Hoja de Datos del LED SMD 23-22C/S2BHC-B30/2A - 2.3x2.2mm - 2.0V/3.3V - 60mW/95mW - Naranja Brillante y Azul - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 23-22C/S2BHC-B30/2A es un componente LED compacto para montaje superficial, diseñado para aplicaciones de placas de alta densidad. Está disponible en dos tipos de chip distintos: el chip S2, que emite un color naranja brillante utilizando material AlGaInP, y el chip BH, que emite un color azul utilizando material InGaN. Ambas variantes están encapsuladas en una resina transparente. Sus principales ventajas incluyen una huella significativamente reducida en comparación con los LED de marco de pines, lo que permite la miniaturización de los productos finales, reduce los requisitos de almacenamiento y es adecuado para procesos de ensamblaje automatizado. El dispositivo cumple con los principales estándares ambientales y de seguridad, incluidos RoHS, REACH de la UE y requisitos libres de halógenos.

1.1 Características Principales y Mercado Objetivo

El LED se suministra en cinta de 8 mm dentro de una bobina de 7 pulgadas de diámetro, lo que lo hace totalmente compatible con equipos automáticos de pick-and-place de alta velocidad. Está diseñado para ser utilizado con procesos estándar de soldadura por reflujo por infrarrojos y fase de vapor. La capacidad multicolor dentro de la misma huella de encapsulado ofrece flexibilidad de diseño. Sus principales aplicaciones objetivo incluyen retroiluminación para paneles de instrumentos, interruptores y pantallas LCD en electrónica de consumo, así como indicadores de estado en dispositivos de telecomunicaciones como teléfonos y faxes. Su naturaleza de propósito general también lo hace adecuado para una amplia gama de tareas de indicación e iluminación donde el espacio es limitado.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de las especificaciones eléctricas, ópticas y térmicas definidas en las tablas de valores máximos absolutos y características electro-ópticas.

2.1 Valores Máximos Absolutos

El dispositivo tiene una tensión inversa máxima (VR) de 5V para ambos tipos de chip. La corriente directa continua (IF) está clasificada en 25mA. Sin embargo, la capacidad de corriente directa de pico (IFP) difiere: el chip S2 (Naranja) puede manejar pulsos de 60mA con un ciclo de trabajo de 1/10 y 1kHz, mientras que el chip BH (Azul) puede manejar 100mA en las mismas condiciones. Esto indica una mayor tolerancia a la corriente transitoria para el LED azul basado en InGaN. Las clasificaciones de disipación de potencia (Pd) son de 60mW para el chip S2 y 95mW para el chip BH, lo que refleja diferentes características térmicas de los materiales semiconductores. El rango de temperatura de funcionamiento se especifica de -40°C a +85°C, con un rango de temperatura de almacenamiento ligeramente más amplio de -40°C a +90°C.

2.2 Características Electro-Ópticas a Ta=25°C

Bajo una condición de prueba estándar de 10mA de corriente directa, la intensidad luminosa típica (Iv) para ambos chips es de 22.5mcd, con un máximo de 57.0mcd según define la estructura de clasificación (binning). El ángulo de visión (2θ1/2) es amplio, de 130 grados, típico de un encapsulado SMD estilo reflector, proporcionando una iluminación amplia y difusa. El chip S2 tiene una longitud de onda de pico típica (λp) de 611nm y una longitud de onda dominante (λd) de 605nm, ubicándolo en la región naranja. El chip BH tiene una longitud de onda de pico típica de 468nm y una longitud de onda dominante de 470nm, característica de un LED azul. El ancho de banda espectral (Δλ) es de 17nm para el S2 y 25nm para el BH. La tensión directa (VF) es un parámetro clave: el chip S2 tiene una VF típica de 2.0V (mín. 1.7V, máx. 2.4V), mientras que el chip BH tiene una VF típica de 3.3V (mín. 2.7V, máx. 3.7V). Esta diferencia de voltaje es crítica para el diseño del circuito, especialmente en configuraciones multicolor o de accionamiento en paralelo. La corriente inversa (IR) a VR=5V se especifica con un máximo de 10μA para S2 y 50μA para BH.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La salida luminosa de los LED varía naturalmente durante la fabricación. Para garantizar la consistencia para el usuario final, los productos se clasifican en rangos de rendimiento (bins).

