LED SMD 0201 Blanco/Amarillo - Paquete 0.6x0.3x0.3mm - Voltaje 2.6-3.2V - Potencia 96mW - Hoja de Datos 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 paquete 0201. Estos LEDs están diseñados para procesos de ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB) y son ideales para aplicaciones con espacio limitado donde la densidad de componentes es crítica. El color primario emitido para este número de parte específico es blanco con una lente amarilla, ofreciendo un punto de cromaticidad específico.

Las ventajas principales de este componente incluyen su huella extremadamente pequeña, compatibilidad con equipos de colocación automática de alto volumen y adecuación para procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) sin plomo. Está construido para cumplir con los estándares de conformidad RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).

Los mercados y aplicaciones objetivo son amplios, abarcando equipos de telecomunicaciones, dispositivos de automatización de oficinas, electrodomésticos, sistemas de control industrial y diversos productos electrónicos de consumo. Los usos típicos incluyen indicadores de estado, retroiluminación para paneles frontales e iluminación de bajo nivel para señales o símbolos.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.

• Disipación de Potencia (Pd):96 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el paquete del LED puede disipar como calor sin exceder sus límites térmicos.
• Corriente Directa Pico (I_F(pico)):100 mA. Esta es la corriente directa instantánea máxima permitida, típicamente especificada bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para evitar sobrecalentamiento.
• Corriente Directa en CC (I_F):30 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para una operación confiable a largo plazo.
• Rango de Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente en el que el LED está diseñado para funcionar correctamente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +100°C. El rango de temperatura para almacenar el dispositivo cuando no está energizado.

2.2 Características Electro-Ópticas

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

• Intensidad Luminosa (I_V):1500 - 2900 mcd (mililúmenes). Esto define la cantidad de luz visible emitida en la dirección de visión principal. El amplio rango indica que se utiliza un sistema de clasificación por bins (ver Sección 3). La medición utiliza un sensor filtrado para coincidir con la respuesta fotópica estándar CIE (ojo humano).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):110 grados (típico). Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor axial máximo. Un ángulo de 110° indica un patrón de emisión amplio y difuso, adecuado para iluminación de área en lugar de un haz enfocado.
• Coordenadas de Cromaticidad (x, y):(0.3100, 0.3100) típico. Estas coordenadas en el diagrama de cromaticidad CIE 1931 definen el punto de color preciso de la luz blanca emitida. Este punto corresponde a un blanco con una temperatura de color correlacionada (CCT) específica.
• Voltaje Directo (V_F):2.6 V (Mín) - 3.2 V (Máx) a 20mA. La caída de voltaje a través del LED cuando conduce la corriente especificada. Este rango es crítico para el diseño del circuito de excitación.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (Máx) a V_R= 5V. La pequeña corriente de fuga cuando se aplica un voltaje inverso.Importante:Este dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa; este parámetro es solo para fines de prueba.

3. Explicación del Sistema de Clasificación por Bins

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LEDs se clasifican en bins de rendimiento. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de voltaje, brillo y color.

3.1 Clasificación por Voltaje Directo (V_F)

Los LEDs se categorizan según su caída de voltaje directo a 20mA.

• Bin D8: V_F= 2.6V a 2.9V
• Bin D9: V_F= 2.9V a 3.2V
• La tolerancia dentro de cada bin es de ±0.10V.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (I_V)

Los LEDs se clasifican por su potencia de salida óptica.

• Bin X1: I_V= 1500.0 mcd a 2100.0 mcd
• Bin X2: I_V= 2100.0 mcd a 2900.0 mcd
• La tolerancia dentro de cada bin es de ±11%.

3.3 Clasificación por Color (Cromaticidad)

Esta es la clasificación más crítica para la consistencia del color. Los LEDs se clasifican en cuadriláteros específicos en el diagrama de cromaticidad CIE definidos por cuatro puntos de coordenadas (x, y).

