Hoja de Datos Técnicos del LED SMD 19-213/Y2C-CQ1 R2/3T - Amarillo Brillante - 20mA - 2.2V Típico - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 19-213/Y2C-CQ1 R2/3T es un LED de montaje superficial (SMD) diseñado para ensamblajes electrónicos de alta densidad. Es de tipo monocromático, emite una luz amarilla brillante y está construido con material semiconductor de AlGaInP encapsulado en una resina transparente. Este componente es significativamente más pequeño que los LEDs tradicionales con pines, lo que permite reducciones sustanciales en el espacio ocupado en el PCB, aumenta la densidad de empaquetado y, en última instancia, contribuye a la miniaturización del equipo final. Su construcción ligera lo hace especialmente adecuado para aplicaciones donde el espacio y el peso son limitaciones críticas.

1.1 Características y Ventajas Principales

Las principales ventajas de este LED derivan de su encapsulado SMD y su composición material. Las características clave incluyen compatibilidad con cinta estándar de 8 mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, haciéndolo totalmente compatible con equipos automáticos de colocación (pick-and-place). Está diseñado para ser utilizado tanto con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo como por fase de vapor, alineándose con las técnicas modernas de fabricación en volumen. El dispositivo está libre de plomo (Pb-free) y cumple con las principales normativas ambientales y de seguridad, incluyendo RoHS, REACH de la UE y estándares libres de halógenos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). El producto en sí se mantiene dentro de las especificaciones compatibles con RoHS.

1.2 Aplicaciones Objetivo

Este LED es versátil y encuentra uso en diversas funciones de iluminación e indicación. Las aplicaciones comunes incluyen retroiluminación para cuadros de instrumentos y conmutadores. En equipos de telecomunicaciones, sirve como indicador o retroiluminación para dispositivos como teléfonos y máquinas de fax. También es adecuado para proporcionar retroiluminación plana para pantallas LCD, conmutadores y símbolos. Su diseño de propósito general lo convierte en una opción confiable para una amplia gama de productos electrónicos de consumo e industrial que requieren un indicador compacto y de color amarillo brillante.

2. Especificaciones Técnicas e Interpretación Objetiva

Esta sección proporciona un análisis detallado y objetivo de los límites operativos y las características de rendimiento del dispositivo bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C).

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites. La tensión inversa máxima (VR) es de 5V. La corriente directa continua (IF) no debe exceder los 25 mA. Para operación pulsada, se permite una corriente directa de pico (IFP) de 60 mA bajo un ciclo de trabajo de 1/10 a 1 kHz. La disipación de potencia máxima (Pd) es de 60 mW. El dispositivo puede soportar una descarga electrostática (ESD) de 2000V según el Modelo de Cuerpo Humano (HBM). El rango de temperatura de operación (Topr) es de -40°C a +85°C, mientras que el rango de temperatura de almacenamiento (Tstg) es ligeramente más amplio, de -40°C a +90°C. Los límites de temperatura de soldadura se especifican para reflujo (260°C durante 10 segundos máximo) y soldadura manual (350°C durante 3 segundos máximo en la punta).

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros definen la salida de luz y el rendimiento eléctrico bajo condiciones típicas de operación (IF=20mA, Ta=25°C). La intensidad luminosa (Iv) tiene un rango típico, con valores mínimos y máximos específicos definidos por el sistema de clasificación (binning). El ángulo de visión (2θ1/2) es típicamente de 120 grados, indicando un patrón de radiación amplio. La longitud de onda de pico (λp) se centra alrededor de los 591 nm, y la longitud de onda dominante (λd) oscila entre 585.5 nm y 591.5 nm, definiendo el color amarillo percibido. El ancho de banda espectral (Δλ) es de aproximadamente 15 nm. La tensión directa (VF) mide típicamente 2.20V, con un rango de 1.70V a 2.40V. La corriente inversa (IR) es muy baja, con un máximo de 10 μA a VR=5V. Es fundamental tener en cuenta que el dispositivo no está diseñado para operar bajo polarización inversa; la clasificación VR se aplica solo a la condición de prueba de IR.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LEDs se clasifican en lotes (bins). Este dispositivo utiliza dos parámetros de clasificación independientes.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La salida luminosa se categoriza en cuatro lotes (Q1, Q2, R1, R2) cuando se alimenta a 20mA. El lote Q1 cubre el rango de 72.0 mcd a 90.0 mcd. Q2 abarca de 90.0 mcd a 112.0 mcd. R1 cubre de 112.0 mcd a 140.0 mcd. El lote de mayor salida, R2, oscila entre 140.0 mcd y 180.0 mcd. Se aplica una tolerancia de ±11% a la intensidad luminosa dentro de cada lote.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El color (longitud de onda dominante) se clasifica en dos lotes (D3 y D4) para controlar la variación de tono. El lote D3 incluye LEDs con una longitud de onda dominante entre 585.5 nm y 588.5 nm. El lote D4 incluye aquellos desde 588.5 nm hasta 591.5 nm. Se especifica una tolerancia de ±1 nm para la longitud de onda dominante.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varias curvas características que ilustran el comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables. Estas son esenciales para el diseño de circuitos y la gestión térmica.

