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

1. Descripción General del Producto

El 19-213 es un LED de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones electrónicas modernas y compactas. Utiliza un chip semiconductor de AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio) para producir una salida de luz Amarillo Verde Brillante. La principal ventaja de este componente es su huella miniaturizada, que permite reducciones significativas en el tamaño de la placa de circuito impreso (PCB) y las dimensiones generales del equipo. Su construcción ligera lo hace además adecuado para aplicaciones donde el espacio y el peso son limitaciones críticas. El LED se suministra en cinta de 8 mm enrollada en un carrete de 7 pulgadas de diámetro, siendo totalmente compatible con equipos de montaje automático pick-and-place de alta velocidad. Es un componente monocromático, sin plomo (libre de Pb) que cumple con las principales normativas medioambientales, incluyendo RoHS, REACH de la UE y estándares libres de halógenos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

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 bajo estas condiciones. Los límites absolutos máximos se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. La tensión inversa máxima (VR) es de 5V. La corriente directa continua (IF) no debe superar 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. Para la soldadura, se especifica un perfil de reflujo con una temperatura máxima de 260°C durante 10 segundos, o soldadura manual a 350°C durante un máximo de 3 segundos.

2.2 Características Electro-Ópticas

El rendimiento típico se mide a Ta=25°C y una corriente directa (IF) de 20 mA. La intensidad luminosa (Iv) tiene un rango típico definido por códigos de bin, con un mínimo de 45.0 mcd y un máximo de 112.0 mcd. El ángulo de visión (2θ1/2), donde la intensidad es la mitad del valor en el eje, es un amplio ángulo de 120 grados. La longitud de onda de pico (λp) es típicamente de 575 nm, y la longitud de onda dominante (λd) oscila entre 569.5 nm y 577.5 nm, categorizada en bins específicos. El ancho de banda espectral (Δλ) es de aproximadamente 20 nm. La tensión directa (VF) es típicamente de 2.0V con un máximo de 2.35V. La corriente inversa (IR) es un máximo de 10 μA cuando se aplica una tensión inversa (VR) de 5V. Es crucial tener en cuenta que el dispositivo no está diseñado para operar en polarización inversa; la especificación VR es solo para condiciones de prueba al medir IR.

3. Explicación del Sistema de Binning

Para garantizar la consistencia en brillo y color, los LEDs se clasifican en bins según parámetros clave.

3.1 Binning de Intensidad Luminosa

La salida luminosa se categoriza en cuatro bins (P1, P2, Q1, Q2) cuando se mide a IF=20mA. El bin P1 cubre de 45.0 a 57.0 mcd, P2 de 57.0 a 72.0 mcd, Q1 de 72.0 a 90.0 mcd y Q2 de 90.0 a 112.0 mcd. Se aplica una tolerancia de ±11% a la intensidad luminosa.

3.2 Binning de Longitud de Onda Dominante

El color, definido por la longitud de onda dominante, se clasifica en cuatro bins (C16, C17, C18, C19) a IF=20mA. El bin C16 oscila entre 569.5 y 571.5 nm, C17 entre 571.5 y 573.5 nm, C18 entre 573.5 y 575.5 nm, y C19 entre 575.5 y 577.5 nm. Se mantiene una tolerancia ajustada de ±1nm para la longitud de onda dominante.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características esenciales para el diseño de circuitos y la gestión térmica.

4.1 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

Esta curva muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente directa. Es no lineal, y los diseñadores deben consultar esta gráfica para seleccionar la corriente de operación adecuada para el brillo deseado, asegurándose de no exceder los límites absolutos máximos.

4.2 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Esta gráfica ilustra la reducción térmica de la salida de luz. A medida que aumenta la temperatura ambiente, la eficiencia luminosa disminuye. Esto es crítico para aplicaciones que operan en entornos de temperatura elevada, ya que puede requerir compensación óptica o eléctrica.

4.3 Tensión Directa vs. Corriente Directa

La curva característica IV (Corriente-Tensión) es fundamental para diseñar el circuito limitador de corriente. Muestra la relación exponencial, ayudando a calcular el valor necesario de la resistencia en serie o las especificaciones del driver de corriente constante.

4.4 Distribución Espectral

La curva de distribución espectral de potencia confirma la naturaleza monocromática del LED, mostrando un único pico centrado alrededor de 575 nm, lo que define su color Amarillo Verde Brillante.

4.5 Patrón de Radiación

El diagrama polar representa la distribución espacial de la intensidad de la luz. Aquí se confirma el ángulo de visión de 120°, mostrando un patrón de emisión casi Lambertiano adecuado para iluminación de área amplia.