• Bins Definidos:Y2, W1, X1, W2. Cada código de bin representa una región específica en la carta de colores.
• El punto de cromaticidad típico (0.3100, 0.3100) cae dentro de estas regiones definidas.
• La tolerancia en cada bin de tono (coordenada x, y) es de ±0.01.

Esta clasificación multidimensional (V_F, I_V, Color) garantiza que los LEDs del mismo lote de producción tengan propiedades eléctricas y ópticas estrechamente emparejadas, lo cual es esencial para aplicaciones que requieren una apariencia uniforme, como matrices de retroiluminación o grupos de indicadores de estado.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien en la hoja de datos se hacen referencias a curvas gráficas específicas, sus implicaciones son estándar.

• Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V):Esta curva es exponencial. El V_Fespecificado a 20mA es el punto de operación. Pequeños aumentos en el voltaje conducen a grandes aumentos en la corriente, lo que requiere un circuito limitador de corriente (por ejemplo, una resistencia en serie o un excitador de corriente constante) para evitar la fuga térmica.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:La salida de luz es generalmente proporcional a la corriente directa dentro del rango de operación. Sin embargo, la eficiencia puede disminuir a corrientes muy altas debido al aumento de calor.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:La salida de luz del LED típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Operar en el límite superior del rango de temperatura (85°C) resultará en una intensidad luminosa más baja que a 25°C. Esta reducción de potencia debe considerarse en el diseño térmico.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El dispositivo se ajusta al contorno del paquete estándar EIA 0201. Las dimensiones clave (en milímetros) son:

• Longitud del Paquete: 0.6 mm (tolerancia ±0.2 mm)
• Ancho del Paquete: 0.3 mm (tolerancia ±0.2 mm)
• Altura del Paquete: 0.3 mm (tolerancia ±0.2 mm)

El color de la lente es amarillo, que filtra la luz blanca emitida para lograr la cromaticidad final. El cátodo se identifica típicamente por una marca o una geometría de pad específica en la cinta y el carrete.

5.2 Patrón de Pistas de PCB Recomendado

Se proporciona un diseño sugerido de pistas de soldadura para soldadura por reflujo infrarrojo o de fase de vapor. Este patrón está diseñado para garantizar la formación confiable de la unión de soldadura, el correcto autoalineamiento durante el reflujo y una resistencia mecánica suficiente. Seguir el patrón de pistas recomendado es crucial para evitar el efecto "tumba" (componente de pie) o uniones de soldadura deficientes, especialmente con componentes tan miniatura.

6. Guía de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR

El componente es compatible con procesos de reflujo IR sin plomo (Pb-free) según J-STD-020B. Se sugiere un perfil genérico:

• Precalentamiento:150-200°C durante un máximo de 120 segundos para aumentar la temperatura lentamente y activar el fundente.
• Temperatura Pico:Máximo de 260°C. El tiempo por encima del líquido (típicamente ~217°C para soldadura sin plomo) debe controlarse.
• Tiempo Total de Soldadura:Máximo 10 segundos a temperatura pico, con un máximo de dos ciclos de reflujo permitidos.

Nota:El perfil óptimo depende del ensamblaje específico de la PCB (espesor de la placa, número de capas, otros componentes, pasta de soldar). El perfil proporcionado es un objetivo; se requiere caracterización del proceso.

6.2 Soldadura Manual (Si es Necesario)

Si se requiere re-trabajo manual, se necesita extremo cuidado:

• Temperatura del Soldador:Máximo 300°C.
• Tiempo de Contacto:Máximo 3 segundos por unión.
• Límite:Solo un ciclo de soldadura. La masa térmica es muy baja, lo que lo hace susceptible al sobrecalentamiento.

6.3 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, solo deben usarse solventes especificados para evitar dañar el paquete plástico o la lente.

• Recomendado:Alcohol etílico o alcohol isopropílico.
• Proceso:Sumergir a temperatura ambiente durante menos de un minuto. No usar limpieza ultrasónica a menos que se verifique que sea segura para el paquete.
• Evitar:Limpiadores químicos no especificados o agresivos.

