Hoja de Datos de LED SMD 0201 Rojo AlInGaP - Dimensiones 0.6x0.3x0.25mm - Voltaje 1.7-2.4V - Potencia 72mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un diodo emisor de luz (LED) miniatura de montaje superficial (SMD) en el tamaño de encapsulado 0201. El dispositivo utiliza tecnología de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para producir una salida de luz roja. Sus dimensiones extremadamente compactas lo hacen adecuado para procesos de montaje automatizado en placas de circuito impreso (PCB) y aplicaciones donde el espacio es limitado.

1.1 Ventajas Principales

• Huella Miniatura:El encapsulado 0201 es una de las huellas SMD LED estandarizadas más pequeñas, permitiendo diseños de PCB de alta densidad.
• Compatibilidad con Automatización:Diseñado para ser compatible con equipos automáticos de pick-and-place de alta velocidad y procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR).
• Cumplimiento RoHS:El dispositivo se fabrica para cumplir con las directivas de Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS).
• Compatibilidad con CI:Las características eléctricas permiten la interfaz directa con salidas de circuitos integrados.

1.2 Mercados Objetivo y Aplicaciones

Este LED está destinado a una amplia gama de electrónica de consumo e industrial donde se requieren indicadores pequeños y fiables.

• Electrónica Portátil:Indicadores de estado en teléfonos móviles, tabletas, portátiles y dispositivos wearables.
• Equipos de Red y Comunicación:Luces de enlace/actividad en routers, switches y módems.
• Electrodomésticos y Automatización de Oficina:Indicadores de encendido, modo o función.
• Retroiluminación de Paneles Frontales:Iluminación para símbolos, iconos o botones.
• Indicador Luminoso General de Estado/Señal:Cualquier aplicación que requiera un indicador visual compacto y brillante.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva de los principales parámetros eléctricos, ópticos y térmicos definidos en la hoja de datos.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos son límites de estrés que no deben excederse bajo ninguna condición, ni siquiera momentáneamente. Operar más allá de estos límites puede causar daños permanentes.

• Disipación de Potencia (Pd):72 mW. Esta es la pérdida de potencia máxima permitida en forma de calor. Excederla puede provocar sobrecalentamiento y reducir la vida útil.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):80 mA. Esto solo es permisible en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). No es para operación continua en CC.
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para una operación confiable a largo plazo.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C. Se garantiza que el dispositivo funcione dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +100°C. El dispositivo puede almacenarse sin daños dentro de este rango cuando no está energizado.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden en una condición de prueba estándar de 25°C de temperatura ambiente y una corriente directa (I_F) de 20 mA, a menos que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (I_V):170 - 340 mcd (mín - máx). Esta es el brillo percibido del LED medido por un sensor filtrado para la respuesta del ojo humano (curva CIE). El amplio rango indica que se utiliza un sistema de clasificación (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):110° (típico). Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor máximo (en el eje). Un ángulo de 110° proporciona un cono de visión muy amplio.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_p):624 nm (típico). Esta es la longitud de onda en el punto más alto del espectro de emisión óptica.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):617 - 630 nm. Se deriva del diagrama de cromaticidad CIE y representa la longitud de onda única que mejor describe el color percibido (rojo).
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):15 nm (típico). Esto indica la pureza espectral; un valor más pequeño significa un color más monocromático.
• Voltaje Directo (V_F):1.7 - 2.4 V. La caída de voltaje a través del LED cuando se alimenta a 20 mA. Este rango también está sujeto a clasificación.
• Corriente Inversa (I_R):100 μA (máx) a V_R= 5V. El dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa; este parámetro es solo para fines de prueba de fuga.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

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

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa (I_V)

Los LED se categorizan en códigos de clasificación (bins) según su intensidad luminosa medida a 20 mA.

• Código de Clasificación S1:Mínimo 170.0 mcd, Máximo 240.0 mcd.
• Código de Clasificación S2:Mínimo 240.0 mcd, Máximo 340.0 mcd.
• La tolerancia dentro de cada código es de ±11%.

3.2 Clasificación por Voltaje Directo (V_F)

Los LED también se clasifican por su caída de voltaje directo a 20 mA, lo cual es importante para el emparejamiento de corriente en circuitos paralelos y el diseño de la fuente de alimentación.