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La hoja de datos define dos rangos principales para la intensidad luminosa, aplicables a ambos tipos de chip S2 y BH, medidos a IF=10mA. El Código de Bin 1 cubre el rango de 22.5mcd a 36.0mcd. El Código de Bin 2 cubre el rango de mayor salida de 36.0mcd a 57.0mcd. Una nota especifica una tolerancia de ±11% en la intensidad luminosa, que se aplica dentro de cada bin. Esta clasificación permite a los diseñadores seleccionar LED apropiados para sus requisitos de brillo y ayuda a mantener una apariencia uniforme en una matriz.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien el PDF indica la presencia de curvas típicas de características electro-ópticas para ambos chips S2 y BH en las páginas 4 y 5, los datos gráficos específicos no se proporcionan en el contenido de texto. Típicamente, dichas curvas ilustrarían la relación entre la corriente directa y la intensidad luminosa (curva I-I), la tensión directa frente a la corriente directa (curva V-I) y el efecto de la temperatura ambiente en la intensidad luminosa. Estas curvas son esenciales para comprender el comportamiento del LED en condiciones de funcionamiento no estándar, como el accionamiento a corrientes distintas de 10mA o el funcionamiento en entornos de temperatura elevada. Los diseñadores deben consultar la hoja de datos gráfica completa para modelar con precisión el rendimiento en su aplicación específica.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Contorno del Encapsulado

El dispositivo sigue el contorno del encapsulado 23-22C. Las dimensiones se proporcionan en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.1mm a menos que se indique lo contrario. El encapsulado es un dispositivo de montaje superficial con un reflector para mejorar la salida de luz y la directividad. La polaridad se indica mediante la estructura física del encapsulado, típicamente con una muesca o un cátodo marcado. La huella exacta y el diseño recomendado de la almohadilla de soldadura son críticos para una soldadura confiable y la gestión térmica, y deben seguirse como se muestra en el dibujo dimensional.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

El manejo y la soldadura adecuados son cruciales para la fiabilidad.

6.1 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LED se envasan en una bolsa de barrera resistente a la humedad con desecante. La bolsa no debe abrirse hasta que los componentes estén listos para su uso. Antes de abrir, las condiciones de almacenamiento deben ser de 30°C o menos y 90% de humedad relativa (HR) o menos. Después de abrir, los componentes tienen una "vida útil en planta" de 1 año cuando se almacenan a 30°C/60%HR o menos. Las piezas no utilizadas deben volver a sellarse en un paquete a prueba de humedad. Si el indicador de desecante muestra saturación o se excede el tiempo de almacenamiento, se requiere un tratamiento de horneado a 60±5°C durante 24 horas antes de la soldadura por reflujo para evitar daños por "efecto palomita" (popcorning).

6.2 Perfil de Soldadura por Reflujo

El dispositivo es compatible con la soldadura por reflujo sin plomo. El perfil de temperatura recomendado incluye una etapa de precalentamiento entre 150-200°C durante 60-120 segundos, un tiempo por encima del líquido (217°C) de 60-150 segundos y una temperatura máxima que no exceda los 260°C durante un máximo de 10 segundos. La tasa máxima de calentamiento hasta el pico es de 6°C/seg, y la tasa máxima de enfriamiento es de 3°C/seg. La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces. No se debe aplicar tensión al LED durante el calentamiento, y la PCB no debe deformarse después de la soldadura.

