Hoja de Datos del LED SMD 19-22/R6G6C-A01/2T - Multicolor (Rojo/Amarillo-Verde) - Paquete 2.0x1.25x0.8mm - Voltaje 2.0V - Potencia 60mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LED SMD 19-22 es un dispositivo compacto de montaje superficial diseñado para aplicaciones de PCB de alta densidad. Esta variante multicolor integra dos chips LED distintos en un solo paquete: uno que emite Rojo Brillante (R6) y otro que emite Amarillo-Verde Brillante (G6). Su huella miniatura permite un ahorro de espacio significativo en comparación con los componentes tradicionales de pines, contribuyendo a diseños de producto final más pequeños, menores requisitos de almacenamiento y mayor densidad de montaje. Su construcción ligera lo hace ideal para dispositivos electrónicos portátiles y miniaturizados.

El producto está diseñado para ser compatible con líneas de montaje automatizadas modernas de pick-and-place y con procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo o por fase de vapor. Cumple con estrictos estándares ambientales y de seguridad, siendo completamente libre de plomo, conforme a la directiva RoHS de la UE, a los reglamentos REACH de la UE y cumpliendo con los criterios libres de halógenos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los niveles de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o cerca de estos límites y debe evitarse para un rendimiento confiable a largo plazo.

• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Corriente Directa Continua (I_F):25 mA para ambos chips R6 y G6. Esta es la corriente máxima en CC para operación continua a Ta=25°C.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):60 mA (Ciclo de trabajo 1/10 @1KHz). Adecuada para operación pulsada, pero no para CC.
• Disipación de Potencia (P_d):60 mW. La potencia máxima que el paquete puede disipar, calculada como V_F* I_F.
• Descarga Electroestática (ESD) HBM:2000 V. Indica la sensibilidad del dispositivo; son obligatorios los procedimientos de manejo ESD adecuados.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente para operación normal.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura:Reflujo: Pico de 260°C durante 10 segundos máximo. Soldadura manual: 350°C durante 3 segundos máximo por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas (Ta=25°C)

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos en condiciones de prueba estándar (I_F=20mA, Ta=25°C).

• Intensidad Luminosa (I_v):
  • R6 (Rojo): 45.0 - 112.0 mcd (ver clasificación).
  • G6 (Amarillo-Verde): 45.0 - 72.0 mcd (ver clasificación).
  • Tolerancia: ±11%.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130° (típico). Este ángulo amplio asegura una buena visibilidad desde varias perspectivas.
• Longitud de Onda de Pico (λ_p):
  • R6: 632 nm (típico).
  • G6: 575 nm (típico).
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):
  • R6: 617.5 - 633.5 nm.
  • G6: 567.5 - 575.5 nm.
  • Tolerancia: ±1 nm.
• Ancho de Banda del Espectro de Radiación (Δλ):20 nm (típico) para ambos colores, indicando una emisión de color relativamente pura.
• Voltaje Directo (V_F):
  • R6 & G6: 1.7V (Mín), 2.0V (Típ), 2.4V (Máx) @ I_F=20mA.
• Corriente Inversa (I_R):10 µA (Máx) @ V_R=5V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Los LED se clasifican (binned) en función de parámetros ópticos clave para garantizar la consistencia dentro de un lote de producción. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que coincidan con requisitos específicos de brillo y color.

3.1 Clasificación R6 (Rojo Brillante)

• Bins de Intensidad Luminosa:
  • P1: 45.0 - 57.0 mcd
  • P2: 57.0 - 72.0 mcd
  • Q1: 72.0 - 90.0 mcd
  • Q2: 90.0 - 112.0 mcd
• Bins de Longitud de Onda Dominante:
  • E4: 617.50 - 621.50 nm
  • E5: 621.50 - 625.50 nm
  • E6: 625.50 - 629.50 nm
  • E7: 629.50 - 633.50 nm

3.2 Clasificación G6 (Amarillo-Verde Brillante)

• Bins de Intensidad Luminosa:
  • P1: 45.0 - 57.0 mcd
  • P2: 57.0 - 72.0 mcd
• Bins de Longitud de Onda Dominante:
  • C15: 567.50 - 569.50 nm
  • C16: 569.50 - 571.50 nm
  • C17: 571.50 - 573.50 nm
  • C18: 573.50 - 575.50 nm

Un código de producto completo incluye tanto el código de bin de Intensidad (CAT) como el de Longitud de Onda (HUE), permitiendo una selección precisa.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Características del Chip R6

