Hoja de Datos del LED Azul SMD 19-217 - Paquete 2.0x1.25x0.8mm - Voltaje 2.6-2.9V - Potencia 40mW - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

El 19-217 es un LED azul compacto de montaje superficial diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren soluciones fiables de indicación y retroiluminación. Este componente utiliza un chip semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) para producir luz en el espectro azul, con una longitud de onda pico típica de 468 nanómetros. Su ventaja principal radica en su huella miniatura, que permite un ahorro significativo de espacio en las placas de circuito impreso (PCB) y facilita una mayor densidad de empaquetado en comparación con los componentes tradicionales con patillas. El dispositivo cumple plenamente con los estándares ambientales y de fabricación contemporáneos, incluyendo RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), las regulaciones REACH de la UE, y está clasificado como libre de halógenos.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

El diseño del LED SMD 19-217 ofrece varios beneficios clave para ingenieros y diseñadores. Su tamaño reducido y naturaleza ligera lo hacen ideal para aplicaciones donde el espacio y el peso son limitaciones críticas. El paquete se suministra en cinta de 8mm enrollada en un carrete de 7 pulgadas de diámetro, haciéndolo totalmente compatible con equipos automáticos de montaje pick-and-place de alta velocidad, optimizando así el proceso de fabricación. El LED también es compatible con los procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo y por fase de vapor. Sus mercados objetivo principales incluyen la electrónica automotriz (para retroiluminación de cuadros de instrumentos e interruptores), equipos de telecomunicaciones (para indicadores en teléfonos y faxes), electrónica de consumo para retroiluminación de LCD y aplicaciones de indicación de propósito general.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos clave especificados en la hoja de datos, cruciales para un diseño de circuito adecuado y una evaluación de fiabilidad.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los Límites Absolutos Máximos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estas no son condiciones de operación normal.

• Voltaje Inverso (VR):5V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Corriente Directa Continua (IF):10mA. La corriente máxima en DC que se puede aplicar de forma continua.
• Corriente Directa Pico (IFP):40mA. Esta es la corriente pulsada máxima permitida, especificada con un ciclo de trabajo de 1/10 y una frecuencia de 1kHz. Es adecuada para pulsos breves de alta intensidad, pero no para operación sostenida.
• Disipación de Potencia (Pd):40mW. La potencia máxima que el paquete puede disipar como calor, calculada como Voltaje Directo (VF) * Corriente Directa (IF). Operar cerca de este límite requiere una gestión térmica cuidadosa.
• Descarga Electroestática (ESD) Modelo Cuerpo Humano (HBM):150V. Esta es una tolerancia a ESD relativamente baja, lo que indica que el dispositivo es sensible a la electricidad estática. Los procedimientos de manejo ESD adecuados son obligatorios durante el montaje y manipulación.
• Temperatura de Operación (Topr):-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente en el que se garantiza que el dispositivo cumple con sus especificaciones publicadas.
• Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura:El dispositivo puede soportar soldadura por reflujo con una temperatura pico de 260°C durante hasta 10 segundos, o soldadura manual a 350°C durante hasta 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden en una condición de prueba estándar de Ta=25°C e IF=2mA, a menos que se indique lo contrario. Definen el rendimiento óptico del LED.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 7.2 mcd hasta un máximo de 18.0 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):120 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor pico. Un ángulo de 120° proporciona un patrón de emisión amplio y difuso, adecuado para iluminación de área y retroiluminación.
• Longitud de Onda Pico (λp):468 nm (típico). Esta es la longitud de onda en la que la distribución espectral de potencia es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λd):465.0 nm a 470.0 nm. Esta es la percepción de color del LED como una sola longitud de onda por el ojo humano y es el parámetro utilizado para la clasificación por color.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):25 nm (típico). Este es el ancho del espectro emitido, medido a la mitad de la intensidad máxima (Ancho a Media Altura - FWHM).
• Voltaje Directo (VF):2.60V a 2.90V a IF=2mA. Este rango es crítico para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa (IR):Máximo 50 μA a VR=5V. La hoja de datos señala explícitamente que el dispositivo no está diseñado para operación inversa; este parámetro es solo para fines de prueba.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar un rendimiento consistente en la producción en masa, los LED se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave. El 19-217 utiliza un sistema de clasificación tridimensional.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LED se categorizan en cuatro lotes (K1, K2, L1, L2) según su intensidad luminosa medida a 2mA.

