Hoja de Datos del LED SMD 19-21/G6C-FP1Q1L/3T - Tamaño 2.0x1.25x0.8mm - Voltaje 1.7-2.3V - Potencia 60mW - Amarillo Verde Brillante - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LED SMD 19-21 es un dispositivo compacto de montaje superficial diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren una alta densidad de componentes. Este LED utiliza un chip de AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio) para producir una salida de luz Amarillo Verde Brillante, encapsulado en un paquete de resina transparente. Su principal ventaja radica en su huella significativamente reducida en comparación con los LED tradicionales de marco de pines, lo que permite diseños de PCB más compactos, mayor densidad de empaquetado y, en última instancia, equipos finales más pequeños. Su construcción ligera lo hace ideal para aplicaciones miniaturizadas y portátiles.

1.1 Características Principales y Cumplimiento Normativo

El dispositivo se suministra en cinta de 8 mm montada en bobinas de 7 pulgadas de diámetro, garantizando compatibilidad con equipos estándar de montaje automático pick-and-place. Está diseñado para ser utilizado en procesos de soldadura por reflujo infrarrojo y de fase vapor. El producto es monocromático, está libre de plomo (Pb-free) y cumple con regulaciones ambientales y de seguridad clave, incluyendo RoHS, REACH de la UE y estándares libres de halógenos (Bromo <900 ppm, Cloro <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Aplicaciones Destinadas

Este LED es adecuado para una variedad de propósitos de iluminación e indicación. Las aplicaciones comunes incluyen retroiluminación de paneles de instrumentos, interruptores y símbolos; indicadores de estado y retroiluminación de teclados en dispositivos de telecomunicaciones como teléfonos y faxes; retroiluminación plana para pantallas LCD; y uso general como indicador donde se requiera una fuente de luz brillante y confiable.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos del dispositivo, tal como se definen en las tablas de especificaciones máximas absolutas y características electro-ópticas.

2.1 Especificaciones Máximas Absolutas

Las especificaciones máximas absolutas definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estas no son condiciones de operación recomendadas.

• Voltaje Inverso (V_R):5V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Corriente Directa (I_F):25 mA (continua).
• Corriente Directa Pico (I_FP):60 mA, permitida solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10 @ 1kHz).
• Disipación de Potencia (P_d):60 mW. Esta es la potencia máxima que el encapsulado puede disipar como calor, calculada como V_F* I_F.
• Descarga Electroestática (ESD) HBM:2000V. Esta clasificación del Modelo de Cuerpo Humano indica un nivel moderado de sensibilidad a ESD; son necesarios procedimientos de manejo adecuados.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C. El dispositivo está clasificado para rangos de temperatura industrial.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura (T_sol):Pico del perfil de reflujo a 260°C por un máximo de 10 segundos; temperatura de la punta del soldador manual <350°C por un máximo de 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas en condiciones estándar de prueba a 25°C de temperatura ambiente y una corriente directa (I_F) de 20 mA, a menos que se especifique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (I_v):Varía desde 45.0 mcd (mín.) hasta 90.0 mcd (máx.), con una tolerancia típica de ±11%. Este parámetro define el brillo percibido del LED.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):Aproximadamente 100 grados (típico). Este amplio ángulo de visión es característico de la lente de domo transparente, proporcionando un patrón de emisión amplio.
• Longitud de Onda Pico (λ_p):Típicamente 575 nm. Esta es la longitud de onda en la que la distribución espectral de potencia es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Varía desde 570.0 nm hasta 574.5 nm, con una tolerancia de ±1 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, definiendo el color (amarillo-verde).
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):Típicamente 20 nm. Esto indica la pureza espectral de la luz emitida.
• Voltaje Directo (V_F):Varía desde 1.70 V hasta 2.30 V a I_F=20mA, con una tolerancia de ±0.05V. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando conduce corriente.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10 μA a V_R=5V. El dispositivo no está diseñado para operar en polarización inversa; este parámetro es solo para pruebas de corriente de fuga.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto se clasifica en lotes (bins) basándose en tres parámetros clave: Intensidad Luminosa, Longitud de Onda Dominante y Voltaje Directo. Esta clasificación garantiza consistencia dentro de un lote de producción y permite a los diseñadores seleccionar LED que cumplan criterios de rendimiento específicos.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Clasificado a I_F= 20 mA. Los códigos de lote (P1, P2, Q1) categorizan los valores mínimos y máximos de intensidad luminosa.