• Código de Clasificación D2:Mínimo 1.7 V, Máximo 2.0 V.
• Código de Clasificación D3:Mínimo 2.0 V, Máximo 2.2 V.
• Código de Clasificación D4:Mínimo 2.2 V, Máximo 2.4 V.
• La tolerancia dentro de cada código es de ±0.10 V.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien los datos gráficos específicos se hacen referencia en la hoja de datos, a continuación se describen las tendencias típicas de rendimiento para tales LED.

4.1 Característica Corriente vs. Voltaje (I-V)

Un LED exhibe una curva I-V similar a un diodo. El voltaje directo (V_F) aumenta logarítmicamente con la corriente. El rango especificado de V_Fa 20 mA es crítico para diseñar el circuito limitador de corriente (generalmente una resistencia en serie).

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La salida de luz (I_V) es aproximadamente proporcional a la corriente directa (I_F) en un rango significativo. Sin embargo, la eficiencia puede disminuir a corrientes muy altas debido al aumento de calor. Operar en o por debajo de los 20-30 mA recomendados asegura un rendimiento y longevidad óptimos.

4.3 Dependencia de la Temperatura

El rendimiento del LED es sensible a la temperatura. Típicamente, el voltaje directo (V_F) disminuye al aumentar la temperatura de la unión, mientras que la intensidad luminosa también disminuye. El rango de temperatura de operación especificado de -40°C a +85°C define los límites para el rendimiento garantizado.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo se ajusta al contorno del encapsulado estándar EIA 0201. Las dimensiones clave (en milímetros) son aproximadamente 0.6mm de longitud, 0.3mm de ancho y 0.25mm de altura. Las tolerancias son típicamente de ±0.2mm. La lente es transparente, con el chip AlInGaP emitiendo luz roja.

5.2 Diseño Recomendado de Pads en PCB

Se proporciona un patrón de soldadura (huella) para la PCB para garantizar una soldadura adecuada y estabilidad mecánica durante el reflujo IR. El diseño típicamente incluye dos pads rectangulares ligeramente más grandes que los terminales del dispositivo para facilitar la formación de un buen filete de soldadura.

5.3 Identificación de Polaridad

Para el encapsulado 0201, la polaridad generalmente se indica mediante una marca en el cuerpo del componente o por la estructura interna del embalaje en cinta y carrete. El cátodo suele estar identificado. Los diseñadores deben consultar el diagrama de orientación de la cinta para asegurar una colocación correcta.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo

El dispositivo es compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) sin plomo (Pb-free). Se proporciona un perfil sugerido según J-STD-020B, con límites clave:

• Precalentamiento:150-200°C durante un máximo de 120 segundos.
• Temperatura Pico:Máximo 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquidus:Se recomienda que esté dentro de los límites del perfil estándar para garantizar una formación adecuada de la junta sin daño térmico.

Nota:El perfil real debe caracterizarse para el ensamblaje específico de la PCB, considerando el grosor de la placa, la densidad de componentes y las especificaciones de la pasta de soldar.

6.2 Almacenamiento y Manipulación

• Sensibilidad a la Humedad:Los dispositivos se embalan en bolsas barrera de humedad con desecante. Una vez abierta la bolsa original, los componentes son sensibles a la humedad ambiente.
• Vida Útil en Planta:Se recomienda completar el reflujo IR dentro de las 168 horas (7 días) posteriores a abrir la bolsa seca si se almacena a ≤ 30°C / 60% HR.
• Almacenamiento Extendido:Para almacenamiento más allá de 168 horas, los componentes deben recocerse (por ejemplo, 60°C durante 48 horas) antes de soldar para prevenir el efecto "palomita de maíz" durante el reflujo.

6.3 Limpieza

Si es necesaria una limpieza posterior a la soldadura, solo deben usarse solventes a base de alcohol como alcohol isopropílico (IPA) o alcohol etílico. La inmersión debe ser a temperatura ambiente y por menos de un minuto. Productos químicos no especificados pueden dañar el encapsulado del LED.

7. Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora embutida de 12mm de ancho, enrollada en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro.