4.6 Curva de Reducción de Corriente Directa

Esta es posiblemente la gráfica más importante para la fiabilidad. Muestra la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente. A medida que aumenta la temperatura, la corriente máxima debe reducirse para mantenerse dentro del área de operación segura del dispositivo y los límites de disipación de potencia.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED tiene un paquete SMD compacto. Las dimensiones clave incluyen una longitud del cuerpo de 2.0 mm, un ancho de 1.25 mm y una altura de 0.8 mm. Los terminales de ánodo y cátodo están claramente marcados. Todas las tolerancias no especificadas son de ±0.1 mm. El dibujo dimensional es esencial para crear el patrón de soldadura (huella) en el software CAD.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Para soldadura sin plomo, se debe seguir un perfil de temperatura específico. La zona de precalentamiento debe estar entre 150°C y 200°C durante 60-120 segundos. El tiempo por encima de la temperatura de liquidus del soldador (217°C) debe ser de 60-150 segundos. La temperatura máxima no debe exceder los 260°C, y el tiempo dentro de los 5°C de este pico debe ser un máximo de 10 segundos. La tasa máxima de calentamiento es de 3°C/seg, y la tasa máxima de enfriamiento es de 6°C/seg. La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces.

6.2 Soldadura Manual

Si la soldadura manual es inevitable, la temperatura de la punta del soldador debe estar por debajo de 350°C, y el tiempo de contacto por terminal no debe exceder los 3 segundos. Se recomienda un soldador de baja potencia (≤25W). Debe dejarse un intervalo mínimo de 2 segundos entre soldar cada terminal para evitar choque térmico.

6.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los componentes se envasan en una bolsa resistente a la humedad con desecante. La bolsa no debe abrirse hasta que las piezas estén listas para su uso. Después de abrir, los LEDs no utilizados deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% de Humedad Relativa (HR) y usarse dentro de las 168 horas (7 días). Si se excede este plazo o el indicador de desecante cambia de color, se requiere un tratamiento de horneado a 60±5°C durante 24 horas antes de su uso.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Carrete y Cinta

Los LEDs se suministran en cinta portadora con relieve en un carrete de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. El ancho del carrete es de 13.0 mm, y el diámetro del cubo es de 44.4 mm. Cada carrete contiene 3000 piezas. Las dimensiones del bolsillo de la cinta portadora están diseñadas para sujetar de forma segura el paquete de 2.0x1.25 mm.

7.2 Información de la Etiqueta

La etiqueta del embalaje contiene información crítica para la trazabilidad y la correcta aplicación: Número de Producto del Cliente (CPN), Número de Producto (P/N), Cantidad de Empaque (QTY), Rango de Intensidad Luminosa (CAT), Rango de Cromaticidad/Longitud de Onda Dominante (HUE), Rango de Tensión Directa (REF) y Número de Lote (LOT No).

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Aplicaciones Típicas

El color Amarillo Verde Brillante y el amplio ángulo de visión hacen que este LED sea ideal para indicación de estado e iluminación de fondo. Los usos comunes incluyen iluminación de fondo para cuadros de instrumentos y interruptores, indicación e iluminación de fondo de teclados en dispositivos de telecomunicaciones como teléfonos y faxes, iluminación de fondo plana para LCDs pequeños y símbolos, y aplicaciones de indicador de propósito general.

8.2 Consideraciones de Diseño

Limitación de Corriente:Una resistencia limitadora de corriente externa es obligatoria. La característica exponencial IV significa que un pequeño aumento en la tensión puede causar un gran aumento dañino en la corriente. El valor de la resistencia debe calcularse en función de la tensión de alimentación, la tensión directa típica del LED (2.0V) y la corriente de operación deseada (≤25 mA).

Gestión Térmica:Aunque el paquete es pequeño, debe considerarse la disipación de potencia (hasta 60 mW), especialmente en altas temperaturas ambientales o espacios cerrados. Se debe consultar la curva de reducción. Un área de cobre adecuada en el PCB alrededor de las almohadillas puede ayudar a disipar el calor.

Protección contra ESD:Aunque está clasificado para 2000V HBM, se deben observar las precauciones estándar de manejo de ESD durante el montaje.

Diseño Óptico:El ángulo de visión de 120° proporciona una cobertura amplia. Para luz enfocada, se requerirían ópticas secundarias (lentes). La lente de resina transparente ofrece una buena extracción de luz.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los paquetes de LED de orificio pasante más antiguos, este tipo SMD ofrece una huella y perfil drásticamente reducidos, permitiendo diseños modernos miniaturizados. La tecnología AlGaInP proporciona alta eficiencia y color saturado en el espectro amarillo-verde. El amplio ángulo de visión de 120° es una ventaja clave sobre los LEDs de ángulo más estrecho para aplicaciones que requieren amplia visibilidad. El cumplimiento de los estándares RoHS, REACH y libres de halógenos garantiza que cumple con los estrictos requisitos medioambientales globales para productos electrónicos.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Puedo alimentar este LED sin una resistencia en serie?

