Hoja de Datos del LED SMD 19-213 Amarillo Brillante - Paquete 2.0x1.25x0.8mm - Voltaje 1.7-2.3V - Potencia 60mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 19-213/Y2C-CP1Q2L/3T es un LED de montaje superficial (SMD) diseñado para ensamblajes electrónicos de alta densidad. Es un tipo monocromático que emite una luz amarilla brillante, utilizando material semiconductor de AlGaInP encapsulado en una resina transparente. La principal ventaja de este componente es su tamaño compacto, que permite reducciones significativas en el espacio ocupado en el PCB, el almacenamiento y el tamaño general del equipo en comparación con los LEDs tradicionales con pines. Su construcción ligera lo hace ideal además para aplicaciones miniaturizadas y portátiles.

1.1 Características Principales y Cumplimiento Normativo

• Empaquetado en cinta de 8mm en un carrete de 7 pulgadas de diámetro para colocación automatizada.
• Compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo y en fase de vapor.
• Construido con materiales libres de plomo.
• Cumple con las normas RoHS, REACH de la UE y libre de halógenos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Aplicaciones Destinadas

Este LED es adecuado para una variedad de funciones de indicación y retroiluminación, incluyendo:

• Retroiluminación de cuadros de instrumentos e interruptores en controles automotrices e industriales.
• Indicadores de estado y retroiluminación de teclados en dispositivos de telecomunicaciones como teléfonos y faxes.
• Retroiluminación plana para paneles LCD, interruptores y símbolos.
• Aplicaciones de indicación de propósito general.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. La operación debe mantenerse dentro de estos límites.

• Voltaje Inverso (VR):5 V - Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Corriente Directa Continua (IF):25 mA - La corriente máxima en DC para una operación confiable.
• Corriente Directa de Pico (IFP):60 mA (Ciclo de trabajo 1/10 @1KHz) - Para operación pulsada, se permiten picos de corta duración.
• Disipación de Potencia (Pd):60 mW - La potencia máxima que el paquete puede disipar, calculada como VF * IF.
• Descarga Electroestática (ESD) HBM:2000 V - Clasificación del Modelo de Cuerpo Humano, que indica sensibilidad a la electricidad estática.
• Temperatura de Operación (Topr):-40°C a +85°C - El rango de temperatura ambiente para operación normal.
• Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura (Tsol):Reflujo: 260°C máximo por 10 seg; Manual: 350°C máximo por 3 seg por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas a Ta=25°C e IF=20mA, estos son los parámetros de rendimiento típicos.

• Intensidad Luminosa (Iv):45.0 - 112.0 mcd (milicandelas). La salida real se clasifica en bins (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ1/2):120° (típico). Este ángulo amplio proporciona buena visibilidad fuera del eje.
• Longitud de Onda de Pico (λp):591 nm (típico). La longitud de onda a la cual la emisión espectral es más fuerte.
• Longitud de Onda Dominante (λd):585.5 - 591.5 nm. Esto define el color percibido (amarillo brillante) y también se clasifica en bins.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):15 nm (típico). El ancho del espectro emitido a la mitad de la intensidad de pico.
• Voltaje Directo (VF):1.70 - 2.30 V. La caída de voltaje a través del LED a 20mA, que se clasifica en bins.
• Corriente Inversa (IR):10 μA máx. a VR=5V. El dispositivo no está diseñado para operación inversa; este parámetro es solo para pruebas de fuga.

Notas Importantes:Las tolerancias se especifican como ±11% para intensidad luminosa, ±1nm para longitud de onda dominante y ±0.05V para voltaje directo. La clasificación de voltaje inverso 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 bins. El número de parte 19-213/Y2C-CP1Q2L/3T incorpora estos códigos de bin.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Clasificado a IF=20mA. El código en el número de parte (ej., Q2) indica el rango de salida.

• P1:45.0 - 57.0 mcd
• P2:57.0 - 72.0 mcd
• Q1:72.0 - 90.0 mcd
• Q2:90.0 - 112.0 mcd

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Clasificado a IF=20mA. Define el punto de color.

• D3:585.5 - 588.5 nm
• D4:588.5 - 591.5 nm

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

Clasificado a IF=20mA. Importante para el cálculo de la resistencia limitadora y el diseño de la fuente de alimentación.

• 19:1.7 - 1.8 V
• 20:1.8 - 1.9 V
• 21:1.9 - 2.0 V
• 22:2.0 - 2.1 V
• 23:2.1 - 2.2 V
• 24:2.2 - 2.3 V

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características esenciales para el diseño.

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

Esta curva no lineal muestra la relación entre corriente y voltaje. Un pequeño aumento en el voltaje más allá del umbral conduce a un gran aumento en la corriente, destacando la necesidad de una resistencia limitadora o un controlador de corriente constante.

4.2 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

La salida de luz aumenta con la corriente pero puede no ser perfectamente lineal, especialmente a corrientes más altas. Operar cerca del límite máximo puede ofrecer rendimientos decrecientes y aumentar el estrés térmico.

4.3 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 caída en la salida a medida que la temperatura ambiente aumenta de -40°C a +85°C. Una gestión térmica adecuada en el PCB es crucial para mantener un brillo consistente.

