Hoja de Datos del LED SMD 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T - Tamaño 2.0x1.25x0.8mm - Voltaje 1.75-2.35V - Color Amarillo Brillante - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T es un LED de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren un tamaño compacto y un rendimiento fiable. Este componente utiliza un chip semiconductor de AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio) para producir una salida de luz amarilla brillante. El LED está encapsulado en un paquete de resina transparente, lo que mejora la extracción de luz y proporciona protección ambiental. Sus principales ventajas incluyen una huella significativamente reducida en comparación con los LED tradicionales de marco de pines, lo que permite una mayor densidad de empaquetado en placas de circuito impreso (PCB), reduce los requisitos de almacenamiento y, en última instancia, contribuye a la miniaturización del equipo final. Su construcción ligera lo hace ideal para aplicaciones portátiles y en miniatura.

1.1 Características Clave y Cumplimiento

• Empaquetado en cinta de 8 mm enrollada en un carrete de 7 pulgadas de diámetro para compatibilidad con equipos de montaje automático pick-and-place.
• Diseñado para su uso con procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) y por fase de vapor.
• Tipo monocromático que emite luz amarilla brillante.
• Construido con materiales libres de plomo (Pb-free).
• El producto cumple con la directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).
• Cumplimiento de las regulaciones REACH de la UE (Registro, Evaluación, Autorización y Restricción de Sustancias Químicas).
• Construcción libre de halógenos, con límites para Bromo (Br) y Cloro (Cl) establecidos en <900 ppm individualmente y <1500 ppm para su total combinado.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones. Todos los valores se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• 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 continua máxima que se puede aplicar de forma continua.
• Corriente Directa de Pico (IFP):60 mA. Esta es la corriente directa pulsada máxima, permitida solo bajo un ciclo de trabajo de 1/10 a una frecuencia de 1 kHz. Es crucial para aplicaciones que involucran destellos breves y de alta intensidad.
• Disipación de Potencia (Pd):60 mW. La potencia máxima que el dispositivo puede disipar como calor, calculada como Voltaje Directo (VF) multiplicado por la Corriente Directa (IF).
• Descarga Electroestática (ESD) Modelo Cuerpo Humano (HBM):2000 V. Esta clasificación indica la sensibilidad del LED a la electricidad estática. Se deben seguir los procedimientos adecuados de manejo ESD durante el montaje y manipulación.
• Rango de Temperatura de Operación (Topr):-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente en el que está diseñado para funcionar el dispositivo.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura (Tsol):Para soldadura por reflujo, se especifica una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos. Para soldadura manual, la temperatura de la punta del soldador no debe exceder los 350°C durante un máximo de 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros definen el rendimiento del LED en condiciones normales de operación, típicamente medidos a Ta=25°C e IF=20mA a menos que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 45.0 mcd hasta un máximo de 112.0 mcd. El valor típico cae dentro de este rango según el código de clasificación (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ1/2):Aproximadamente 100 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad a 0 grados (en el eje).
• Longitud de Onda de Pico (λp):Típicamente alrededor de 591 nm. Esta es la longitud de onda a la que la distribución espectral de potencia alcanza su máximo.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Varía de 585.5 nm a 591.5 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que coincide con el color de la luz del LED.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):Típicamente 15 nm. Este es el ancho del espectro a la mitad de la intensidad máxima (Ancho Total a Media Altura - FWHM).
• Voltaje Directo (VF):Varía de 1.75 V a 2.35 V. La caída de voltaje a través del LED cuando opera a la corriente directa especificada.
• Corriente Inversa (IR):Máximo de 10 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 clasificación de Voltaje Inverso aplica solo a la condición de prueba IR.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar un color y brillo consistentes en la producción, los LED se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los lotes definen la intensidad luminosa mínima y máxima a IF=20mA.

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

Los lotes definen la consistencia del color.

D3: 585.5 - 588.5 nm

D4: 588.5 - 591.5 nm

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

Los lotes ayudan en el diseño de circuitos para la regulación de corriente.

0: 1.75 - 1.95 V

1: 1.95 - 2.15 V

2: 2.15 - 2.35 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 muestra la relación exponencial entre corriente y voltaje. Un pequeño aumento en el voltaje más allá del umbral de encendido provoca un gran aumento en la corriente. Esto subraya la necesidad crítica de una resistencia limitadora de corriente o un controlador de corriente constante en el circuito de aplicación para evitar la fuga térmica y la falla del dispositivo.

4.2 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

La salida de luz de un LED disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. La curva típicamente muestra una disminución gradual en la intensidad desde bajas temperaturas hasta alrededor de 25°C, seguida de una disminución más pronunciada a temperaturas ambiente más altas. Esto debe tenerse en cuenta en diseños donde el LED opera en entornos de temperatura elevada para garantizar un brillo suficiente.

4.3 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

Esta curva demuestra que la salida de luz aumenta con la corriente directa, pero no de forma lineal. La eficiencia (lúmenes por vatio) a menudo alcanza su punto máximo a una corriente inferior a la clasificación máxima absoluta. Operar por encima de este punto óptimo reduce la eficiencia y genera más calor.