• Lote K1:7.2 - 9.0 mcd
• Lote K2:9.0 - 11.5 mcd
• Lote L1:11.5 - 14.5 mcd
• Lote L2:14.5 - 18.0 mcd

Se aplica una tolerancia de ±11% a los límites del lote.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El color se controla dentro de un solo lote para este producto.

• Lote X:465.0 - 470.0 nm. Se especifica una tolerancia ajustada de ±1nm.

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica en tres lotes para ayudar en el diseño de controladores de corriente consistentes.

• Lote 28:2.60 - 2.70V
• Lote 29:2.70 - 2.80V
• Lote 30:2.80 - 2.90V

Se aplica una tolerancia de ±0.05V.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varios gráficos característicos que son esenciales para comprender el comportamiento del LED bajo diferentes condiciones de operación.

4.1 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

Esta curva muestra que la salida luminosa no es lineal con la corriente. Aumenta con la corriente pero eventualmente se satura. Operar por encima de la corriente continua recomendada (10mA) puede conducir a una eficiencia reducida y un envejecimiento acelerado.

4.2 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Este gráfico demuestra el coeficiente de temperatura negativo de la salida de luz del LED. A medida que aumenta la temperatura de la unión, la intensidad luminosa disminuye. Para el 19-217, la salida puede caer significativamente a medida que la temperatura ambiente se acerca al límite máximo de operación de 85°C. Esto debe tenerse en cuenta en diseños que requieran un brillo consistente en un amplio rango de temperaturas.

4.3 Curva de Reducción de Corriente Directa (Derating)

Este es uno de los gráficos más críticos para la fiabilidad. Muestra la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente. A medida que la temperatura aumenta, la corriente segura máxima disminuye. A 85°C, la corriente permitida es sustancialmente menor que la clasificación de 10mA a 25°C. No reducir la corriente puede llevar a una fuga térmica y fallo del dispositivo.

4.4 Voltaje Directo vs. Corriente Directa

Esta curva IV (Corriente-Voltaje) muestra la relación exponencial típica de un diodo. El voltaje aumenta logarítmicamente con la corriente. La curva es esencial para seleccionar una resistencia limitadora de corriente apropiada o diseñar un controlador de corriente constante.

4.5 Distribución Espectral y Patrón de Radiación

El gráfico espectral confirma la emisión azul centrada alrededor de 468nm con un FWHM de aproximadamente 25nm. El diagrama del patrón de radiación ilustra la distribución espacial de la luz, confirmando el patrón de emisión tipo Lambertiano con el ángulo de visión especificado de 120°.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El 19-217 presenta un paquete SMD estándar. Las dimensiones clave (en milímetros) incluyen un tamaño de cuerpo de aproximadamente 2.0mm de largo, 1.25mm de ancho y 0.8mm de alto. La hoja de datos proporciona un dibujo detallado con tolerancias de ±0.1mm a menos que se especifique lo contrario. El ánodo y el cátodo están claramente marcados, lo cual es crucial para la orientación correcta durante el montaje.

5.2 Identificación de Polaridad

La polaridad correcta es vital para la operación del LED. El paquete incluye marcadores visuales (típicamente una muesca o una marca verde) para identificar el cátodo. Los diseñadores deben asegurarse de que la huella en el PCB coincida con esta orientación.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

El manejo y soldadura adecuados son críticos para el rendimiento y la fiabilidad a largo plazo.

6.1 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LED se empaquetan en una bolsa resistente a la humedad con desecante. La bolsa no debe abrirse hasta que los componentes estén listos para su uso. Después de abrir, las piezas no utilizadas deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% de Humedad Relativa (HR) y usarse dentro de 168 horas (7 días). Si se excede este plazo, se requiere un tratamiento de horneado a 60±5°C durante 24 horas antes de soldar para prevenir el "efecto palomita" (agrietamiento del paquete debido a la presión de vapor durante el reflujo).