6.3 Soldadura Manual y Rework

Si es necesaria la soldadura manual, la temperatura de la punta del soldador debe estar por debajo de 350°C, y el tiempo de contacto por terminal debe limitarse a 3 segundos o menos. La potencia del soldador debe ser de 25W o menos. Se debe dejar un intervalo mínimo de 2 segundos entre la soldadura de cada terminal. No se recomienda el rework después de que el LED haya sido soldado. Si es inevitable, se debe utilizar un soldador de doble punta especializado para calentar ambos terminales simultáneamente y evitar tensiones mecánicas. El potencial de daño durante el rework debe evaluarse de antemano.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Bobina

Los componentes se suministran en cinta portadora embutida con un ancho de 8 mm, enrollada en una bobina estándar de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada bobina contiene 2000 piezas. La bobina tiene un diámetro de núcleo de 13 mm y un diámetro de brida de 180 mm. Las dimensiones del bolsillo de la cinta portadora y el paso están diseñados para asegurar el encapsulado 23-22C durante el envío y el manejo automatizado.

7.2 Explicación de la Etiqueta

El embalaje incluye etiquetas con información clave: CPN (Número de Producto del Cliente), P/N (Número de Producto), QTY (Cantidad de Embalaje), CAT (Rango/Clasificación de Intensidad Luminosa), HUE (Coordenadas de Cromaticidad y Rango de Longitud de Onda Dominante), REF (Rango de Tensión Directa) y LOT No (Número de Lote para trazabilidad).

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Consideraciones de Diseño

Limitación de Corriente:Una resistencia limitadora de corriente externa es obligatoria. La tensión directa tiene un rango, y un pequeño cambio en la tensión de alimentación puede causar un gran cambio en la corriente, lo que podría provocar una falla instantánea. El valor de la resistencia debe calcularse en función del peor caso de VF (mínimo) para garantizar que la corriente no exceda la clasificación máxima.
Gestión Térmica:Si bien la disipación de potencia es baja, mantener la temperatura de unión dentro de los límites es vital para la longevidad y la estabilidad de la salida de luz. Asegure un área de cobre de PCB adecuada o vías térmicas si opera a altas temperaturas ambientales o cerca de la corriente máxima.
Protección contra ESD:La sensibilidad a ESD es de 2000V (HBM) para el chip S2 y 150V (HBM) para el chip BH. El chip azul BH es significativamente más sensible a ESD. Se deben observar las precauciones estándar de manejo de ESD durante el ensamblaje, y puede ser necesaria protección a nivel de circuito contra ESD para la variante BH en entornos sensibles.

8.2 Restricciones de Aplicación

Este producto está destinado a aplicaciones comerciales e industriales generales. No está específicamente diseñado ni calificado para aplicaciones de alta fiabilidad donde una falla podría provocar lesiones personales o daños materiales significativos. Dichas aplicaciones incluyen, entre otras, sistemas militares/aeroespaciales, sistemas críticos de seguridad automotriz (por ejemplo, frenos, airbags) y equipos médicos de soporte vital. Para estas aplicaciones, se requiere un producto con especificaciones, calificaciones y datos de fiabilidad diferentes.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El diferenciador clave de este producto es la disponibilidad de dos tecnologías semiconductoras distintas (AlGaInP e InGaN) en el mismo encapsulado mecánico (23-22C). Esto permite a los diseñadores obtener indicadores naranja y azul con huellas idénticas y perfiles de soldadura de una sola línea de componentes, simplificando la adquisición y el diseño de PCB. El amplio ángulo de visión de 130 grados es característico de un encapsulado con reflector, ofreciendo una luz más difusa que un encapsulado con lente de visión lateral o superior, lo que es ventajoso para retroiluminación e iluminación de paneles donde se desea una distribución uniforme de la luz. Su cumplimiento de los estándares ambientales modernos (sin plomo, sin halógenos, REACH) es una expectativa básica, pero sigue siendo una característica crítica para el acceso al mercado.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo accionar los LED S2 (Naranja) y BH (Azul) en paralelo desde la misma fuente de voltaje?
R: No directamente sin un diseño cuidadoso. Sus tensiones directas típicas difieren significativamente (2.0V frente a 3.3V). Si se conectan en paralelo a una fuente de 3.3V, el LED naranja probablemente se sobrecargaría y dañaría. Son esenciales resistencias limitadoras de corriente separadas calculadas para el rango de VF de cada LED.