4.4 Distribución Espectral

El gráfico traza la intensidad relativa frente a la longitud de onda, mostrando un solo pico en la región amarilla (~591 nm) con un ancho de banda típico de 15 nm, confirmando su naturaleza monocromática.

4.5 Patrón de Radiación

Un diagrama polar ilustra la distribución espacial de la luz. El paquete 19-21 típicamente exhibe un patrón lambertiano o casi lambertiano, proporcionando un ángulo de visión amplio y uniforme adecuado para aplicaciones de indicadores y retroiluminación.

4.6 Curva de Reducción de Corriente Directa

Esta curva dicta la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente. A medida que aumenta la temperatura ambiente, la corriente segura máxima debe reducirse para mantener la temperatura de la unión dentro de los límites y prevenir una degradación acelerada.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED SMD 19-21 tiene una huella rectangular compacta. Las dimensiones clave (en mm, tolerancia ±0.1mm a menos que se indique) incluyen una longitud del cuerpo de aproximadamente 2.0 mm, un ancho de 1.25 mm y una altura de 0.8 mm. El paquete cuenta con dos terminales de ánodo y cátodo en la parte inferior para soldadura. Una marca de identificación del cátodo está claramente indicada en el paquete, lo cual es crucial para la orientación correcta en el PCB.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Protección de Corriente

Es obligatorio un mecanismo externo limitador de corriente (resistencia o circuito integrado controlador). La característica exponencial I-V del LED significa que pequeñas fluctuaciones en el voltaje de alimentación pueden causar grandes picos de corriente, lo que lleva a una falla instantánea.

6.2 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LED están empaquetados en una bolsa de barrera resistente a la humedad con desecante.

- No abra la bolsa hasta que esté listo para su uso.

- Después de abrir, los LED no utilizados deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% de Humedad Relativa.

- La "vida útil fuera de la bolsa" después de abrirla es de 168 horas (7 días).

- Si se excede la vida útil fuera de la bolsa o el desecante indica ingreso de humedad, se requiere un horneado a 60±5°C durante 24 horas antes de la soldadura por reflujo para prevenir daños por "efecto palomita de maíz".

6.3 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se especifica un perfil de reflujo libre de plomo (Pb-free):

- Precalentamiento: 150-200°C durante 60-120 segundos.

- Tiempo por encima del líquido (217°C): 60-150 segundos.

- Temperatura Máxima: 260°C máximo, durante no más de 10 segundos.

- Tasa de Calentamiento: Máximo 6°C/seg hasta 255°C.

- Tasa de Enfriamiento: Máximo 3°C/seg.

- El reflujo no debe realizarse más de dos veces.

6.4 Soldadura Manual y Retrabajo

Si es necesaria la soldadura manual, use un soldador con una temperatura de punta ≤350°C, aplique calor a cada terminal durante ≤3 segundos y use un soldador con una potencia nominal ≤25W. Permita un intervalo de enfriamiento de al menos 2 segundos entre terminales. Se desaconseja firmemente el retrabajo. Si es inevitable, se debe usar un soldador de doble punta para calentar ambos terminales simultáneamente durante la extracción para evitar estrés mecánico en el paquete. Siempre verifique la funcionalidad del dispositivo después de cualquier retrabajo.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora embutida con un ancho de 8 mm, enrollada en un carrete estándar de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete contiene 3000 piezas. Se proporcionan dimensiones detalladas para los bolsillos de la cinta portadora y el carrete para garantizar la compatibilidad con alimentadores automáticos.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene información crítica para la trazabilidad y la aplicación correcta:

- CPN:Número de Parte del Cliente (si se asigna).

- P/N:Número de Parte del Fabricante (ej., 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T).

- QTY:Cantidad de piezas en el carrete.

- CAT:Código de lote de Intensidad Luminosa (ej., P1, Q2).

- HUE:Código de lote de Cromaticidad/Longitud de Onda Dominante (ej., D3, D4).

- REF:Código de lote de Voltaje Directo (ej., 0, 1, 2).

- LOT No:Número de lote de fabricación para seguimiento de calidad.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Retroiluminación:Ideal para retroiluminar símbolos, interruptores y áreas pequeñas en tableros de instrumentos, paneles de control y electrónica de consumo.
• Indicadores de Estado:Perfecto para indicadores de energía, conectividad o estado de función en equipos de telecomunicaciones (teléfonos, faxes), hardware de red y controles industriales.
• Indicación de Propósito General:Adecuado para cualquier aplicación que requiera una señal visual compacta, brillante y amarilla.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Conducción de Corriente:Siempre use una resistencia en serie o un controlador de corriente constante. Calcule el valor de la resistencia usando R = (Vsuministro - VF) / IF, donde VF debe elegirse del valor máximo en el lote o la hoja de datos para garantizar que la corriente no exceda los límites en las peores condiciones.
• Gestión Térmica:Aunque el paquete es pequeño, asegure un área de cobre de PCB adecuada o vías térmicas debajo de la almohadilla térmica (si corresponde) para disipar el calor, especialmente cuando opere cerca de los valores máximos o en altas temperaturas ambiente.
• Protección ESD:Implemente protección ESD en las líneas de entrada si el LED está en una ubicación accesible para el usuario. Durante el manejo y montaje, use estaciones de trabajo y pulseras conectadas a tierra.
• Diseño Óptico:El amplio ángulo de visión lo hace adecuado para aplicaciones que requieren una amplia visibilidad. Para luz enfocada, pueden ser necesarias lentes externas o guías de luz.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T ofrece varias ventajas en su categoría:

Ventaja de Tamaño:Su huella de 2.0x1.25mm es significativamente más pequeña que los LED tradicionales de orificio pasante de 3mm o 5mm, permitiendo diseños de PCB más densos.