6.2 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se especifica un perfil de reflujo sin plomo:

• Precalentamiento:150-200°C durante 60-120 segundos.
• Tiempo por Encima del Líquidus (TAL):Por encima de 217°C durante 60-150 segundos.
• Temperatura Pico:Máximo 260°C, mantenida durante un máximo de 10 segundos.
• Tasas de Rampa:Máximo 6°C/seg de calentamiento, 3°C/seg de enfriamiento.

La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces. Debe evitarse el estrés en el cuerpo del LED durante el calentamiento y el alabeo del PCB 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, aplicada por no más de 3 segundos por terminal, utilizando un soldador con una potencia nominal inferior a 25W. Debe permitirse un intervalo de enfriamiento de al menos 2 segundos entre terminales. Se desaconseja encarecidamente el rework. Si es inevitable, debe usarse un soldador de doble punta especializado para calentar ambos terminales simultáneamente y evitar estrés mecánico en las soldaduras.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de la Cinta y el Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora con relieve, con dimensiones proporcionadas en la hoja de datos. La cinta tiene 8mm de ancho y se enrolla en un carrete estándar de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Cada carrete contiene 3000 piezas.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene información crítica para la trazabilidad y la aplicación correcta:

• P/N:Número de Producto (ej., 19-217/BHC-XK1L2B11X/3T).
• QTY:Cantidad de Empaque (3000 pcs).
• CAT:Rango de Intensidad Luminosa (ej., K1, L2).
• HUE:Rango de Cromaticidad/Longitud de Onda Dominante (X).
• REF:Rango de Voltaje Directo (ej., 28, 29, 30).
• LOT No:Número de Lote de Fabricación para trazabilidad.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Iluminación Interior Automotriz:Retroiluminación para cuadros de instrumentos, botones e interruptores. El amplio ángulo de visión y el color azul son adecuados para crear efectos estéticos modernos.
• Electrónica de Consumo:Indicadores de estado y retroiluminación para teclas en controles remotos, electrodomésticos y equipos de audio.
• Equipos de Telecomunicaciones y Redes:Indicadores de actividad de enlace, alimentación y estado en routers, switches y módems.
• Indicadores de Panel Generales:Cualquier aplicación que requiera una luz indicadora azul pequeña, fiable y brillante.

8.2 Consideraciones de Diseño Críticas

1. La Limitación de Corriente es Obligatoria:DEBE usarse una resistencia limitadora de corriente externa o un controlador de corriente constante en serie con el LED. El voltaje directo tiene un coeficiente de temperatura negativo, lo que significa que disminuye a medida que aumenta la temperatura. Sin limitación de corriente, un pequeño aumento en el voltaje o la temperatura puede causar un gran aumento, potencialmente destructivo, en la corriente.
2. Gestión Térmica:Considere el entorno de operación. Use la curva de reducción (derating) para seleccionar una corriente de operación apropiada, especialmente si la temperatura ambiente es alta o el PCB tiene una disipación de calor deficiente.
3. Protección ESD:Implemente protección ESD en las líneas de entrada si el LED es accesible para el usuario, y haga cumplir procedimientos de manejo seguros contra ESD durante el montaje.
4. Diseño Óptico:El ángulo de visión de 120° proporciona una cobertura amplia. Para luz enfocada, puede ser necesaria una lente externa o una guía de luz.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Si bien existen muchos LED azules SMD, la combinación de parámetros del 19-217 lo posiciona para casos de uso específicos. En comparación con paquetes más pequeños (ej., 0402), ofrece una mayor salida de luz y potencialmente una mejor disipación de calor debido a su mayor tamaño. En comparación con los LED de alta potencia, opera a una corriente mucho más baja y requiere circuitos de accionamiento más simples, haciéndolo rentable para aplicaciones de indicación. Su cumplimiento explícito con los estándares libres de halógenos y REACH es un diferenciador clave para mercados con regulaciones ambientales estrictas, como la Unión Europea.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Por qué es absolutamente necesaria una resistencia limitadora de corriente?