• P1:45.0 - 57.0 mcd
• P2:57.0 - 72.0 mcd
• Q1:72.0 - 90.0 mcd

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Clasificado a I_F= 20 mA. Los códigos de lote (CC2, CC3, CC4) definen rangos estrechos de longitud de onda dominante para controlar la consistencia del color.

• CC2:570.0 - 571.5 nm
• CC3:571.5 - 573.0 nm
• CC4:573.0 - 574.5 nm

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

Clasificado a I_F= 20 mA. Los códigos de lote (19, 20, 21, 22, 23, 24) categorizan la caída de voltaje directo en pasos de 0.1V. Esto es crítico para diseñar redes de resistencias limitadoras de corriente, especialmente cuando múltiples LED están conectados en serie, para garantizar una distribución uniforme de la corriente.

• 19:1.70 - 1.80 V
• 20:1.80 - 1.90 V
• 21:1.90 - 2.00 V
• 22:2.00 - 2.10 V
• 23:2.10 - 2.20 V
• 24:2.20 - 2.30 V

El número de parte "19-21/G6C-FP1Q1L/3T" incorpora códigos de lote específicos, indicando que el rendimiento del producto enviado se encuentra dentro de estos rangos definidos.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien los datos gráficos específicos se hacen referencia en la hoja de datos, se pueden inferir las tendencias típicas de rendimiento para los LED de AlGaInP, las cuales son cruciales para el diseño.

4.1 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V)

El voltaje directo (V_F) exhibe una relación logarítmica con la corriente directa (I_F). Un pequeño aumento en el voltaje aplicado más allá del umbral de encendido (~1.7V) resulta en un gran aumento, potencialmente dañino, de la corriente. Esto subraya la necesidad crítica de un controlador de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente en serie con el LED.

4.2 Dependencia de la Temperatura

Los parámetros clave dependen de la temperatura. Típicamente, el voltaje directo (V_F) disminuye al aumentar la temperatura de la unión (coeficiente de temperatura negativo). Por el contrario, la intensidad luminosa generalmente disminuye al aumentar la temperatura. Los diseñadores deben tener en cuenta estas variaciones, especialmente en aplicaciones con amplias oscilaciones de temperatura ambiente o alta generación interna de calor.

4.3 Características Espectrales

El espectro emitido está centrado alrededor de 575 nm (amarillo-verde). El ancho de banda espectral típico de 20 nm indica una emisión de color relativamente pura. La longitud de onda dominante puede desplazarse ligeramente (generalmente hacia longitudes de onda más largas) con el aumento de la temperatura de la unión y la corriente de accionamiento.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED SMD 19-21 presenta un encapsulado rectangular compacto. Las dimensiones clave (en mm, tolerancia ±0.1mm a menos que se especifique) incluyen una longitud del cuerpo de 2.0 mm, un ancho de 1.25 mm y una altura de 0.8 mm. El dibujo detallado especifica el espaciado de las almohadillas y las recomendaciones del patrón de soldadura, esenciales para el diseño del PCB para garantizar una soldadura adecuada y estabilidad mecánica.

5.2 Identificación de Polaridad

El cátodo está claramente marcado en el encapsulado. La orientación correcta de la polaridad es obligatoria durante el montaje, ya que aplicar un voltaje inverso superior a 5V puede destruir instantáneamente el dispositivo.

6. Guías de Soldadura y Montaje

El cumplimiento de estas guías es crítico para la fiabilidad y para prevenir daños durante el proceso de fabricación.

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se especifica un perfil de reflujo libre de plomo (Pb-free):

• Precalentamiento:150-200°C durante 60-120 segundos.
• Tiempo por Encima del Líquido (217°C):60-150 segundos.
• Temperatura Pico:Máximo 260°C.
• Tiempo en el Pico:Máximo 10 segundos.
• Tasa de Calentamiento:Máximo 6°C/seg.
• Tiempo por Encima de 255°C:Máximo 30 segundos.
• Tasa de Enfriamiento:Máximo 3°C/seg.

