentes y menores requisitos de almacenamiento.
• Compatibilidad con Automatización:Suministrado en cinta de 12mm en carretes de 7 pulgadas, es totalmente compatible con equipos de montaje automático pick-and-place, asegurando alta precisión de colocación y eficiencia de fabricación.
• Cumplimiento Ambiental:El producto está libre de plomo, cumpliendo con RoHS, REACH de la UE y estándares libres de halógenos (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Diseño Ligero:Su peso mínimo es ventajoso para dispositivos electrónicos portátiles y miniaturizados.
• Paquete Estandarizado:Conforma al empaquetado estándar EIA para una amplia compatibilidad en la industria.

2. Especificaciones Técnicas e Interpretación en Profundidad

2.1 Clasificaciones Absolutas Máximas

Estas clasificaciones definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se garantiza la operación bajo o en estos límites.

• Tensión Inversa (V_R):5V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Corriente Directa (I_F):25mA DC. La corriente de operación continua no debe exceder este valor.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100mA con un ciclo de trabajo de 1/10 y frecuencia de 1kHz. Adecuada para operación pulsada pero no para DC.
• Disipación de Potencia (P_d):95mW. La potencia máxima que el paquete puede disipar, calculada como V_F* I_F.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:-40°C a +85°C (operación), -40°C a +90°C (almacenamiento). Garantiza fiabilidad en un amplio rango ambiental.
• Descarga Electroestática (ESD):150V (Modelo de Cuerpo Humano). Requiere precauciones estándar de manejo ESD durante el montaje.
• Temperatura de Soldadura:Resiste soldadura por reflujo a 260°C durante 10 segundos o soldadura manual a 350°C durante 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas @ T_a=25°C

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

• Intensidad Luminosa (I_v):2000-2300 mcd (Típico). Este alto brillo es adecuado para aplicaciones de indicador y retroiluminación.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):25° (Típico). Un ángulo de visión relativamente estrecho, proporcionando una salida de luz dirigida.
• Longitud de Onda de Pico (λ_p):518 nm (Típico). La longitud de onda a la cual la emisión espectral es más fuerte.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):525 nm (Típico). El color percibido de la luz.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):35 nm (Típico). El rango de longitudes de onda emitidas, centrado alrededor del pico.
• Tensión Directa (V_F):3.5V (Típico), 4.3V (Máx) @ 20mA. Un controlador de corriente constante o una resistencia en serie es obligatorio para limitar la corriente, ya que V_Ftiene un coeficiente de temperatura negativo.
• Corriente Inversa (I_R):50 µA (Máx) @ V_R=5V. El dispositivo no está diseñado para operación inversa; este parámetro es solo para fines de prueba.

3. Explicación del Sistema de Binning

La hoja de datos indica el uso de un sistema de binning para parámetros clave, como se referencia en la explicación de la etiqueta (CAT, HUE, REF). Este sistema garantiza la consistencia del color y el brillo dentro de un rango definido.

• Rango de Intensidad Luminosa (CAT):Clasifica el LED en función de su salida luminosa medida (por ejemplo, 2000-2300 mcd probablemente es un bin).
• Rango de Longitud de Onda Dominante (HUE):Clasifica el LED en función de su longitud de onda dominante (por ejemplo, alrededor de 525nm), controlando el tono preciso del verde.
• Rango de Tensión Directa (REF):Clasifica el LED en función de su caída de tensión directa a una corriente especificada, ayudando en el diseño del circuito para una conducción de corriente consistente.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a "Curvas Típicas de Características Electro-Ópticas". Aunque no se muestran en el texto proporcionado, dichas curvas suelen incluir:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa:Muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, típicamente en una relación casi lineal antes de la saturación.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de la unión.
• Tensión Directa vs. Corriente Directa:La curva característica IV del diodo.
• Tensión Directa vs. Temperatura Ambiente:Muestra el coeficiente de temperatura negativo de V_F.
• Distribución Espectral:Un gráfico que representa la intensidad frente a la longitud de onda, mostrando el pico en ~518nm y un ancho de banda de ~35nm.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Contorno del Paquete

El paquete 91-21 tiene dimensiones nominales de 2.0mm (L) x 1.25mm (W) x 1.1mm (H). Las tolerancias son ±0.1mm a menos que se especifique lo contrario. El dibujo detalla el identificador del cátodo, la forma de la lente y las ubicaciones de los terminales.

