Hoja de Datos del LED SMD 19-21 Azul - Dimensiones 2.0x1.25x0.8mm - Voltaje 2.7-3.7V - Potencia 75mW - 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 soluciones fiables de indicación o retroiluminación. Su principal ventaja radica en su huella significativamente reducida en comparación con los LEDs tradicionales de pines, lo que permite una mayor densidad de componentes en las placas de circuito impreso (PCB). Esta miniaturización contribuye directamente a diseños de producto final más pequeños, reduce los requisitos de almacenamiento de componentes y ahorra peso en general, lo que lo hace ideal para dispositivos portátiles y con espacio limitado.

El dispositivo está construido utilizando un chip semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio), que emite luz azul. El encapsulado es de resina transparente, permitiendo una salida de luz máxima. Es de tipo monocromático, suministrado en cinta de 8mm montada en bobinas de 7 pulgadas de diámetro para compatibilidad con equipos automáticos de montaje pick-and-place de alta velocidad. El producto es totalmente compatible con procesos de soldadura sin plomo, incluido el reflujo por infrarrojos y fase de vapor. Además, cumple con normas ambientales y de seguridad clave: está dentro de las versiones compatibles con RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), cumple con las regulaciones REACH de la UE y está libre de halógenos (con Bromo <900 ppm, Cloro <900 ppm y su suma <1500 ppm).

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen las condiciones más allá de las cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estas condiciones.

• Voltaje Inverso (V_R):5V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Corriente Directa (I_F):20mA (continua). Esta es la corriente máxima recomendada para un funcionamiento fiable a largo plazo.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):40mA, permitida solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10 a 1kHz).
• Disipación de Potencia (P_d):75mW. Esta es la potencia máxima que el encapsulado puede disipar sin exceder sus límites térmicos.
• Descarga Electroestática (ESD):Clasificación Modelo de Cuerpo Humano (HBM) de 150V. Son esenciales las precauciones de manejo ESD adecuadas durante el montaje.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C. El dispositivo es funcional dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura (T_sol):Pico del perfil de reflujo a 260°C durante un máximo de 10 segundos. La temperatura de la punta del soldador manual no debe exceder los 350°C durante 3 segundos.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden en una condición de prueba estándar de temperatura ambiente (T_a) de 25°C y una corriente directa (I_F) de 20mA, a menos que se especifique lo contrario. Definen el rendimiento central de salida de luz y eléctrico.

• Intensidad Luminosa (I_v):Varía desde un mínimo de 72.0 mcd hasta un máximo de 180.0 mcd. El valor típico cae dentro de este rango de clasificación (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):Aproximadamente 100 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa es la mitad de su valor pico.
• Longitud de Onda Pico (λ_p):Típicamente 468 nanómetros (nm). Esta es la longitud de onda a la que la emisión espectral es más fuerte.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Varía de 465.0 nm a 475.0 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, definiendo el color.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):Típicamente 25 nm. Mide el ancho del espectro emitido a la mitad de su intensidad máxima.
• Voltaje Directo (V_F):Varía de 2.70V a 3.70V a 20mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED durante su funcionamiento.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo de 50 μA cuando se aplica un voltaje inverso de 5V. El dispositivo no está diseñado para operar en polarización inversa.

Notas Importantes:Las tolerancias se especifican como ±11% para la Intensidad Luminosa, ±1nm para la Longitud de Onda Dominante y ±0.1V para el Voltaje Directo. La condición de 5V de voltaje inverso es para probar I_R only.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

Para garantizar un color y brillo consistentes en aplicaciones de producción, los LEDs se clasifican en grupos (bins) según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan requisitos específicos de la aplicación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Clasificado a I_F= 20mA. Los códigos indican niveles de brillo ascendentes.

• Q1:72.0 – 90.0 mcd
• Q2:90.0 – 112.0 mcd
• R1:112.0 – 140.0 mcd
• R2:140.0 – 180.0 mcd

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Clasificado a I_F= 20mA. Define el tono preciso de azul.

• X:465.0 – 470.0 nm
• Y:470.0 – 475.0 nm

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

Clasificado a I_F= 20mA. Importante para diseñar circuitos limitadores de corriente y garantizar brillo uniforme en cadenas en paralelo.