6.2 Soldadura Manual

Si la soldadura manual es inevitable, utilice un soldador con una temperatura de punta inferior a 350°C. El tiempo de contacto por terminal no debe exceder los 3 segundos. Use un soldador de baja potencia (<25W) y permita un intervalo de enfriamiento de al menos 2 segundos entre soldar cada terminal para prevenir choque térmico.

6.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LED se empaquetan en una bolsa de barrera resistente a la humedad con desecante.

• No abra la bolsa hasta que esté listo para su uso.
• Después de abrir, los LED no utilizados deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% de Humedad Relativa.
• La "vida útil en planta" después de abrir la bolsa es de 168 horas (7 días).
• Si se excede el tiempo de exposición o el indicador de desecante muestra saturación, se requiere un tratamiento de horneado a 60°C ±5°C durante 24 horas antes de la soldadura por reflujo.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de la Bobina y la Cinta

El dispositivo se suministra en cinta portadora con relieve en bobinas de 7 pulgadas de diámetro. La cantidad estándar cargada es de 3000 piezas por bobina. Se proporcionan las dimensiones de la bobina, la cinta y la cinta de cubierta para garantizar la compatibilidad con los alimentadores automáticos.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta de la bobina contiene información crítica para la trazabilidad y verificación:

• CPN:Número de Producto del Cliente.
• P/N:Número de Producto del Fabricante (ej., 19-21/G6C-FP1Q1L/3T).
• QTY:Cantidad de Empaque.
• CAT:Rango de Intensidad Luminosa (Código de Lote).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidad y Rango de Longitud de Onda Dominante (Código de Lote).
• REF:Rango de Voltaje Directo (Código de Lote).
• LOT No:Número de Lote de Fabricación para trazabilidad.

8. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

8.1 La Limitación de Corriente es Obligatoria

Se requiere absolutamente un mecanismo externo de limitación de corriente. El método más simple es una resistencia en serie. El valor de la resistencia (R_s) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R_s= (V_fuente- V_F) / I_F. Use el V_Fmáximo del lote o de la hoja de datos para garantizar que I_Fno exceda los 25 mA en las peores condiciones. Para mayor precisión o estabilidad, se recomienda un circuito controlador de corriente constante.

8.2 Gestión Térmica

Aunque el encapsulado es pequeño, una disipación de calor efectiva a través de las almohadillas del PCB es importante para mantener el rendimiento y la longevidad, especialmente cuando se opera cerca de las especificaciones máximas. Asegúrese de que el diseño del PCB proporcione un área de cobre adecuada alrededor de las almohadillas del LED para actuar como disipador de calor.

8.3 Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

Con una clasificación ESD HBM de 2000V, el dispositivo tiene una sensibilidad moderada. Implemente precauciones estándar contra ESD durante el manejo, montaje y en el diseño del circuito si el LED está conectado a interfaces externas.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El LED 19-21 se diferencia principalmente por su huella compacta de 2.0x1.25mm, que es más pequeña que muchos LED SMD tradicionales como los tamaños 0603 o 0805, permitiendo diseños de mayor densidad. El uso de la tecnología AlGaInP proporciona alta eficiencia y salida brillante en el espectro amarillo-verde. El amplio ángulo de visión de 100 grados de la lente transparente ofrece una iluminación amplia y uniforme en comparación con dispositivos con lentes difusas o de ángulo estrecho. Su cumplimiento con estándares libres de halógenos y otras normas ambientales lo hace adecuado para diseños modernos conscientes del medio ambiente.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

10.1 ¿Qué valor de resistencia debo usar con una fuente de alimentación de 5V?

Usando el V_Fmáximo de 2.30V (Lote 24) y un I_Fobjetivo de 20 mA: R = (5V - 2.30V) / 0.020A = 135 Ohmios. El valor estándar más cercano superior (ej., 150 Ohmios) sería una elección segura, resultando en I_F≈ 18 mA. Siempre verifique con el V_Freal de su lote específico.