• Cantidad por Carrete:4000 piezas.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):500 piezas para cantidades restantes.
• Estándares de Embalaje:Cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Diseño del Circuito de Conducción

LEDs are current-driven devices. To ensure uniform brightness, especially when multiple LEDs are connected in parallel, each LED should ideally have its own current-limiting resistor. Driving LEDs in series ensures identical current, promoting intensity matching.

8.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja (72mW máx.), un diseño adecuado del PCB puede ayudar a disipar el calor. Asegurar un área de cobre adecuada alrededor de los pads de soldadura y evitar la colocación en puntos calientes localizados en el PCB contribuye a la fiabilidad a largo plazo.

8.3 Verificación del Diseño

Debido al tamaño miniatura, la inspección visual después de la soldadura puede requerir aumento. Las pruebas eléctricas deben verificar que el voltaje directo y la salida de luz estén dentro de los rangos esperados para los códigos de clasificación seleccionados.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La diferenciación principal de este componente radica en su tamaño de encapsulado. La huella 0201 es significativamente más pequeña que alternativas comunes como los LED SMD 0402 o 0603. Esto permite una mayor densidad de componentes y productos finales más compactos. La contrapartida puede ser una disipación de potencia máxima ligeramente menor y la necesidad de equipos de montaje más precisos en comparación con encapsulados más grandes.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

10.1 ¿Puedo alimentar este LED directamente desde una salida lógica de 3.3V o 5V?

No. Siempre se requiere una resistencia limitadora de corriente en serie. El valor de la resistencia (R) se calcula usando la Ley de Ohm: R = (V_fuente- V_F) / I_F. Usando el V_Fmáximo (2.4V) para un diseño conservador, con una fuente de 3.3V y un I_Fobjetivo de 20mA, R = (3.3 - 2.4) / 0.02 = 45Ω. Una resistencia estándar de 47Ω sería adecuada.

10.2 ¿Por qué es importante la clasificación (binning)?

La clasificación garantiza la consistencia de color y brillo dentro de un lote de producción. Para aplicaciones donde se usan múltiples LED uno al lado del otro (por ejemplo, un panel indicador), especificar los mismos códigos de clasificación de intensidad y voltaje es crucial para evitar diferencias visibles en brillo o tono de color.

10.3 ¿Qué sucede si excedo la corriente continua máxima absoluta?

Operar por encima de 30 mA de CC aumenta la temperatura de la unión más allá de los límites seguros. Esto acelera la depreciación del lumen (el LED se atenúa con el tiempo) y puede llevar a una falla catastrófica. Siempre diseñe circuitos para operar dentro de la corriente directa continua recomendada.

11. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un módulo de sensor IoT compacto con un solo LED rojo de estado. El espacio es extremadamente limitado en la PCB de 4 capas.

Implementación:Se selecciona el LED 0201 por su huella mínima. Se coloca cerca del borde de la placa. Una resistencia de 47Ω, tamaño 0201, se coloca en serie entre el ánodo del LED y un pin GPIO de un microcontrolador de 3.3V. El GPIO se configura como una salida de drenador abierto, absorbiendo corriente a tierra cuando está activo. El cátodo se conecta al pin GPIO, y el ánodo se conecta a 3.3V a través de la resistencia. Esta configuración permite al MCU encender el LED estableciendo el GPIO en bajo. Se utiliza el patrón de soldadura de la hoja de datos en el diseño del PCB. Se informa a la casa de montaje del nivel de sensibilidad a la humedad (MSL) del componente y de la necesidad de un perfil de reflujo controlado.

12. Principio de Funcionamiento

Este LED se basa en material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP). Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones y huecos se inyectan en la región activa de la unión semiconductora. Su recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación AlInGaP determina la energía de la banda prohibida, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, en el espectro rojo (~624 nm). La lente de epoxi transparente encapsula el chip semiconductor y da forma al haz de salida de luz.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en los LED indicadores continúa hacia tamaños de encapsulado más pequeños (como 0201 y 01005) para apoyar la miniaturización de dispositivos electrónicos. También hay un enfoque en aumentar la eficiencia (más salida de luz por unidad de potencia eléctrica) y mejorar la fiabilidad en condiciones adversas. Además, la integración con otros componentes pasivos o controladores en módulos multi-chip es un área de desarrollo, aunque los LED discretos como este siguen siendo esenciales para la flexibilidad de diseño y la rentabilidad en muchas aplicaciones.