• 10:2.70 – 2.90 V
• 11:2.90 – 3.10 V
• 12:3.10 – 3.30 V
• 13:3.30 – 3.50 V
• 14:3.50 – 3.70 V

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características que son cruciales para comprender el comportamiento del LED bajo diferentes condiciones de funcionamiento.

4.1 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

Esta curva muestra que la salida de luz aumenta con la corriente directa pero no de forma lineal. Tiende a saturarse a corrientes más altas. Operar significativamente por encima de los 20mA recomendados puede producir rendimientos decrecientes en brillo mientras aumenta el calor y acelera la degradación.

4.2 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

La eficiencia del LED disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esta curva típicamente muestra una disminución gradual en la salida de luz a medida que la temperatura ambiente aumenta de -40°C a +85°C. Es necesario un manejo térmico adecuado en la aplicación para mantener un brillo consistente.

4.3 Curva de Reducción de Corriente Directa

Este gráfico define la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente. A medida que aumenta la temperatura, la corriente máxima permitida debe reducirse para mantenerse dentro de los límites de disipación de potencia del dispositivo y evitar el sobrecalentamiento.

4.4 Voltaje Directo vs. Corriente Directa

Esta característica IV (Corriente-Voltaje) es de naturaleza exponencial. Un pequeño cambio en el voltaje directo resulta en un gran cambio en la corriente, destacando la necesidad crítica de un driver de corriente constante o una resistencia en serie bien calculada.

4.5 Distribución Espectral

El gráfico espectral muestra un solo pico centrado alrededor de 468 nm, confirmando la salida monocromática azul. El ancho de banda típico de 25nm indica la pureza espectral de la luz emitida.

4.6 Diagrama de Radiación

Este gráfico polar representa visualmente el ángulo de visión, mostrando la intensidad luminosa relativa en diferentes ángulos desde el eje central del LED, confirmando el ángulo de visión aproximado de 100 grados.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED SMD 19-21 tiene una huella rectangular compacta. Las dimensiones clave (en milímetros) son aproximadamente 2.0mm de longitud, 1.25mm de ancho y 0.8mm de altura. Las tolerancias son típicamente ±0.1mm a menos que se indique lo contrario. El encapsulado presenta una marca de identificación del cátodo, esencial para la orientación correcta durante el montaje en PCB.

5.2 Identificación de Polaridad

La polaridad correcta es obligatoria para el funcionamiento. El encapsulado incluye una marca distintiva del cátodo. Consulte siempre el dibujo del encapsulado para identificar esta marca en el componente físico y alinearla con la marca correspondiente en la huella de la PCB.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Requisito de Limitación de Corriente

Crítico:DEBE usarse una resistencia limitadora de corriente externa o un circuito driver de corriente constante en serie con el LED. La característica IV exponencial significa que un aumento menor en el voltaje de alimentación puede causar un gran aumento, potencialmente destructivo, en la corriente directa.

6.2 Perfil de Soldadura por Reflujo

El dispositivo es adecuado para soldadura por reflujo sin plomo. El perfil de temperatura recomendado es el siguiente:

• Precalentamiento:150–200°C durante 60–120 segundos.
• Tiempo por Encima del Líquidus (217°C):60–150 segundos.
• Temperatura Pico:Máximo de 260°C.
• Tiempo Dentro de 5°C del Pico:Máximo de 10 segundos.
• Tasa de Calentamiento:Máximo 3°C/segundo hasta 217°C, luego máximo 6°C/segundo hasta el pico.
• Tasa de Enfriamiento:Se recomienda un enfriamiento controlado.

Nota:La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces en el mismo dispositivo.

6.3 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, se requiere extremo cuidado:

• Use un soldador con una temperatura de punta que no exceda los 350°C.
• Limite el tiempo de contacto a un máximo de 3 segundos por terminal.
• Use un soldador con una potencia nominal de 25W o menos.
• Permita un mínimo de 2 segundos entre soldar cada terminal para evitar estrés térmico.

6.4 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los componentes se embalan en una bolsa barrera resistente a la humedad con desecante.