10.2 ¿Puedo alimentar este LED sin una resistencia usando una fuente de voltaje constante?

No.El coeficiente de temperatura negativo de V_Fpuede conducir a una fuga térmica. Un ligero aumento de la temperatura reduce V_F, lo que a su vez aumenta la corriente si es alimentado por un voltaje constante, causando más calentamiento y potencialmente una falla catastrófica. Siempre utilice un esquema de limitación de corriente.

10.3 ¿Cómo interpreto el número de parte 19-21/G6C-FP1Q1L/3T?

El "19-21" denota la familia y tamaño del encapsulado. Los códigos posteriores (G6C, FP1Q1L, 3T) son códigos internos de clasificación y producto que especifican las características de intensidad luminosa, longitud de onda dominante y voltaje directo, según las tablas de lotes proporcionadas en la hoja de datos.

10.4 ¿Es este LED adecuado para iluminación interior automotriz?

Si bien puede usarse en algunas aplicaciones interiores no críticas (como retroiluminación de interruptores), la hoja de datos incluye una nota de restricción de aplicación. Para sistemas automotrices de alta fiabilidad de seguridad (ej., luces de advertencia del tablero), equipos médicos o aplicaciones militares/aeroespaciales, se debe buscar un producto específicamente calificado para esos entornos hostiles. Siempre verifique la idoneidad para el caso de uso previsto.

11. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un panel indicador de estado con 10 LED amarillo-verde uniformemente brillantes alimentados desde un riel de 3.3V.

Pasos de Diseño:

1. Selección de Corriente:Elija I_F= 15 mA para un equilibrio entre brillo y consumo de energía.
2. Consideración del Lote de Voltaje:Para garantizar un brillo uniforme, especifique LED del mismo o de lotes V_Fadyacentes (ej., Lote 20: 1.80-1.90V). Usar el V_Fmáximo de 1.90V para el cálculo garantiza que todos los LED se encenderán incluso con la peor variación.
3. Cálculo de la Resistencia: R_s= (3.3V - 1.90V) / 0.015A ≈ 93.3 Ohmios. Use una resistencia estándar de 100 Ohmios. La I_Freal variará desde ~14 mA (para un LED de 1.90V) hasta ~15.6 mA (para un LED de 1.75V, asumiendo un lote inferior), proporcionando una uniformidad aceptable.
4. Diseño del PCB:Coloque cada LED con su resistencia de 100Ω en serie cerca de su almohadilla de ánodo. Proporcione una pequeña área de cobre conectada a las almohadillas del cátodo para una disipación de calor menor.
5. Montaje:Siga el perfil de reflujo especificado. Mantenga la bolsa sellada hasta que la línea de producción esté lista y complete la soldadura dentro de los 7 días de vida útil en planta después de abrir.

12. Principio de Funcionamiento

El LED opera según el principio de electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. La región activa está compuesta de materiales semiconductores de AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio). Cuando se aplica un voltaje de polarización directa 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. Allí, se recombinan radiativamente, liberando energía en forma de fotones. La energía específica de la banda prohibida de la aleación de AlGaInP determina la longitud de onda de la luz emitida, que en este caso se encuentra en la porción amarillo-verde del espectro visible (alrededor de 575 nm). El encapsulante de resina epoxi transparente actúa como una lente, dando forma a la salida de luz y proporcionando protección mecánica y ambiental para el chip semiconductor.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en LED SMD como el 19-21 es hacia una miniaturización continua, una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio eléctrico) y una mayor fiabilidad. También existe un fuerte impulso para una adopción más amplia de materiales y procesos de fabricación respetuosos con el medio ambiente, como lo demuestra el cumplimiento de este producto con los estándares RoHS, REACH y libres de halógenos. En términos de encapsulado, los avances buscan mejorar la gestión térmica desde el chip hasta el PCB para soportar corrientes de accionamiento más altas en huellas más pequeñas. La consistencia del color y tolerancias de clasificación más estrictas también son áreas de desarrollo continuo para satisfacer las demandas de aplicaciones que requieren una coincidencia de color precisa.