Hoja de Datos Técnica del LED SMD 19-213/S2C-AP1Q2B/3T - Naranja Brillante - 2.0x1.25x0.8mm - Voltaje Directo 1.75-2.35V - Potencia 60mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 19-213/S2C-AP1Q2B/3T es un LED de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones miniaturizadas de alta densidad. Utilizando tecnología de chip AlGaInP, emite una luz naranja brillante con una longitud de onda dominante típica de 611 nm. Su huella compacta y construcción ligera lo convierten en una opción ideal para diseños electrónicos modernos donde el espacio y el peso son limitaciones críticas.

1.1 Ventajas Principales

Las principales ventajas de este LED provienen de su encapsulado SMD. Permite diseños de placa de circuito impreso (PCB) significativamente más pequeños en comparación con los componentes tradicionales de pines. Esto conduce a una mayor densidad de empaquetado de componentes, reduce los requisitos de almacenamiento tanto para los componentes como para los productos ensamblados finales y, en última instancia, contribuye a la miniaturización del equipo del usuario final. El componente también cumple con estándares ambientales y de seguridad clave, incluidos RoHS, REACH y requisitos libres de halógenos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Aplicaciones Objetivo

Este LED es adecuado para una variedad de funciones de indicación y retroiluminación. Las áreas de aplicación típicas incluyen la retroiluminación de cuadros de instrumentos e interruptores en controles automotrices o industriales. En telecomunicaciones, puede servir como indicador o retroiluminación en dispositivos como teléfonos y máquinas de fax. También es aplicable para retroiluminación plana de LCDs, interruptores y símbolos, junto con el uso general como indicador.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos clave del LED, tal como se definen en la hoja de datos.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites. Los valores clave incluyen:

• Voltaje Inverso (VR):5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Corriente Directa Continua (IF):25 mA.
• Corriente Directa Pico (IFP):60 mA, permitida solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10 @ 1 kHz).
• Disipación de Potencia (Pd):60 mW. Esta es la pérdida de potencia máxima permitida en forma de calor.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:-40°C a +85°C (operación), -40°C a +90°C (almacenamiento).
• Temperatura de Soldadura:Resiste soldadura por reflujo a 260°C durante 10 segundos o soldadura manual a 350°C durante 3 segundos.
• Descarga Electroestática (ESD):Clasificación Modelo de Cuerpo Humano (HBM) de 2000 V. Son necesarias las precauciones estándar de manejo ESD.

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas en una condición de prueba estándar de Ta=25°C e IF=20 mA, estos parámetros definen el rendimiento del LED.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 45.0 mcd hasta un máximo de 112.0 mcd. El valor real está determinado por el proceso de clasificación (binning).
• Ángulo de Visión (2θ1/2):Un amplio ángulo de 120 grados, proporcionando una iluminación amplia y uniforme adecuada para aplicaciones de indicación.
• Longitud de Onda Pico (λp):Típicamente 611 nm.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Especificada entre 600.5 nm y 612.5 nm, definiendo el color naranja percibido.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):Aproximadamente 17 nm, típico para LEDs de AlGaInP.
• Voltaje Directo (VF):Entre 1.75 V y 2.35 V a 20 mA. Este rango es crítico para el diseño del circuito de conducción.
• Corriente Inversa (IR):Máximo de 10 μA a VR=5V. La hoja de datos señala explícitamente que el dispositivo no está diseñado para operación inversa.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LEDs se clasifican en bins. El 19-213 utiliza tres parámetros de clasificación independientes.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LEDs se categorizan en cuatro bins (P1, P2, Q1, Q2) según su intensidad luminosa medida a IF=20mA. Esto permite a los diseñadores seleccionar un grado de brillo adecuado para su aplicación, desde indicador estándar (P1: 45.0-57.0 mcd) hasta necesidades de mayor brillo (Q2: 90.0-112.0 mcd).

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El tono del color naranja se controla a través de los bins de longitud de onda dominante D8 a D11. Cada bin cubre un rango de 3 nm, desde 600.5-603.5 nm (D8) hasta 609.5-612.5 nm (D11). Esto asegura una apariencia de color estrictamente controlada en un lote de producción.

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica en tres categorías (0, 1, 2). Esto ayuda en el diseño de circuitos limitadores de corriente eficientes, ya que conocer el rango de VF (ej., Bin 0: 1.75-1.95V, Bin 2: 2.15-2.35V) permite un cálculo más preciso de la resistencia para lograr la corriente de conducción objetivo.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

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

4.1 Distribución Espectral

La curva del espectro muestra un único pico dominante centrado alrededor de 611 nm, característico del material AlGaInP. El ancho de banda relativamente estrecho confirma la pureza de la salida de color naranja.