P: ¿Qué significa el sufijo "B30/2A" en el número de pieza?
R: Aunque no se decodifica explícitamente en este extracto, dichos sufijos suelen denotar combinaciones específicas de clasificación (binning) para intensidad luminosa (B30 probablemente se relaciona con el bin de brillo) y cromaticidad/tensión (2A probablemente se relaciona con los bins de color/longitud de onda y tensión directa). El mapeo exacto debe confirmarse con el documento completo de códigos de clasificación del fabricante.

P: ¿Cómo interpreto la nota "Tolerancia de Intensidad Luminosa: ±11%"?
R: Esta tolerancia se aplica a los valores establecidos dentro de cada bin (Código 1 o Código 2). Significa que un LED etiquetado como Bin 1 (22.5-36.0mcd) podría medir aproximadamente entre 20.0mcd y 40.0mcd al considerar tanto el rango del bin como la tolerancia de ±11%. Esto es importante para aplicaciones que requieren un emparejamiento estricto de brillo.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un Panel Indicador de Múltiples Estados:Un diseñador está creando un panel de control que requiere un LED de estado verde (no cubierto en esta hoja de datos), un LED de advertencia naranja y un LED de actividad azul. Si bien esta hoja de datos no cubre el verde, proporciona naranja (S2) y azul (BH). El diseñador puede usar la huella 23-22C para ambos LED de color, simplificando el diseño de la PCB a un solo patrón de soldadura. Diseñarían tres circuitos de accionamiento separados. Para el LED naranja, suponiendo una alimentación de 5V y apuntando a 10mA, calcularían la resistencia en serie usando la VF mínima (1.7V) por seguridad: R = (5V - 1.7V) / 0.01A = 330 Ohmios. Para el LED azul: R = (5V - 2.7V) / 0.01A = 230 Ohmios. Especificarían el Código de Bin 2 para ambos para garantizar el brillo máximo y coincidente. Las aberturas del panel se diseñarían para acomodar el ángulo de visión de 130 grados para una visibilidad óptima.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz cuando una corriente eléctrica pasa a través de ellos. Este fenómeno se llama electroluminiscencia. En el chip S2 (AlGaInP), los electrones se recombinan con huecos en la red cristalina de fosfuro de aluminio, galio e indio, liberando energía en forma de fotones con longitudes de onda en la parte naranja/roja del espectro. En el chip BH (InGaN), la recombinación ocurre dentro de una estructura de nitruro de indio y galio, produciendo fotones en el espectro azul. El color específico (longitud de onda) está determinado por la energía de la banda prohibida del material semiconductor, que se diseña durante el proceso de crecimiento del cristal. El encapsulado de resina transparente actúa como lente y capa protectora, mientras que el reflector integrado ayuda a dirigir la luz emitida hacia arriba, creando el amplio ángulo de visión.

13. Tendencias Tecnológicas

La industria LED continúa evolucionando hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), una mejor reproducción cromática y una mayor miniaturización. El encapsulado 23-22C representa un factor de forma maduro y ampliamente adoptado. Las tendencias actuales en LED indicadores SMD incluyen el desarrollo de encapsulados aún más pequeños (por ejemplo, 1.0x0.5mm), una mayor adopción del encapsulado a escala de chip (CSP) para diseños ultradelgados y la integración de múltiples chips de color (RGB) en un solo encapsulado para iluminación ajustable a todo color. También hay un fuerte enfoque en mejorar la fiabilidad y el rendimiento en condiciones de alta temperatura, impulsado por aplicaciones automotrices e industriales. El movimiento hacia corrientes de accionamiento más altas para aumentar el brillo desde encapsulados diminutos requiere mejoras continuas en la gestión térmica a nivel de chip y encapsulado.