R: No. La hoja de datos advierte explícitamente que un ligero cambio de voltaje causará un gran cambio en la corriente, lo que llevará a su quemado. Una resistencia limitadora de corriente o un driver de corriente constante son esenciales.

P: ¿Qué sucede si excedo los 7 días de vida útil después de abrir la bolsa antihumedad?

R: Los LEDs pueden absorber humedad, lo que puede causar agrietamiento tipo "popcorn" o delaminación durante la soldadura por reflujo. Deben hornearse a 60±5°C durante 24 horas antes de su uso.

P: ¿Puedo usar esto para indicación de tensión inversa?

R: No. El dispositivo no está diseñado para operación inversa. La clasificación de tensión inversa de 5V es solo para condiciones de prueba al medir la corriente de fuga (IR).

P: ¿Cómo interpreto los códigos de bin (P1, C17, etc.) en la etiqueta?

R: Estos códigos especifican el rango garantizado para la intensidad luminosa (P1, P2, Q1, Q2) y la longitud de onda dominante (C16-C19). Los diseñadores deben seleccionar el bin apropiado para los requisitos de brillo y consistencia de color de su aplicación.

11. Caso Práctico de Diseño

Considere diseñar un indicador de estado para un dispositivo de consumo portátil alimentado por una línea de 3.3V. El objetivo es una luz Amarillo Verde Brillante claramente visible.

Paso 1 - Selección de Corriente:Apuntando a un brillo medio, se elige una corriente de operación de 15 mA, muy por debajo del máximo de 25 mA.

Paso 2 - Cálculo de la Resistencia:Usando la Ley de Ohm: R = (V_alimentación - Vf_LED) / I_LED. Con V_alimentación = 3.3V, Vf_típico = 2.0V, e I_LED = 0.015 A, R = (3.3 - 2.0) / 0.015 = 86.67 Ω. Se puede seleccionar el valor estándar más cercano de 91 Ω o 82 Ω, ajustando ligeramente la corriente.

Paso 3 - Potencia Nominal:Potencia disipada en la resistencia P_R = I²R = (0.015)² * 91 = 0.0205 W. Una resistencia estándar de 1/10W (0.1W) es más que suficiente.

Paso 4 - Verificación Térmica:La disipación de potencia del dispositivo P_LED = Vf * I = 2.0V * 0.015A = 30 mW. Según la curva de reducción, a una temperatura ambiente máxima esperada de 50°C, la corriente permitida sigue estando por encima de 25 mA, por lo que 15 mA es segura.

Paso 5 - Diseño del PCB:Se crea una huella que coincide con el paquete de 2.0x1.25mm. Pequeñas conexiones de alivio térmico a un área de cobre moderada pueden ayudar en la soldadura y disipación de calor sin actuar como un gran disipador que pueda complicar el reflujo.

12. Principio de Funcionamiento

Este LED opera según el principio de electroluminiscencia en una unión p-n semiconductor. La región activa está compuesta de AlGaInP. Cuando se aplica una tensión directa que excede el potencial de unión incorporado, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa. Aquí, 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, en este caso, correspondiente al Amarillo Verde Brillante (~575 nm). El encapsulante de resina epoxi transparente protege el dado semiconductor, proporciona estabilidad mecánica y da forma al haz de salida de luz al ángulo de visión especificado de 120 grados.

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LEDs SMD como el 19-213 es parte de la tendencia más amplia en electrónica hacia la miniaturización, mayor fiabilidad y montaje automatizado. La tecnología AlGaInP representa una solución madura y eficiente para producir LEDs de alto brillo en rojo, naranja, amarillo y verde. La investigación continua en materiales semiconductores, como mejoras en el crecimiento epitaxial y conversión de fósforo para espectros más amplios, sigue ampliando los límites de eficiencia, reproducción cromática y densidad de potencia. Además, las innovaciones en empaquetado se centran en mejorar la gestión térmica para permitir corrientes de accionamiento más altas en huellas cada vez más pequeñas, así como mejorar la fiabilidad en condiciones ambientales adversas. La integración de electrónica de accionamiento y múltiples chips de color en paquetes únicos (por ejemplo, LEDs RGB) es otra tendencia significativa habilitada por la tecnología SMD avanzada.