Tecnología de Material:El uso del material semiconductor AlGaInP proporciona alta eficiencia y excelente pureza de color en el espectro amarillo/naranja/rojo en comparación con tecnologías más antiguas.

Fiabilidad:La construcción SMD y el empaquetado robusto contribuyen a una buena estabilidad mecánica y resistencia a la vibración.

Cumplimiento:El cumplimiento total con los estándares RoHS, REACH y libre de halógenos lo hace adecuado para mercados globales con estrictas regulaciones ambientales.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P1: ¿Cuál es el propósito de los códigos de clasificación (binning)?

R1: La clasificación garantiza la consistencia de color y brillo dentro de un lote de producción. Para aplicaciones que requieren una apariencia uniforme (ej., arreglos de múltiples LED), se recomienda especificar lotes estrechos o pedir del mismo lote.

P2: ¿Puedo alimentar este LED directamente desde una fuente lógica de 3.3V o 5V?

R2: No. Siempre debe usar una resistencia limitadora de corriente. Por ejemplo, con una fuente de 3.3V y un VF típico de 2.0V a 20mA, el valor de la resistencia sería (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 Ohmios. Una resistencia estándar de 68 Ohmios sería adecuada.

P3: ¿Por qué hay una estricta vida útil de 7 días después de abrir la bolsa de barrera de humedad?

R3: Los paquetes SMD pueden absorber humedad de la atmósfera. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede vaporizarse rápidamente, causando delaminación interna o agrietamiento ("efecto palomita de maíz"), lo que destruye el dispositivo.

P4: ¿Cómo identifico el cátodo?

R4: El paquete tiene una marca distintiva del cátodo. En el paquete 19-21, esto es típicamente una franja verde, una muesca o una esquina biselada en el lado del terminal del cátodo. Consulte siempre el dibujo de dimensiones del paquete para la marca específica.

11. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un panel de indicadores de estado compacto con 10 LED amarillos para un dispositivo médico portátil.

Pasos de Diseño:

1. Diseño del Circuito:Use un bus común de 3.3V. Calcule la resistencia en serie para el peor caso: R = (3.3V - 2.35V_{VF máximo}) / 0.020A = 47.5 Ohmios. Seleccione una resistencia estándar de 47 Ohmios, 1/10W. Esto garantiza que la corriente nunca exceda los 20.2 mA incluso si el LED tiene el VF mínimo.

2. Diseño del PCB:Coloque los LED con un espaciado centro a centro de al menos 5mm para visibilidad individual. Incluya una pequeña área de cobre conectada a las almohadillas del cátodo para ayudar en la disipación de calor. Agregue contornos en serigrafía y marcas de polaridad (+ para ánodo, - o símbolo de cátodo) para claridad en el montaje.

3. Montaje:Ordene todos los LED del mismo lote de intensidad luminosa (ej., lote Q1) y longitud de onda dominante (ej., lote D4) para garantizar brillo y color uniformes. Programe el montaje del PCB para que los LED se usen inmediatamente después de abrir la bolsa de barrera de humedad.

4. Pruebas:Verifique el voltaje directo y la salida de luz de una muestra del panel bajo las condiciones de operación diseñadas.

12. Principio de Funcionamiento

La emisión de luz en este LED se basa en la electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor hecha de AlGaInP. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el potencial incorporado de la unión, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa. Allí, se recombinan, liberando energía en forma de fotones. La energía específica de la banda prohibida de la aleación AlGaInP determina la longitud de onda de la luz emitida, que en este caso está en el espectro amarillo (~591 nm). La resina epoxi transparente encapsulante protege el chip, proporciona soporte mecánico y da forma al patrón de salida de luz.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia en LED SMD como la serie 19-21 continúa hacia:

Mayor Eficiencia:Las mejoras continuas en el crecimiento epitaxial y el diseño de chips producen más lúmenes por vatio (lm/W), reduciendo el consumo de energía para la misma salida de luz.

Miniaturización:Se están desarrollando tamaños de paquete aún más pequeños (ej., 1.0x0.5mm) para dispositivos ultracompactos.

Fiabilidad Mejorada:Los materiales y procesos de empaquetado mejorados conducen a una vida operativa más larga y un mejor rendimiento bajo alta temperatura y humedad.

Integración Inteligente:El mercado más amplio está viendo un crecimiento en LED con controladores integrados o circuitos de control, aunque los componentes discretos estándar como el 19-21 siguen siendo esenciales para aplicaciones de indicadores y retroiluminación de alto volumen y costo efectivo.