4.2 Patrón de Radiación

El diagrama polar de radiación ilustra el ángulo de visión de 120 grados. La intensidad es casi uniforme en una amplia región central, decayendo suavemente hacia los bordes, lo cual es ideal para indicadores de gran ángulo.

4.3 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

Esta curva muestra una relación sub-lineal. Si bien la salida aumenta con la corriente, la eficiencia típicamente disminuye a corrientes más altas debido al aumento de la generación de calor. Operar en o por debajo de los 20 mA recomendados asegura un rendimiento y longevidad óptimos.

4.4 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

La salida luminosa está inversamente relacionada con la temperatura de la unión. La curva muestra que la salida disminuye a medida que la temperatura ambiente aumenta por encima de los 25°C. Esta reducción térmica es una consideración crítica para aplicaciones en entornos de alta temperatura.

4.5 Curva de Reducción de Corriente Directa

Este gráfico define la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente. Para evitar el sobrecalentamiento y garantizar la fiabilidad, la corriente directa debe reducirse cuando se opera a temperaturas ambiente elevadas.

4.6 Voltaje Directo vs. Corriente Directa (Curva IV)

La curva IV demuestra la característica exponencial del diodo. El voltaje directo aumenta con la corriente. Los rangos de clasificación para VF se definen a lo largo de esta curva en el punto de prueba de 20 mA.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED tiene una huella SMD compacta. Las dimensiones clave incluyen un tamaño de cuerpo de aproximadamente 2.0 mm de longitud, 1.25 mm de ancho y 0.8 mm de altura (típico para este tipo de encapsulado, los valores exactos deben tomarse del dibujo de dimensiones). La hoja de datos incluye un dibujo dimensionado detallado con una tolerancia estándar de ±0.1 mm a menos que se especifique lo contrario.

5.2 Identificación de Polaridad

El cátodo está típicamente marcado en el dispositivo, a menudo por una muesca, un punto verde o una forma diferente en el lado del cátodo de la lente. Se debe observar la polaridad correcta durante el montaje para evitar daños.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

El manejo adecuado es crucial para la fiabilidad. La hoja de datos proporciona instrucciones específicas.

6.1 Limitación de Corriente

Una resistencia limitadora de corriente externa es obligatoria. La característica IV exponencial del LED significa que un pequeño aumento en el voltaje puede causar un aumento grande y potencialmente destructivo en la corriente.

6.2 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

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

• No abra la bolsa hasta que esté listo para su uso.
• Después de abrir, use dentro de 168 horas (7 días) si se almacena a ≤30°C y ≤60% HR.
• Si no se usa, vuelva a sellar en un paquete a prueba de humedad.
• Si se exceden los límites de exposición, se requiere un horneado a 60±5°C durante 24 horas antes de la soldadura por reflujo.

6.3 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 líquido (217°C): 60-150 segundos.
• Temperatura pico: 260°C máximo, mantenida por ≤10 segundos.
• Tasa máxima de calentamiento: 6°C/seg, tasa máxima de enfriamiento: 3°C/seg.
• No se debe realizar el reflujo más de dos veces.

6.4 Soldadura Manual y Rework

Si es necesaria la soldadura manual, limite la temperatura de la punta del soldador a ≤350°C, aplique calor a cada terminal por ≤3 segundos y use un soldador de baja potencia (<25W). Para rework, se recomienda un soldador de doble punta para calentar ambos terminales simultáneamente y evitar estrés mecánico. El impacto del rework en las características del LED debe verificarse de antemano.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Embalaje Estándar

Los LEDs se suministran en cinta portadora de 8 mm de ancho, enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro. Cada carrete contiene 3000 piezas.

7.2 Información de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene información crítica para la trazabilidad e identificación:

• CPN: Número de pieza del cliente.
• P/N: Número de pieza del fabricante (19-213/S2C-AP1Q2B/3T).
• QTY: Cantidad de empaque.
• CAT: Código del bin de intensidad luminosa (ej., Q2).
• HUE: Código del bin de cromaticidad/longitud de onda dominante (ej., D10).
• REF: Código del bin de voltaje directo (ej., 1).
• LOT No.: Número de lote de fabricación.

8. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

8.1 Diseño del Circuito de Conducción

Siempre use una resistencia en serie para establecer la corriente directa. Calcule el valor de la resistencia usando la fórmula: R = (Vcc - VF) / IF, donde VF debe elegirse del valor máximo en el bin de voltaje seleccionado para garantizar que la corriente no exceda el objetivo de diseño en las peores condiciones. Considere las curvas de reducción para operación a alta temperatura.

8.2 Gestión Térmica

Aunque pequeño, el LED genera calor. Asegúrese de utilizar un área de cobre de PCB adecuada o vías térmicas, especialmente cuando se conduce a corrientes más altas o en temperaturas ambiente elevadas, para conducir el calor lejos de la unión del LED y mantener el rendimiento y la vida útil.