7. Empaquetado y Manipulación

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora estampada estándar de la industria para manejo automatizado.

• Tamaño del Carrete:Diámetro de 7 pulgadas (178 mm).
• Ancho de la Cinta:12 mm.
• Cantidad por Carrete:4000 piezas (carrete completo).
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):500 piezas para carretes parciales.
• El empaquetado cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481. La cinta tiene una cubierta para proteger los componentes.

7.2 Sensibilidad a la Humedad y Almacenamiento

El paquete plástico es sensible a la humedad (MSL).

• Bolsa Sellada (con desecante):Almacenar a ≤30°C y ≤70% HR. La vida útil es de un año a partir de la fecha de sellado de la bolsa.
• Después de Abrir la Bolsa:Comienza la \"vida útil en planta\". Almacenar a ≤30°C y ≤60% HR.
• Límite de Tiempo Crítico:Los componentes deben someterse a soldadura por reflujo IR dentro de168 horas (7 días)de exposición a las condiciones ambientales de la fábrica después de abrir la bolsa.
• Almacenamiento Extendido (Abierto):Almacenar en un contenedor sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno.
• Vida Útil en Planta Excedida:Si los componentes están expuestos por más de 168 hrs, deben secarse en horno a aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el \"efecto palomita\" (agrietamiento del paquete durante el reflujo).

8. Guías de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Diseño del Circuito Excitador

Debido a la característica I-V exponencial, una simple resistencia en serie es el método de excitación más común para aplicaciones de indicadores. El valor de la resistencia (R_serie) se calcula como: R_serie= (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Use el V_Fmáximo de la hoja de datos (3.2V) para garantizar que la corriente no exceda los 20mA incluso con una parte de bajo V_F. Para aplicaciones que requieren brillo constante o para excitar múltiples LEDs en serie, se recomienda un excitador de corriente constante.

8.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja (96mW máx.), el pequeño paquete tiene una capacidad limitada para disipar calor. Asegure un área de cobre adecuada en la PCB conectada a las pistas térmicas (si las hay) o a las uniones de soldadura para que actúen como disipador de calor. Evite operar a la corriente máxima absoluta (30mA CC) en altas temperaturas ambientales sin un análisis térmico.

8.3 Integración Óptica

El amplio ángulo de visión de 110° hace que este LED sea adecuado para iluminar áreas pequeñas o guías de luz. Para un acoplamiento óptimo de la luz en una guía de luz, considere el patrón de emisión del LED y el ángulo de aceptación de la guía. La lente amarilla actúa como un difusor/filtro de color incorporado.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

R: No. Debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie. Conectar 5V directamente causaría una sobrecorriente catastrófica. Para una fuente de 5V y un objetivo de 20mA, usando el V_Fmáx. de 3.2V, R = (5V - 3.2V) / 0.02A = 90Ω (use una resistencia estándar de 91Ω o 100Ω).

P: ¿Por qué es tan importante la clasificación por color?

R: El ojo humano es muy sensible a las ligeras diferencias en el punto blanco, especialmente cuando se ven múltiples LEDs uno al lado del otro. Usar LEDs de diferentes bins de color puede resultar en una apariencia visiblemente irregular o desigual en una matriz.

P: ¿Qué sucede si excedo las 168 horas de vida útil en planta antes de soldar?

R: La humedad absorbida puede convertirse en vapor durante el calentamiento rápido del reflujo, pudiendo causar deslaminación interna o agrietamiento del paquete plástico (\"efecto palomita\"), lo que lleva a una falla inmediata o latente. El secado en horno es obligatorio para expulsar esta humedad.

P: ¿Es este LED adecuado para aplicaciones exteriores o automotrices?