4.1 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V)

Esta curva muestra la relación entre la corriente que fluye a través del LED y la caída de tensión en él. Es no lineal, típica de un diodo. La curva permite a los diseñadores determinar la tensión de operación para una corriente de accionamiento dada, lo cual es crucial para seleccionar resistencias limitadoras de corriente apropiadas o diseñar controladores de corriente constante.

4.2 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Este gráfico demuestra la dependencia de la salida de luz con la temperatura. A medida que la temperatura ambiente (Ta) aumenta, la intensidad luminosa típicamente disminuye. Esta característica es vital para aplicaciones que operan en entornos de temperatura elevada, ya que puede requerir compensación óptica o eléctrica para mantener un brillo consistente.

4.3 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

Este gráfico muestra cómo escala la salida de luz con la corriente de accionamiento. Si bien aumentar la corriente generalmente aumenta el brillo, la relación no es perfectamente lineal y la eficiencia puede caer a corrientes muy altas. También informa sobre la curva de reducción de corriente directa, que muestra la corriente continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente para mantenerse dentro de los límites de disipación de potencia.

4.4 Distribución Espectral y Patrón de Radiación

La curva de distribución espectral representa la intensidad relativa frente a la longitud de onda, confirmando los valores de longitud de onda de pico y dominante y mostrando la forma del espectro de luz emitida. El diagrama de radiación (gráfico polar) representa visualmente el ángulo de visión de 120 grados, mostrando cómo se distribuye espacialmente la intensidad de la luz.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

Se requieren datos mecánicos precisos para el diseño del PCB y el ensamblaje.

5.1 Dimensiones del Encapsulado

La hoja de datos proporciona un dibujo dimensional detallado del encapsulado del LED. Todas las tolerancias no especificadas son de ±0.1 mm. Los diseñadores deben consultar este dibujo para crear el patrón de soldadura (huella) correcto en el PCB, asegurando una soldadura y alineación adecuadas.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

El manejo adecuado es crítico para la fiabilidad. Este dispositivo es sensible a la humedad y requiere perfiles de soldadura específicos.

6.1 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LEDs 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, los LEDs no utilizados deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% de humedad relativa. La "vida útil en planta" después de abrir es de 168 horas (7 días). Si se excede este tiempo o si el indicador de desecante muestra saturación, se requiere un tratamiento de secado (baking) a 60 ±5°C durante 24 horas antes de su uso.

6.2 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se especifica un perfil de reflujo libre de plomo (Pb-free). Los parámetros clave incluyen una etapa de precalentamiento entre 150-200°C durante 60-120 segundos, un tiempo por encima del líquido (217°C) de 60-150 segundos, una temperatura máxima que no exceda los 260°C mantenida durante un máximo de 10 segundos, y tasas controladas de calentamiento y enfriamiento (máx. 6°C/seg y 3°C/seg, respectivamente). La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces. Debe evitarse el estrés en el cuerpo del LED durante el calentamiento y la deformación de la placa después de la soldadura.

6.3 Soldadura Manual y Reparación

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. Se recomienda un soldador de baja potencia (<25W), con una pausa de al menos 2 segundos entre soldar cada terminal. Se desaconseja la reparación después de la soldadura inicial. Si es inevitable, se debe usar un soldador de doble punta para calentar ambos terminales simultáneamente, minimizando el estrés térmico. El potencial de daño debe evaluarse de antemano.

7. Información de Empaquetado y Pedido

El dispositivo se suministra en empaquetado estándar de la industria para ensamblaje automático.

7.1 Especificaciones de Carrete y Cinta

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. Se proporcionan dibujos dimensionales detallados para la cinta portadora y el carrete, con tolerancias estándar de ±0.1 mm a menos que se indique lo contrario.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del empaquetado contiene varios identificadores clave: CPN (Número de Producto del Cliente), P/N (Número de Producto), QTY (Cantidad de Empaquetado), CAT (Rango/Clasificación de Intensidad Luminosa), HUE (Coordenadas de Cromaticidad y Rango/Clasificación de Longitud de Onda Dominante), REF (Rango de Tensión Directa) y LOT No (Número de Lote para trazabilidad).

8. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

8.1 Protección del Circuito

Una regla de diseño fundamental es el uso obligatorio de una resistencia limitadora de corriente en serie. La tensión directa de un LED tiene un coeficiente de temperatura negativo y varía en la producción. Un ligero aumento en la tensión de alimentación puede causar un gran aumento, potencialmente destructivo, en la corriente directa si no está limitada por una resistencia o un controlador de corriente constante.