5.2 Identificación de Polaridad

El paquete incluye un marcador visual (típicamente una muesca o un punto verde en el lado del cátodo) para identificar el terminal del cátodo, lo cual es crucial para la orientación correcta en la PCB.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo (Sin Plomo)

• Precalentamiento:150-200°C durante 60-120 segundos. Tasa máxima de calentamiento: 3°C/seg.
• Tiempo por Encima del Líquido (217°C):60-150 segundos.
• Temperatura de Pico:260°C máximo, mantenida durante un máximo de 10 segundos.
• Tiempo por Encima de 255°C:30 segundos máximo.
• Tasa de Enfriamiento:Máximo 6°C/seg.
• Ciclos de Reflujo:Máximo dos veces.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesario, utilice un soldador con temperatura de punta <350°C, capacidad <25W, y limite el tiempo de contacto a 3 segundos por terminal. Permita un intervalo de 2 segundos entre soldar cada terminal.

6.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Este componente es sensible a la humedad (MSL).

• Antes de Abrir:Almacene a ≤30°C / ≤90% HR.
• Después de Abrir (Vida Útil en Planta):72 horas a ≤30°C / ≤60% HR.
• Resecado:Si el indicador de desecante cambia o se excede la vida útil en planta, seque a 60±5°C durante 24 horas antes de usar.

6.4 Precauciones Críticas

• Limitación de Corriente:Una resistencia externa en serie esobligatoriapara prevenir la fuga térmica y la quemadura debido al coeficiente de temperatura negativo de V_F.
• Evitar Estrés Mecánico:Evite el estrés mecánico en el LED durante la soldadura y no deforme la PCB después del montaje.
• Reparación:No recomendada. Si es inevitable, use un soldador de doble punta para calentar ambos terminales simultáneamente y evitar choque térmico. Verifique el rendimiento después de la reparación.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Empaquetado

• Cinta Portadora:Ancho de 12mm, carrete de 7 pulgadas de diámetro.
• Cantidad por Carrete:1000 piezas.
• Bolsa Resistente a la Humedad:Empacado con desecante en una bolsa de aluminio sellada a prueba de humedad.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene la siguiente información: Número de Producto del Cliente (CPN), Número de Producto (P/N), Número de Lote (LOT No.), Cantidad de Empaque (QTY) y los Códigos de Binning para Intensidad Luminosa (CAT), Longitud de Onda Dominante (HUE) y Tensión Directa (REF).

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Indicadores de estado en electrónica de consumo (equipos de audio/vídeo, dispositivos a batería).
• Retroiluminación para paneles LCD, interruptores de membrana y símbolos de instrumentos.
• Indicador y retroiluminación en equipos de automatización de oficinas (impresoras, escáneres).
• Retroiluminación de interruptores en tableros y paneles de control en interiores automotrices.
• Luces indicadoras en dispositivos de telecomunicaciones (teléfonos, máquinas de fax).

8.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito Controlador:Siempre use una fuente de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente en serie con el LED. Calcule el valor de la resistencia usando R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F.
• Gestión Térmica:Aunque es de baja potencia, asegure un área de cobre adecuada en la PCB o vías térmicas si opera a altas temperaturas ambiente o a corriente máxima para mantener la temperatura de la unión dentro de los límites.
• Protección ESD:Implemente protección ESD en las líneas de entrada si el LED está expuesto a interfaces de usuario.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 25° proporciona un haz enfocado. Considere guías de luz o difusores si se necesita una iluminación más amplia.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Comparado con LEDs antiguos de orificio pasante o paquetes SMD más grandes, el 91-21 ofrece:

• Ventaja de Tamaño:Uno de los paquetes SMD LED estandarizados más pequeños, permitiendo una ultra-miniaturización.
• Eficiencia de Brillo:Alta intensidad luminosa para su tamaño y consumo de energía, gracias a la tecnología InGaN.
• Preparación para Automatización:Empaquetado en cinta y carrete optimizado para ensamblaje de alta velocidad, reduciendo el costo de fabricación frente a la inserción manual.
• Liderazgo en Cumplimiento:El cumplimiento total con regulaciones ambientales modernas (RoHS, REACH, Libre de Halógenos) es un requisito estándar, pero sigue siendo un diferenciador clave frente a componentes heredados no conformes.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P1: ¿Por qué es absolutamente necesaria una resistencia en serie?