• No abrala bolsa hasta que esté listo para su uso.
• Después de abrir, los LEDs 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 los componentes exceden este tiempo o el indicador de desecante cambia de color, se requiere un horneado: 60°C ±5°C durante 24 horas antes del reflujo.

6.5 Rework y Reparación

Se desaconseja firmemente el rework después de la soldadura. Si es absolutamente inevitable, use un soldador de doble punta para calentar ambos terminales simultáneamente y levantar el componente de manera uniforme para evitar estrés mecánico en las uniones de soldadura o en el encapsulado del LED. Verifique siempre la funcionalidad del dispositivo después de cualquier rework.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Embalaje Estándar

Los LEDs se suministran en cinta portadora con relieve en bobinas de 7 pulgadas de diámetro. Cada bobina contiene 3000 piezas. El ancho de la cinta es de 8mm.

7.2 Dimensiones de la Bobina y la Cinta

En la hoja de datos se proporcionan dibujos mecánicos detallados para el núcleo de la bobina, la brida y los bolsillos de la cinta portadora, con tolerancias estándar de ±0.1mm.

7.3 Información de la Etiqueta

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

• CPN:Número de Parte del Cliente (si se asigna).
• P/N:Número de Producto del Fabricante (ej. 19-21/BHC-ZQ1R2N/3T).
• QTY:Cantidad de embalaje por bobina.
• CAT:Código de clasificación de Intensidad Luminosa (ej. R1).
• HUE:Código de clasificación de Longitud de Onda Dominante/Cromaticidad (ej. X).
• REF:Código de clasificación de Voltaje Directo (ej. 12).
• 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, interruptores de membrana, teclados e iluminación de símbolos debido a su pequeño tamaño y ángulo de visión uniforme.
• Equipos de Telecomunicaciones:Indicadores de estado y retroiluminación para teléfonos, máquinas de fax y hardware de red.
• Retroiluminación Plana para LCD:Puede usarse en matrices para proporcionar iluminación lateral para pantallas LCD pequeñas.
• Uso General como Indicador:Indicadores de estado de alimentación, selección de modo y alertas en una amplia gama de electrónica de consumo e industrial.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Diseño del Circuito:Implemente siempre una regulación de corriente adecuada. Para diseños simples limitados por resistencia, calcule el valor de la resistencia usando el voltaje directo máximo (V_F) del grupo de clasificación para garantizar que la corriente nunca exceda los 20mA en las peores condiciones.
• Diseño de PCB:Asegúrese de que el patrón de las almohadillas de soldadura coincida con la huella recomendada. Proporcione un alivio térmico adecuado si el LED se va a operar en o cerca de sus límites máximos.
• Diseño Óptico:La lente transparente proporciona un amplio ángulo de visión. Para luz enfocada o difusa, pueden ser necesarias lentes externas o guías de luz.
• Protección ESD:Incorpore diodos de protección ESD en líneas sensibles si el LED está en una ubicación accesible para el usuario, ya que la clasificación HBM de 150V es relativamente baja.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs más grandes de orificio pasante, el encapsulado SMD 19-21 ofrece ventajas decisivas para la electrónica moderna:

• Tamaño y Peso:Drásticamente más pequeño y ligero, permitiendo la miniaturización.
• Costo de Montaje:Permite el montaje en PCB totalmente automatizado y de alta velocidad, reduciendo costos laborales.
• Fiabilidad:La construcción de montaje superficial generalmente ofrece mejor resistencia a vibraciones y golpes mecánicos que los dispositivos con pines.
• Ruta Térmica:El encapsulado SMD puede tener una ruta térmica más directa hacia la PCB, ayudando en la disipación de calor cuando está bien diseñado.
• Dentro del segmento de LEDs SMD azules, los diferenciadores clave para esta pieza son su combinación específica de brillo (hasta 180mcd), clasificación precisa de longitud de onda y cumplimiento con estándares estrictos libres de halógenos y REACH, lo que puede ser crítico para ciertos mercados y diseños ambientalmente conscientes.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

Usando la Ley de Ohm (R = (V_fuente- V_F) / I_F) y asumiendo el peor caso (más bajo) V_Fde 2.7V para garantizar que la corriente nunca exceda los 20mA: R = (5V - 2.7V) / 0.020A = 115 ohmios. Debe usarse el valor estándar más cercano superior (ej. 120 ohmios). Verifique siempre la corriente con el V_Freal de su grupo de clasificación específico.