Las curvas proporcionadas para el chip R6 (Rojo) ilustran relaciones clave:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:La salida luminosa disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente, un comportamiento típico de los LED debido a la reducción de la eficiencia cuántica interna y al aumento de la recombinación no radiativa a temperaturas más altas.
• Voltaje Directo vs. Corriente Directa (Curva I-V):Muestra la relación exponencial. El voltaje de rodilla de la curva está alrededor de 1.7-2.0V. La resistencia dinámica puede inferirse a partir de la pendiente por encima del voltaje de rodilla.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa:La salida es aproximadamente lineal con la corriente en el rango de operación normal (hasta ~20-30mA), después de lo cual la eficiencia puede caer debido al calentamiento y otros efectos.
• Distribución Espectral:El gráfico muestra un pico dominante alrededor de 632 nm (rojo) con un ancho a media altura (FWHM) típico de aproximadamente 20 nm.

4.2 Características del Chip G6

Se proporcionan curvas similares para el chip G6 (Amarillo-Verde), que describen:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente.
• Voltaje Directo vs. Corriente Directa.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa.
• Distribución Espectral:Se espera un pico alrededor de 575 nm.

Estas curvas son esenciales para el diseño de gestión térmica y para predecir el rendimiento en condiciones de operación no estándar.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED SMD 19-22 tiene una huella muy compacta. Las dimensiones clave (tolerancia ±0.1mm a menos que se indique) incluyen:

• Longitud del Paquete: 2.0 mm
• Ancho del Paquete: 1.25 mm
• Altura del Paquete: 0.8 mm
• Las dimensiones y espaciado de los terminales están definidos para una soldadura confiable.

El dibujo detallado con dimensiones es crucial para el diseño del patrón de soldadura en el PCB (footprint). Un footprint diseñado correctamente asegura la formación adecuada de la junta de soldadura, la alineación y la estabilidad mecánica.

5.2 Identificación de Polaridad

El paquete incluye un indicador de polaridad, típicamente una muesca o un cátodo marcado. La orientación correcta durante la colocación es vital para la funcionalidad del circuito.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo (sin plomo)

Un proceso crítico para un montaje confiable. El perfil recomendado incluye:

• Precalentamiento:150-200°C durante 60-120 segundos. Calentamiento gradual para minimizar el choque térmico.
• Tiempo por Encima del Líquido (TAL):60-150 segundos por encima de 217°C.
• Temperatura de Pico:Máximo 260°C, mantenida durante un máximo de 10 segundos.
• Tasa de Calentamiento:Máximo 6°C/segundo hasta 255°C.
• Tasa de Enfriamiento:Máximo 3°C/segundo.
• Límite de Reflujo:El ensamblaje no debe someterse a soldadura por reflujo más de dos veces para evitar un estrés térmico excesivo en el paquete del LED y las uniones de alambre.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual:

• Temperatura de la punta del soldador: < 350°C.
• Tiempo de contacto por terminal: ≤ 3 segundos.
• Potencia del soldador: ≤ 25W.
• Evite aplicar estrés mecánico al componente durante o después de la soldadura.

6.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LED se empaquetan en una bolsa de barrera resistente a la humedad con desecante para evitar la absorción de humedad, que puede causar "efecto palomita de maíz" (agrietamiento del paquete) durante el reflujo.

• Antes de Usar:No abra la bolsa a prueba de humedad hasta que esté listo para el montaje.
• Después de Abrir:Usar dentro de 168 horas (7 días) si se almacena a ≤ 30°C y ≤ 60% HR.
• Re-horneado:Si se excede el tiempo de exposición o el desecante está saturado, hornear a 60 ±5°C durante 24 horas antes de usar.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

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

• Ancho de la Cinta Portadora:8 mm.
• Diámetro del Carrete:7 pulgadas.
• Paso de los Alvéolos:Definido en el dibujo de la cinta portadora.
• Cantidad por Carrete:2000 piezas.

Se proporcionan las dimensiones detalladas del carrete y la cinta para compatibilidad con el equipo alimentador.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene varios códigos esenciales para la trazabilidad y verificación:

• P/N:Número de Producto (ej., 19-22/R6G6C-A01/2T).
• QTY:Cantidad de Empaque.
• CAT:Rango de Intensidad Luminosa (Código de Bin).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidad y Rango de Longitud de Onda Dominante (Código de Bin).
• REF:Rango de Voltaje Directo.
• LOT No:Número de Lote de Fabricación para trazabilidad.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Retroiluminación:Ideal para indicadores de tablero, retroiluminación de interruptores e iluminación plana para símbolos LCD debido a su pequeño tamaño y buen brillo.
• Indicadores de Estado:Perfecto para equipos de telecomunicaciones (teléfonos, faxes), electrónica de consumo y paneles de control industrial como indicadores de estado o función multicolor.
• Indicación de Propósito General:Cualquier aplicación que requiera indicadores visuales compactos, confiables y brillantes.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente: Una resistencia limitadora de corriente externa es absolutamente obligatoria.La característica exponencial I-V del LED significa que un pequeño aumento en el voltaje causa un gran aumento de corriente, lo que lleva a una falla instantánea. El valor de la resistencia se calcula como R = (V_supply- V_F) / I_F.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, mantener la temperatura de unión dentro de los límites es clave para la longevidad y la salida de luz estable. Asegure un área de cobre en el PCB adecuada o vías térmicas si opera a altas temperaturas ambientales o corrientes.
• Protección ESD:Implemente protección ESD en las líneas de entrada si el LED está expuesto a interfaces de usuario, y siempre siga procedimientos de manejo seguros contra ESD durante el montaje.
• Diseño del PCB:Siga el patrón de soldadura recomendado del dibujo de dimensiones. Asegure barreras de máscara de soldadura entre las almohadillas para evitar puentes.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La serie 19-22 ofrece ventajas distintivas en contextos específicos:

• vs. LED SMD más grandes (ej., 3528, 5050):La ventaja principal es la huella significativamente más pequeña (2.0x1.25mm), permitiendo diseños ultra-miniaturizados donde el espacio en la placa es escaso. La compensación es generalmente una menor salida de luz total por paquete.
• vs. LED 19-22 de un solo color:Esta variante específica A01/2T integra dos chips de color diferente (Rojo y Amarillo-Verde) en un solo paquete. Esto ahorra espacio y costo de colocación en comparación con usar dos LED de un solo color separados, simplificando diseños que requieren indicación de dos colores.
• vs. LED de Agujero Pasante:Ofrece todos los beneficios estándar de SMD: idoneidad para montaje automatizado, sin doblado/recorte de pines, perfil más bajo y mejor rendimiento en entornos de alta vibración.
• Cumplimiento Normativo:Su conjunto completo de cumplimiento (sin plomo, RoHS, REACH, Libre de Halógenos) lo hace adecuado para los mercados globales más exigentes y diseños con conciencia ambiental.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Puedo alimentar este LED directamente desde una fuente lógica de 3.3V o 5V sin una resistencia?

R:No, nunca.Debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie. Sin ella, el voltaje directo es solo ~2.0V, por lo que el voltaje excedente de una fuente de 3.3V o 5V causará una corriente excesiva, destruyendo el LED instantáneamente.

P2: ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda de Pico y Longitud de Onda Dominante?

R: La Longitud de Onda de Pico (λ_p) es la longitud de onda a la que el espectro de emisión tiene su máxima intensidad. La Longitud de Onda Dominante (λ_d) es la longitud de onda única de la luz monocromática que coincide con el color percibido del LED. λ_des más relevante para la especificación del color. La hoja de datos proporciona ambas.

P3: ¿Cómo selecciono los códigos de bin correctos para mi aplicación?

R: Si su diseño requiere brillo consistente en múltiples unidades, especifique un bin de intensidad luminosa más estrecho (ej., solo P2). Si la consistencia del color es crítica (ej., para igualación de color), especifique un bin de longitud de onda dominante estrecho (ej., E5 para rojo). Consulte las tablas de clasificación en las secciones 3.1 y 3.2.

P4: La temperatura de operación es de hasta 85°C. ¿Puedo usarlo en una aplicación exterior?

R: La clasificación de 85°C se refiere a la temperatura del aire ambiente alrededor del dispositivo. En un gabinete exterior expuesto a la luz solar directa, las temperaturas internas pueden superar esto fácilmente. Debe diseñar el sistema para asegurar que la temperatura ambiente local del LED permanezca dentro de -40°C a +85°C, considerando el calentamiento solar, el calor interno de otros componentes y la falta de ventilación.

P5: ¿Por qué hay una vida útil estricta de 7 días después de abrir la bolsa de barrera de humedad?

R: El paquete de plástico del LED puede absorber humedad del aire. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada se convierte rápidamente en vapor, creando presión que puede deslaminar el paquete o agrietar el epoxi, una falla conocida como "efecto palomita de maíz". El límite de 7 días asume condiciones de almacenamiento adecuadas (30°C/60% HR).

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de un Indicador de Estado de Dos Colores para un Dispositivo Médico Portátil.