8.3 Integración Óptica

El amplio ángulo de visión de 120 grados lo hace adecuado para aplicaciones que requieren una amplia visibilidad. Para guías de luz o lentes, se debe considerar el patrón de radiación para garantizar un acoplamiento eficiente y el patrón de iluminación deseado.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los encapsulados de LED de orificio pasante más antiguos, este tipo SMD ofrece una reducción drástica en tamaño y peso, permitiendo diseños modernos miniaturizados. Dentro del segmento de LED SMD naranja, sus diferenciadores clave son su combinación específica de tecnología AlGaInP (para emisión eficiente de naranja/rojo), la estructura de clasificación definida para la consistencia de color/brillo y su cumplimiento con estándares libres de halógenos y otros estándares ambientales. Las pautas detalladas de reducción y manejo también proporcionan a los diseñadores parámetros claros para una implementación confiable.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

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

Usando el peor caso de VF (máximo de su bin seleccionado, ej., 2.35V del Bin 2) y un IF objetivo de 20 mA: R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 Ω. Una resistencia estándar de 130 Ω o 150 Ω sería apropiada, pero siempre verifique la corriente real bajo sus condiciones específicas.

10.2 ¿Puedo alimentar este LED sin una resistencia limitadora de corriente?

No. La característica IV del diodo es exponencial. Conectarlo directamente a una fuente de voltaje, incluso una cercana a su VF nominal, probablemente resultará en corriente excesiva, sobrecalentamiento rápido y fallo inmediato.

10.3 ¿Por qué hay un límite de 7 días después de abrir la bolsa antihumedad?

Los encapsulados SMD pueden absorber humedad de la atmósfera. Durante la soldadura por reflujo, esta humedad atrapada puede vaporizarse rápidamente, causando deslaminación interna o "efecto palomita de maíz", lo que agrieta el encapsulado y destruye el dispositivo. La vida útil de 168 horas es el tiempo de exposición seguro para el nivel de sensibilidad a la humedad de este componente.

10.4 ¿Cómo interpreto el número de pieza 19-213/S2C-AP1Q2B/3T?

Si bien la codificación corporativa exacta puede variar, típicamente hace referencia al producto base (19-213), el tipo de encapsulado (SMD) y probablemente incluye códigos para los bins específicos de intensidad luminosa (Q2), longitud de onda dominante y voltaje directo seleccionados para ese pedido.

11. Caso de Estudio de Implementación

Escenario:Diseño de un panel de indicadores de estado para un controlador industrial que opera en un ambiente de hasta 60°C. El color naranja uniforme y el brillo consistente en múltiples indicadores son críticos.

Implementación:

1. Selección de Componentes:Especifique LEDs de un solo lote de producción y bins estrechos (ej., Q1 para intensidad, D10 para longitud de onda) para garantizar consistencia visual.
2. Diseño del Circuito:Usando un riel de 3.3V, calcule la resistencia en serie. Asumiendo VF bin 1 (máx 2.15V) y apuntando a 18 mA (ligeramente reducido por temperatura): R = (3.3V - 2.15V) / 0.018A ≈ 64 Ω. Use una resistencia de 62 Ω o 68 Ω con tolerancia del 1%.
3. Diseño Térmico:Coloque el LED lejos de otras fuentes de calor en el PCB. Use una pequeña área de cobre conectada a la almohadilla del cátodo (típicamente la almohadilla térmica) para disipar calor, considerando los 60°C ambiente y consultando la curva de reducción de corriente directa.
4. Montaje:Programe el montaje del PCB para que el carrete de LEDs se abra y use dentro de la ventana de 7 días. Siga el perfil de reflujo especificado con precisión.

Este enfoque garantiza una operación confiable, apariencia consistente y estabilidad a largo plazo en el entorno objetivo.

12. Principio Tecnológico

Este LED se basa en material semiconductor AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio). Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones y huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan, liberando energía en forma de fotones. La composición específica de la aleación AlGaInP determina la energía del bandgap, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, naranja (~611 nm). El encapsulado SMD encapsula el diminuto chip semiconductor, proporciona protección mecánica, incorpora una lente para dar forma a la salida de luz y ofrece terminales soldables para la conexión eléctrica.

13. Tendencias de la Industria

La tendencia en LEDs indicadores y de retroiluminación continúa hacia una mayor eficiencia (más salida de luz por unidad de entrada eléctrica), mayor fiabilidad y una mayor miniaturización. También hay un fuerte impulso en toda la industria para un cumplimiento más amplio de las regulaciones ambientales (más allá de RoHS para incluir sustancias como PFAS) y el desarrollo de encapsulados aún más robustos para soportar procesos de soldadura a mayor temperatura. La estandarización de códigos de clasificación y la documentación técnica detallada, como se ve en esta hoja de datos, facilita una implementación más fácil y la gestión de la cadena de suministro para los fabricantes.