4.4 Curva de Reducción de Corriente Directa (Derating)

Este gráfico especifica la corriente directa máxima permitida en función de la temperatura ambiente. A medida que la temperatura aumenta, la corriente segura máxima disminuye para evitar exceder el límite de disipación de potencia y causar fuga térmica (thermal runaway).

4.5 Patrón de Radiación

Un diagrama polar que muestra la distribución angular de la intensidad de la luz, confirmando el ángulo de visión de 120° con un patrón típico Lambertiano o de emisión lateral.

4.6 Distribución Espectral

Una gráfica de intensidad relativa versus longitud de onda (aprox. 550-700 nm), que muestra un pico alrededor de 591 nm (amarillo) con un ancho de banda típico de 15 nm, característico del material AlGaInP.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED tiene un paquete SMD compacto. Las dimensiones clave (tolerancia ±0.1mm a menos que se especifique) son:

• Longitud: 2.0 mm
• Ancho: 1.25 mm
• Altura: 0.8 mm
• Se proporcionan las dimensiones y espaciado de las almohadillas para el diseño del patrón de soldadura en el PCB.

5.2 Identificación de Polaridad

El cátodo está típicamente marcado, a menudo por una muesca, un punto verde o un tamaño de almohadilla diferente en la parte inferior del paquete. La orientación correcta es crítica para el funcionamiento del circuito.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo (Sin Plomo)

Un proceso crítico para un ensamblaje confiable.

• Precalentamiento:150-200°C durante 60-120 segundos.
• Tiempo por Encima del Líquidus (217°C):60-150 segundos.
• Temperatura de Pico:260°C máximo, mantenida por un máximo de 10 segundos.
• Tasa de Calentamiento:6°C/seg máximo.
• Tiempo por Encima de 255°C:30 segundos máximo.
• Tasa de Enfriamiento:3°C/seg máximo.

Importante:La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces. Evite el estrés mecánico en el LED durante el calentamiento y no deforme el PCB después de soldar.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria una reparación manual:

• Use un soldador con una temperatura de punta < 350°C.
• Aplique calor a cada terminal por < 3 segundos.
• Use un soldador con una potencia nominal < 25W.
• Deje > 2 segundos entre soldar cada terminal para evitar sobrecalentamiento.
• Extreme las precauciones, ya que el daño es más probable durante la soldadura manual.

6.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los componentes están empaquetados en una bolsa resistente a la humedad.

• No abra la bolsa a prueba de humedad hasta que esté listo para usar.
• Después de abrir, los LEDs no utilizados deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% de Humedad Relativa.
• La "vida útil fuera de la bolsa" después de abrir es de 168 horas (7 días).
• Si se excede la vida útil fuera de la bolsa o el indicador de desecante ha cambiado de color, se requiere un horneado: 60 ±5°C durante 24 horas antes del reflujo.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de la Cinta y el Carrete

• Ancho de la Cinta Portadora: 8 mm.
• Diámetro del Carrete: 7 pulgadas.
• Cantidad por Carrete: 3000 piezas.
• Se proporcionan las dimensiones detalladas del carrete, la cinta portadora y los bolsillos con una tolerancia de ±0.1mm.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del embalaje incluye:

• CPN: Número de Producto del Cliente
• P/N: Número de Producto (ej., 19-213/Y2C-CP1Q2L/3T)
• QTY: Cantidad Empaquetada
• CAT: Rango de Intensidad Luminosa (ej., Q2)
• HUE: Rango de Cromaticidad/Longitud de Onda Dominante (ej., C, relacionado con D3/D4)
• REF: Rango de Voltaje Directo (ej., 1Q2L, relacionado con el bin de voltaje)
• LOT No: Número de Lote para Trazabilidad

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 La Limitación de Corriente es Obligatoria

Los LEDs son dispositivos controlados por corriente. DEBE usarse una resistencia limitadora externa o un controlador de corriente constante en serie. La pronunciada curva I-V significa que un pequeño cambio de voltaje causa un gran cambio de corriente, lo que puede destruir instantáneamente el LED ("quemarlo"). El valor de la resistencia se calcula usando la Ley de Ohm: R = (Vsupply - VF) / IF, donde VF es el voltaje directo del bin apropiado.

8.2 Gestión Térmica

Aunque la potencia es baja (60mW máx.), el rendimiento y la vida útil del LED dependen de la temperatura. Asegúrese de que el PCB proporcione una adecuada disipación térmica, especialmente si se usan múltiples LEDs o si la temperatura ambiente es alta. Consulte la curva de reducción (derating).