8.2 Gestión Térmica

Aunque es un componente SMD pequeño, se debe considerar la disipación de potencia (máx. 60 mW) y la reducción de la corriente directa con la temperatura ambiente. Puede ser necesario un área de cobre de PCB adecuada alrededor de las almohadillas térmicas (si las hay) o un enfriamiento general de la placa en aplicaciones de alta temperatura o alta corriente para mantener el rendimiento y la longevidad.

8.3 Diseño Óptico

El amplio ángulo de visión de 120 grados hace que este LED sea adecuado para aplicaciones que requieren iluminación amplia o visibilidad desde múltiples ángulos. Para luz enfocada, se requerirían ópticas secundarias (lentes). El encapsulado de resina transparente es óptimo para aplicaciones donde se desea el color real del chip sin difusión.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

R: Usando la Ley de Ohm (R = (Valimentación - Vf) / If) y valores típicos (Vf=2.2V, If=20mA), R = (5 - 2.2) / 0.02 = 140 Ohmios. Una resistencia estándar de 150 Ohmios sería un punto de partida seguro, pero se debe verificar el Vf mínimo (1.7V) para asegurar que la corriente no exceda la clasificación máxima.

P: ¿Puedo accionar este LED con un pin de microcontrolador de 3.3V?

R: Sí, pero la eficiencia será menor. Con Vf típico=2.2V y una fuente de 3.3V, la caída de tensión en la resistencia es de solo 1.1V. Para lograr 20mA, R = 1.1 / 0.02 = 55 Ohmios. Asegúrese de que el pin del microcontrolador pueda suministrar/absorber la corriente requerida.

P: ¿Por qué el rango de temperatura de almacenamiento es más amplio que el de operación?

R: El rango de operación considera el comportamiento activo del semiconductor, la salida de luz y la fiabilidad a largo plazo bajo estrés eléctrico. El rango de almacenamiento es para componentes pasivos donde solo preocupan la integridad del material y la absorción de humedad, permitiendo una ventana de temperatura ligeramente más amplia.

P: ¿A qué se refiere el color "Amarillo Brillante"?

R: Describe el tono específico producido por el material semiconductor de AlGaInP, correspondiente a una longitud de onda dominante en el rango de 585-592 nm. Es un amarillo saturado y puro en comparación con los amarillos de espectro más amplio o convertidos por fósforo.

10. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando un panel de indicadores de estado para un electrodoméstico.Un diseñador necesita múltiples indicadores amarillos brillantes y consistentes en un PCB densamente poblado. Se selecciona el LED 19-213 por su pequeño tamaño, compatibilidad con colocación automática y su clara clasificación para intensidad (se elige el lote R1 para alto brillo) y longitud de onda (lote D4 para color consistente). El diseño del PCB utiliza las dimensiones exactas del encapsulado de la hoja de datos. Hay un riel de 5V disponible, por lo que se coloca una resistencia de 150 ohmios 0805 en serie con cada LED, calculada en base al Vf típico. Se instruye a la casa de ensamblaje para que siga el perfil de reflujo especificado y seque los carretes si la bolsa de barrera de humedad ha estado abierta por más de 48 horas antes de su uso. El amplio ángulo de visión garantiza que los indicadores sean visibles desde varios ángulos en el producto final.

11. Introducción al Principio Técnico

Este LED se basa en un chip semiconductor de AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio). Cuando se aplica una tensión directa, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa del semiconductor, liberando energía en forma de fotones. La composición específica de la aleación de AlGaInP determina la energía de la banda prohibida, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, amarillo (~591 nm). El chip se monta en un encapsulado de montaje superficial con epoxi conductor o soldadura, y se conecta mediante hilos de unión (wire-bonding) a los terminales del encapsulado. Luego se encapsula en una resina epoxi transparente o de silicona que protege el chip, actúa como una lente para dar forma a la salida de luz y proporciona estabilidad mecánica.

12. Tendencias y Contexto Tecnológico

Los LEDs SMD como el 19-213 representan el estándar de la industria para aplicaciones de indicación y retroiluminación, habiendo reemplazado en gran medida a los LEDs de orificio pasante debido a la eficiencia de fabricación y el tamaño. El uso del material AlGaInP proporciona alta eficiencia y pureza de color en el espectro rojo, naranja y amarillo. Las tendencias actuales en la industria LED en general continúan centrándose en aumentar la eficacia luminosa (lúmenes por vatio), mejorar la reproducción cromática, una mayor miniaturización (por ejemplo, encapsulados a escala de chip) y mejorar la fiabilidad bajo mayor temperatura y densidad de corriente. Para aplicaciones de indicación estándar, la tecnología es madura, con énfasis en la fabricación optimizada en costos, una clasificación estricta para la consistencia y el cumplimiento de las normativas ambientales en evolución (libre de halógenos, menor huella de carbono).