R1: La tensión directa (V_F) disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión del LED. Sin un elemento limitador de corriente, un pequeño aumento en la tensión de alimentación o una disminución en V_Fpuede causar un gran aumento incontrolado de la corriente, llevando a un sobrecalentamiento rápido y fallo.

P2: ¿Puedo alimentar este LED directamente con una fuente de 5V?

R2: No. Con una V_Ftípica de 3.5V, conectarlo directamente a 5V intentaría pasar una corriente muy alta, destruyéndolo instantáneamente. Se requiere una resistencia en serie. Por ejemplo, para I_F=20mA: R = (5V - 3.5V) / 0.02A = 75Ω (use el valor estándar más cercano, por ejemplo, 75Ω o 82Ω).

P3: ¿Qué significa la "Vida Útil en Planta" de 72 horas?

R3: Después de abrir la bolsa a prueba de humedad, los componentes pueden estar expuestos a las condiciones ambientales de la fábrica (≤30°C/60% HR) hasta 72 horas antes de que deban ser soldados. Exceder este tiempo conlleva el riesgo de agrietamiento tipo "palomita de maíz" durante el reflujo debido a la humedad absorbida que se vaporiza. Las piezas no utilizadas deben secarse nuevamente (resecarse).

P4: ¿Cómo identifico la polaridad correcta?

R4: Consulte el dibujo del contorno del paquete. El cátodo suele estar marcado por un punto verde en la parte superior o una muesca/chaflán en un lado del paquete. La serigrafía de la huella en la PCB debe reflejar esta marca.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseñar un indicador de batería baja para un dispositivo portátil.

El LED necesita ser brillante, pequeño y de bajo consumo. El 91-21SUGC es una excelente elección.

Implementación:Use un pin GPIO de un microcontrolador para controlar el LED. El pin puede suministrar/hundir hasta 20mA. Conecte el ánodo del LED al pin GPIO a través de una resistencia limitadora de corriente. Conecte el cátodo a tierra. Calcule el valor de la resistencia basándose en la V_OHdel MCU (por ejemplo, 3.3V). R = (3.3V - 3.5V) / 0.02A = -10Ω. Este valor negativo indica que 3.3V es insuficiente para polarizar directamente el LED a 20mA. Solución: O bien manejar el LED a una corriente más baja (por ejemplo, 10mA: R = (3.3V-3.5V)/0.01A, aún problemático) o usar el GPIO para controlar un interruptor de transistor conectado a un riel de mayor voltaje (por ejemplo, el voltaje de la batería) con una resistencia en serie apropiada. Este caso resalta la importancia de emparejar el voltaje del controlador con la V_F.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este LED se basa en un chip semiconductor de Nitruro de Galio e Indio (InGaN). Cuando se aplica una tensión directa que excede el potencial de la unión del diodo, los electrones y huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan. En este sistema de material, la energía liberada durante la recombinación se emite como fotones (luz). La composición específica de la aleación InGaN determina la energía del bandgap, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, verde brillante (~525 nm). La resina epoxi transparente actúa como un encapsulante protector y una lente primaria, dando forma al haz de salida de luz.

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LEDs SMD como el paquete 91-21 sigue varias tendencias clave de la industria:Miniaturizacióncontinúa impulsando la reducción de los tamaños de los paquetes mientras se mantiene o mejora la salida óptica.Mayor Eficienciaa través de avances en el crecimiento epitaxial y el diseño de chips conduce a más lúmenes por vatio.Fiabilidad Mejoradase logra con materiales de empaquetado mejorados y diseños de gestión térmica.Gamas de Color Más Ampliasen la retroiluminación de pantallas están impulsando LEDs con anchos de banda espectral más estrechos y un control de longitud de onda más preciso.Integraciónes otra tendencia, con paquetes multi-chip (RGB, blanco) y controladores LED combinados en módulos únicos. El 91-21 representa un punto maduro y altamente optimizado en la evolución de los LEDs SMD monocromáticos de clase indicador.