Los LED son dispositivos controlados por corriente, no por voltaje. La característica V-I es exponencial. Al voltaje directo típico de ~2.8V, un cambio muy pequeño en el voltaje de alimentación o una caída en el Vf del LED debido al calentamiento puede hacer que la corriente aumente drásticamente, excediendo la clasificación máxima y destruyendo el dispositivo. Una resistencia establece una corriente fija basada en la Ley de Ohm (I = (Vsupply - Vf) / R).

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

No, no directamente.Un pin GPIO de un microcontrolador típicamente no puede suministrar suficiente corriente (a menudo limitada a 20-25mA) de manera segura y consistente para un LED, y carece de regulación de corriente. Debes usar una resistencia en serie. Para una alimentación de 3.3V y una corriente objetivo de 5mA con un Vf de 2.8V, el valor de la resistencia sería R = (3.3V - 2.8V) / 0.005A = 100 Ohmios. Siempre verifica la capacidad de suministro de corriente del pin del microcontrolador.

10.3 ¿Qué significa el ángulo de visión de 120° para mi diseño?

Significa que la luz se emite en un cono amplio. Si necesitas que el LED sea visible desde muchos ángulos (ej., un indicador de panel), esto es ideal. Si necesitas un haz de luz enfocado (ej., para iluminar un punto específico), este LED por sí solo no es adecuado y requeriría ópticas secundarias.

10.4 ¿Qué tan crítico es el plazo de 7 días de vida útil después de abrir la bolsa barrera de humedad?

Muy crítico para la soldadura por reflujo. La humedad absorbida en el paquete de plástico puede convertirse en vapor durante el ciclo de reflujo a alta temperatura, causando deslaminación interna o agrietamiento ("efecto palomita"), lo que conduce a fallos inmediatos o latentes. Si la bolsa ha estado abierta más de 168 horas, se debe seguir el procedimiento de horneado.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseñar un indicador de estado para un router de consumo.El LED necesita mostrar "encendido" y "actividad WAN" (parpadeante). El sistema utiliza una línea de 3.3V. Para garantizar una larga vida útil y evitar sobrecargar el microcontrolador, se utiliza un transistor externo (ej., un pequeño NPN o un NFET) para conmutar el LED. Se coloca una resistencia en serie entre la línea de 3.3V y el ánodo del LED, y el transistor conmuta el cátodo a tierra. Elegir una corriente conservadora de 5mA para la indicación continua de "encendido" y usar el Vf máximo de 2.9V para el cálculo garantiza el brillo en todas las condiciones: R = (3.3V - 2.9V) / 0.005A = 80 Ohmios (usar una resistencia estándar de 82 Ohmios). La disipación de potencia en el LED es Pd = Vf * If = 2.9V * 0.005A = 14.5mW, muy por debajo del máximo de 40mW, asegurando una excelente fiabilidad incluso en un gabinete potencialmente cálido.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

El LED 19-217 opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión p-n semiconductor. La región activa está compuesta de InGaN. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el potencial incorporado de la unión, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación de InGaN determina la energía del bandgap, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, azul (~468 nm). El paquete de resina epoxi sirve para proteger el dado semiconductor, proporcionar estabilidad mecánica y actúa como una lente primaria para dar forma a la salida de luz.

13. Tendencias Tecnológicas y Contexto

Este dispositivo representa un segmento maduro y optimizado en costos de la tecnología LED. El uso de InGaN para emisión azul está bien establecido. Las tendencias actuales en LED SMD de tipo indicador se centran en varias áreas: 1)Miniaturización:Existen paquetes aún más pequeños que el 19-217 (ej., 0402, 0201) para placas de ultra alta densidad. 2)Mayor Eficiencia:Nuevos diseños de chips y materiales continúan mejorando los lúmenes por vatio, permitiendo corrientes de operación más bajas y un consumo de energía reducido. 3)Fiabilidad y Consistencia Mejoradas:Las técnicas avanzadas de fabricación y clasificación producen distribuciones de parámetros más ajustadas. 4)Amplio Cumplimiento Ambiental:Como se ve con esta pieza, el cumplimiento con los estándares RoHS, REACH y libre de halógenos es ahora una expectativa básica para el acceso al mercado global. El 19-217 encaja en aplicaciones donde se prefiere un componente probado, fiable y estandarizado sobre un rendimiento de vanguardia.