10.2 ¿Puedo alimentar este LED a 30mA para obtener más brillo?

No es recomendable. El Límite Absoluto Máximo para la corriente directa continua es de 20mA. Exceder este límite reduce la fiabilidad a largo plazo, aumenta la temperatura de la unión y acelera la depreciación de lúmenes, pudiendo llevar a un fallo prematuro.

10.3 ¿Por qué son tan importantes el almacenamiento y el proceso de horneado?

Los encapsulados plásticos SMD pueden absorber humedad de la atmósfera. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede expandirse rápidamente, causando delaminación interna o "efecto palomita de maíz" que agrieta el encapsulado o daña el chip. El etiquetado de sensibilidad a la humedad y los procedimientos de horneado previenen este modo de fallo.

10.4 ¿Cómo interpreto los códigos de clasificación (ej. Q1, X, 12) en mi bobina?

Estos códigos especifican el grupo de rendimiento de sus LEDs. Por ejemplo, "Q1" significa intensidad luminosa entre 72-90 mcd, "X" significa longitud de onda dominante entre 465-470 nm, y "12" significa voltaje directo entre 3.10-3.30V. Usar piezas del mismo grupo garantiza consistencia en brillo y color en su producto.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando un panel de estado con múltiples LEDs.Un diseñador está creando un panel de control con diez LEDs indicadores azules. Para garantizar un brillo uniforme, especifica LEDs del mismo grupo de intensidad luminosa (ej. R1). Alimenta los LEDs desde un riel de 3.3V. Usar el V_Fmáximo del grupo 14 (3.7V) en el cálculo de la resistencia resultaría en una resistencia negativa, por lo que deben usar un grupo más bajo o un voltaje de alimentación más alto. Eligen el grupo 12 (V_Fmáx. 3.3V). El cálculo con un V_Ftípico de 3.2V da R = (3.3V - 3.2V) / 0.020A = 5 ohmios. Se necesita una resistencia pequeña, y la corriente real será muy sensible a la variación de V_F. En este caso, un driver de corriente constante para múltiples LEDs sería una solución más robusta que resistencias individuales, proporcionando brillo estable independientemente de las pequeñas diferencias de V_Fentre unidades.

12. Principio de Funcionamiento

El LED 19-21 opera según 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 umbral de encendido del diodo, 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 de la luz emitida—en este caso, luz azul alrededor de 468 nm. La resina epoxi transparente encapsula el chip semiconductor, proporciona estabilidad mecánica y actúa como una lente para dar forma al patrón de salida de luz.

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LEDs SMD como el encapsulado 19-21 está impulsado por la tendencia continua hacia la miniaturización, mayor eficiencia y mayor fiabilidad en la fabricación electrónica. Las tendencias clave en este sector incluyen:

• Mayor Eficiencia:La investigación continua en ciencia de materiales busca mejorar la eficiencia cuántica interna de los chips de InGaN, produciendo mayor intensidad luminosa (mcd) para la misma corriente de entrada (mA), o la misma salida con menor consumo de energía.
• Mejor Gestión Térmica:Los avances en materiales de encapsulado y tecnologías de unión del chip permiten una mejor disipación de calor desde el chip, permitiendo corrientes de accionamiento más altas o mayor longevidad a corrientes estándar.
• Consistencia de Color Mejorada:Tolerancias de clasificación más estrictas y procesos de fabricación más avanzados a nivel de oblea conducen a una reducción en la variación de la longitud de onda dominante y la intensidad luminosa, lo cual es crítico para aplicaciones que requieren una apariencia uniforme.
• Cumplimiento Ambiental Más Amplio:La tendencia hacia productos libres de halógenos y un cumplimiento más estricto de RoHS/REACH, como se ve en este componente, se está convirtiendo en estándar, reflejando el enfoque de la industria en la sostenibilidad ambiental y la seguridad de los materiales.
• Integración:Una tendencia más amplia implica integrar la electrónica de control (como drivers de corriente constante o controladores PWM) directamente con el chip LED en tipos de encapsulado más avanzados, simplificando el diseño del circuito para el usuario final.