8.3 Precauciones contra Descargas Electroestáticas (ESD)

Con una clasificación ESD HBM de 2000V, este dispositivo tiene una sensibilidad moderada. Manipúlelo con procedimientos seguros contra ESD (pulseras antiestáticas, estaciones de trabajo conectadas a tierra, espuma conductora) durante el ensamblaje y la reparación.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El LED 19-213, basado en tecnología AlGaInP, ofrece ventajas distintivas para la emisión amarilla:

• vs. LEDs Amarillos Tradicionales (ej., GaAsP):AlGaInP proporciona una mayor eficiencia luminosa y mejor saturación de color (amarillo más brillante y puro), resultando en una salida más brillante a la misma corriente.
• vs. LEDs Blancos/Amarillos Convertidos por Fósforo:Como emisor semiconductor directo, no tiene degradación del fósforo con el tiempo, ofreciendo una estabilidad de color a largo plazo potencialmente mejor. También tiene un espectro más estrecho, lo cual es deseable para aplicaciones específicas con filtros de color.
• vs. LEDs con Pines Más Grandes:El paquete SMD permite ensamblaje automatizado, mayor densidad en la placa y reducción de la inductancia parásita, lo que es beneficioso para aplicaciones de conmutación de alta velocidad.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

10.1 ¿Cómo selecciono la resistencia limitadora de corriente correcta?

Use el voltaje directo máximo (VF) del bin de voltaje especificado en su código de pedido (ej., bin 24: 2.3V máx.) para un diseño conservador. Para una fuente de 5V y un objetivo de 20mA: R = (5V - 2.3V) / 0.020A = 135 Ohmios. Use el siguiente valor estándar (ej., 150 Ohmios) y calcule la corriente resultante: I = (5V - 2.1V_típ) / 150 = ~19.3mA, lo cual es seguro.

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

No.Esto casi seguramente destruirá el LED. El voltaje directo tiene tolerancia y varía con la temperatura. Una fuente de voltaje constante ajustada al VF típico (ej., 2.0V) puede entregar corriente excesiva si el VF real del LED es más bajo.

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

Los paquetes SMD pueden absorber humedad del aire. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede vaporizarse rápidamente, causando delaminación interna o "efecto palomita de maíz" que agrieta el paquete. La bolsa resistente a la humedad y los procedimientos de horneado previenen este modo de falla.

10.4 ¿Qué significa "Y2C" en el número de parte?

Este es un código específico del fabricante que encapsula la información de clasificación (binning) para intensidad luminosa (CAT), longitud de onda dominante (HUE) y voltaje directo (REF), permitiendo una selección precisa de las características de rendimiento.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

11.1 Panel de Indicadores de Estado de Baja Potencia

Escenario:Diseñar un panel de control compacto con 20 indicadores de estado amarillos.

Decisiones de Diseño:

1. Circuito de Control:Hay disponible un único riel de 5V. Se elige usar una resistencia en serie para cada LED por simplicidad y costo. Para el bin Q2 (90-112 mcd) y el bin de voltaje 21 (1.9-2.0V), se selecciona una resistencia de 150 ohmios por LED, proporcionando ~20mA de corriente y una indicación brillante y consistente.
2. Diseño del PCB:La huella de 2.0x1.25mm permite un espaciado ajustado. Una pequeña conexión de alivio térmico a un plano de tierra ayuda a disipar los modestos 40mW por LED (2V * 20mA).
3. Proceso:Los componentes se solicitan en cinta de 8mm para colocación automatizada pick-and-place. El carrete completo se usa dentro de un turno después de abrir para evitar problemas de sensibilidad a la humedad.
4. Resultado:Una matriz de indicadores confiable y de alta densidad con color y brillo uniformes, posibilitada por el pequeño tamaño y la clasificación consistente del LED 19-213.

12. Principio de Funcionamiento

El LED 19-213 es un dispositivo fotónico semiconductor. Se fabrica utilizando capas epitaxiales de Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio (AlGaInP) crecidas sobre un sustrato. Cuando se aplica un voltaje directo que excede la energía de la banda prohibida del material (aproximadamente 1.7-2.3V), los electrones y los huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan. Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación AlGaInP determina la energía de la banda prohibida, que corresponde directamente a la longitud de onda de la luz emitida—en este caso, amarillo brillante (~591 nm). El encapsulado de resina transparente protege el chip semiconductor y actúa como una lente, dando forma al patrón de radiación de 120 grados.

13. Tendencias Tecnológicas

Los LEDs de montaje superficial como el 19-213 representan el estándar para el ensamblaje electrónico moderno debido a su compatibilidad con la fabricación automatizada. Las tendencias en este sector incluyen:

• Mayor Eficiencia:Las mejoras continuas en ciencia de materiales apuntan a producir una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio eléctrico) a partir de AlGaInP y otros semiconductores compuestos.
• Miniaturización:Reducción continua del tamaño del paquete (ej., de 2.0mm a 1.6mm o más pequeño) para permitir una densidad aún mayor en los PCBs.
• Confiabilidad Mejorada:Mejoras en materiales de encapsulado y tecnologías de unión del chip para soportar temperaturas de soldadura más altas y condiciones ambientales más severas.
• Clasificación Más Estrecha (Tighter Binning):La clasificación y prueba avanzadas permiten bins de rendimiento más estrechos, dando a los diseñadores un control más preciso sobre la uniformidad de color y brillo en sus productos.
• Integración:Una tendencia hacia LEDs con resistencias limitadoras de corriente integradas o controladores IC dentro del mismo paquete, simplificando el diseño del circuito.