R: El rango de temperatura de operación (-40°C a +85°C) cubre muchos entornos. Sin embargo, la hoja de datos especifica que es para \"equipo electrónico ordinario\". Para aplicaciones con altos requisitos de confiabilidad, estrés ambiental extremo (UV, humedad, ciclos térmicos) o funciones críticas para la seguridad (automotriz, médica, aviación), la consulta con el fabricante y pruebas de calificación adicionales son esenciales. Este LED de grado comercial estándar puede no tener las certificaciones de confiabilidad necesarias para tales usos.

10. Ejemplo de Diseño y Caso de Uso

Escenario: Indicador de Estado en un Módulo Bluetooth Portátil

Un diseñador está creando un módulo de audio Bluetooth compacto. El espacio en la placa es extremadamente limitado. Necesitan un LED pequeño y de bajo consumo para indicar el estado de \"encendido\" y \"emparejamiento\".

• Elección del Componente:Se selecciona este LED 0201 por su huella mínima (0.6x0.3mm).
• Diseño del Circuito:El módulo funciona con una batería de Li-ion de 3.7V. Un pin GPIO del microcontrolador, capaz de suministrar 20mA, excitará el LED. Se calcula una resistencia en serie: R = (3.7V - 2.9V_típ) / 0.02A = 40Ω. Se elige una resistencia de 39Ω, resultando en una corriente de ~20.5mA, que está dentro de las especificaciones.
• Diseño de PCB:Se utiliza el patrón de pistas recomendado. Se usan pequeñas conexiones de alivio térmico en las pistas para ayudar en la soldadura pero mantener cierta conexión térmica a un plano de tierra para la disipación de calor.
• Ensamblaje:El ensamblaje completo de la PCB utiliza pasta de soldar sin plomo y sigue el perfil de reflujo JEDEC. Los LEDs se mantienen en su bolsa sellada hasta que la línea de producción esté lista, asegurando que no se exceda la vida útil en planta.
• Resultado:Un indicador de estado confiable y brillante que consume un área de placa y potencia mínimas, cumpliendo con todos los requisitos de diseño.

11. Introducción al Principio Técnico

Un LED es un diodo semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo a través de sus terminales (ánodo positivo respecto al cátodo), los electrones del material semiconductor tipo n se recombinan con los huecos del material tipo p dentro de la región activa. Esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz está determinada por el intervalo de banda de energía de los materiales semiconductores utilizados.

Un LED \"blanco\", como en este componente, típicamente se crea usando un chip LED azul o ultravioleta recubierto con una capa de fósforo. La luz primaria del chip excita el fósforo, que luego re-emite luz a través de un espectro más amplio, combinándose para producir luz blanca. La lente amarilla modifica aún más esta salida para lograr las coordenadas de cromaticidad especificadas en el espectro de luz blanca.

12. Tendencias y Contexto de la Industria

El paquete 0201 representa la tendencia continua en la electrónica hacia la miniaturización y el aumento de la densidad funcional en las PCBs. A medida que los dispositivos de consumo como teléfonos inteligentes, wearables y sensores IoT se vuelven más pequeños, crece la demanda de componentes pasivos y activos ultra pequeños.

Las tendencias clave que influyen en tales componentes incluyen:

• Empaquetado Avanzado:Mejorar el rendimiento térmico y la confiabilidad en huellas cada vez más pequeñas.
• Mayor Eficiencia:Entregar más salida luminosa (lúmenes) por unidad de potencia eléctrica de entrada (vatios), reduciendo el consumo de energía y la generación de calor.
• Clasificación Más Estrecha:A medida que las aplicaciones de pantallas e iluminación exigen una mayor uniformidad de color, las tolerancias en los bins de cromaticidad e intensidad continúan ajustándose.
• Compatibilidad con Automatización:Los componentes deben diseñarse para máquinas de colocación automática de alta velocidad y alta precisión, siendo el empaquetado confiable en cinta y carrete una parte crítica de la cadena de suministro.

Este componente se encuentra dentro de este ecosistema, permitiendo diseños compactos mientras proporciona los parámetros de rendimiento necesarios para una amplia gama de aplicaciones de indicación e iluminación de bajo nivel.