Requisitos:El dispositivo necesita un solo indicador diminuto para mostrar "En Espera" (Verde) y "Falla" (Rojo). El espacio en la placa es extremadamente limitado. El dispositivo debe ser RoHS y libre de halógenos para cumplir con el mercado médico global.

Selección del Componente:El 19-22/R6G6C-A01/2T es un candidato ideal. Su huella de 2.0x1.25mm ahorra espacio crucial. Los chips integrados Rojo (R6) y Amarillo-Verde (G6) eliminan la necesidad de dos LED separados y sus ciclos de colocación asociados. Su cumplimiento ambiental total satisface las necesidades regulatorias.

Diseño del Circuito:Se diseñan dos circuitos de control independientes, cada uno consistente en un pin GPIO de un microcontrolador, una resistencia limitadora de corriente y el ánodo correspondiente del paquete LED. El cátodo común se conecta a tierra. El valor de la resistencia se calcula para una corriente objetivo de 15mA (muy por debajo del máximo de 25mA) para longevidad: R = (3.3V - 2.0V) / 0.015A ≈ 87Ω (usar valor estándar de 82Ω o 100Ω).

Diseño del PCB:Se utiliza el patrón de soldadura recomendado de la hoja de datos. Se usan pequeñas conexiones de alivio térmico en las almohadillas para facilitar la soldadura mientras se mantiene una buena conexión térmica a una pequeña área de tierra para disipación de calor.

Montaje y Resultado:Las piezas se suministran en cinta de 8mm para colocación automática. Se sigue el perfil de reflujo diseñado con precisión. El producto final tiene un indicador de dos colores de aspecto limpio y profesional que cumple con todos los requisitos de tamaño, confiabilidad y cumplimiento.

12. Introducción a la Tecnología

El LED 19-22 utiliza material semiconductor de AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio) para ambos chips R6 (Rojo) y G6 (Amarillo-Verde). AlGaInP es un semiconductor compuesto III-V de banda prohibida directa muy adecuado para producir emisión de luz de alta eficiencia en el espectro de color ámbar a rojo (aproximadamente 560-650 nm). Al ajustar cuidadosamente las proporciones de Aluminio, Galio e Indio en la red cristalina, la energía de la banda prohibida—y por lo tanto la longitud de onda del fotón emitido—puede sintonizarse con precisión.

El principio de operación básico es la electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, 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 longitud de onda (color) de estos fotones está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor en la región activa. El chip está encapsulado en una resina epoxi transparente que protege el dado semiconductor, actúa como una lente para dar forma a la salida de luz (logrando el ángulo de visión de 130°) y proporciona estabilidad mecánica.

13. Tendencias Tecnológicas

El mercado de LED SMD miniaturizados como el 19-22 continúa evolucionando impulsado por varias tendencias clave:

• Mayor Miniaturización:La demanda de electrónica de consumo, wearables y dispositivos médicos cada vez más pequeños impulsa LED con huellas más pequeñas y perfiles más bajos que el 19-22, como LED de paquete a escala de chip (CSP) o tipos de paquete aún más pequeños.
• Mayor Eficiencia y Luminancia:Las mejoras continuas en el crecimiento epitaxial, el diseño del chip y la eficiencia de extracción del paquete conducen a una mayor intensidad luminosa desde el mismo tamaño de chip o más pequeño, permitiendo a los diseñadores usar menos corriente para el mismo brillo, mejorando la vida útil de la batería y el rendimiento térmico.
• Opciones de Color Avanzadas e Integración Multi-Chip:La tendencia ejemplificada por este producto—integrar múltiples colores—se está expandiendo para incluir RGB (Rojo-Verde-Azul) o RGBW (Rojo-Verde-Azul-Blanco) en paquetes diminutos, permitiendo programabilidad de color completo en una sola fuente puntual.
• Confiabilidad Mejorada e Idoneidad para Entornos Hostiles:Los desarrollos en materiales de encapsulación (ej., siliconas en lugar de epoxi para mejor resistencia al calor y UV) y estructuras de paquete están mejorando la vida útil y el rendimiento del LED en aplicaciones automotrices, industriales y exteriores.
• Integración Inteligente:Una tendencia más amplia implica integrar circuitos de control (como controladores de corriente constante o lógica simple) directamente con el dado LED o dentro del paquete, avanzando hacia componentes "LED inteligentes" que simplifican el diseño del sistema.

La serie 19-22 representa una solución madura y confiable en este panorama, particularmente adecuada para aplicaciones de indicador rentables y con espacio limitado que requieren un rendimiento robusto y un amplio cumplimiento normativo.