Hoja de Datos de la Serie SMD LED 19-237B - Paquete 2.0x1.6x0.9mm - Voltaje 1.7-3.3V - Multicolor - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

La serie 19-237B es un LED de montaje superficial (SMD) multicolor y compacto, diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren miniaturización y alta fiabilidad. Este componente representa un avance significativo respecto a los LED tradicionales de tipo con patillas, permitiendo reducciones sustanciales en el espacio ocupado en la placa de circuito impreso (PCB), aumentando la densidad de componentes y contribuyendo en última instancia al desarrollo de equipos finales más pequeños y ligeros. Su construcción ligera lo hace especialmente adecuado para aplicaciones donde el espacio y el peso son limitaciones críticas.

1.1 Ventajas Principales y Posicionamiento del Producto

Las principales ventajas del LED SMD 19-237B derivan de su tamaño miniaturizado y su tecnología de montaje superficial. El paquete se suministra en cinta de 8 mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, garantizando total compatibilidad con los equipos automáticos de colocación y montaje, estándar en la fabricación de alto volumen. Esta compatibilidad agiliza el proceso de producción, reduce el tiempo de montaje y minimiza el potencial de error humano. Además, el dispositivo está cualificado para su uso con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) y por fase de vapor, ofreciendo flexibilidad en la configuración de la línea de fabricación. Una característica clave es su capacidad multicolor dentro de una misma huella de paquete, proporcionada por diferentes materiales de chip semiconductor. El producto también se fabrica sin plomo y está diseñado para cumplir con la directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS), atendiendo los requisitos medioambientales y normativos globales.

1.2 Mercado Objetivo y Aplicaciones

El 19-237B está dirigido a una amplia gama de electrónica de consumo, industrial y de comunicaciones. Sus principales dominios de aplicación incluyen la retroiluminación de cuadros de instrumentos e interruptores de membrana, proporcionando una iluminación uniforme. En equipos de telecomunicaciones, sirve como indicadores de estado y retroiluminación de teclados en dispositivos como teléfonos y máquinas de fax. También es muy adecuado como fuente de luz plana para retroiluminación de pantallas de cristal líquido (LCD), paneles de interruptores e iconos simbólicos. Finalmente, su diseño de propósito general lo convierte en una opción versátil para diversas tareas de indicación e iluminación de bajo nivel en múltiples industrias.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis detallado y objetivo de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos especificados en la hoja de datos, que son críticos para un diseño de circuito fiable y la integración del sistema.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los Valores Máximos Absolutos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No son condiciones de funcionamiento. Para la serie 19-237B, todas las especificaciones se dan a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. La tensión inversa máxima (V_R) es de 5V para todos los códigos de color. La corriente directa continua máxima (I_F) es de 25 mA. La corriente directa de pico (I_FP), aplicable con un ciclo de trabajo de 1/10 y una frecuencia de 1 kHz, varía: 60 mA para el chip R6 (Rojo) y 100 mA para los chips GH (Verde) y BH (Azul). La disipación de potencia máxima (P_d) es de 60 mW para R6 y 95 mW para GH/BH. La tensión de resistencia a descargas electrostáticas (ESD) según el modelo de cuerpo humano (HBM) es de 2000V para R6 y 1500V para GH/BH, lo que indica que el chip rojo puede tener una protección ESD ligeramente más robusta. El rango de temperatura de funcionamiento (T_opr) es de -40°C a +85°C, y el rango de temperatura de almacenamiento (T_stg) es de -40°C a +90°C. El perfil de temperatura de soldadura es crítico: para soldadura por reflujo, el dispositivo puede soportar 260°C durante 10 segundos; para soldadura manual, el límite es 350°C durante 3 segundos.

2.2 Características Electro-Ópticas

Las Características Electro-Ópticas se miden a Ta=25°C y una corriente de prueba estándar (I_F) de 5mA, proporcionando las métricas clave de rendimiento para el diseño.

• Intensidad Luminosa (I_v):Es la potencia luminosa percibida por unidad de ángulo sólido. Los rangos típicos son: R6: 18.0-57.0 mcd; GH: 28.5-112 mcd; BH: 11.5-28.5 mcd. La variante verde suele ofrecer la salida más alta.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):El ángulo total en el que la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad máxima. Es típicamente de 120 grados, lo que indica un patrón de emisión difuso y amplio, adecuado para iluminación de área e indicadores.
• Longitud de Onda de Pico (λ_p):La longitud de onda a la que la emisión espectral es máxima. Los valores típicos son: R6: 632 nm; GH: 518 nm; BH: 468 nm.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):La longitud de onda única percibida por el ojo humano que coincide con el color del LED. Rangos: R6: 613-627 nm; GH: 520-535 nm; BH: 465-475 nm. Las tolerancias son de ±1nm.
• Ancho de Banda del Espectro de Radiación (Δλ):El ancho espectral a la mitad de la intensidad máxima. Típico: R6: 20 nm; GH: 35 nm; BH: 25 nm. Un ancho de banda más amplio, como se ve en el verde, puede afectar a la pureza del color.
• Tensión Directa (V_F):La caída de tensión en el LED a la corriente de prueba. Rangos: R6: 1.7-2.2 V; GH: 2.6-3.3 V; BH: 2.6-3.3 V. La tolerancia es de ±0.10V. Este parámetro es crucial para el cálculo de la resistencia limitadora de corriente.
• Corriente Inversa (I_R):La corriente de fuga cuando se aplica una polarización inversa de 5V. Máx.: R6: 10 μA; GH/BH: 50 μA.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos define un sistema de clasificación (binning) para categorizar los LED en función de parámetros ópticos clave, garantizando la consistencia en la producción en masa. Los diseñadores deben especificar los bins para garantizar la uniformidad de color y brillo en su aplicación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LED se clasifican en bins según su intensidad luminosa medida a I_F=5mA.

• R6 (Rojo):Bins M (18.0-28.5 mcd), N (28.5-45.0 mcd), P (45.0-57.0 mcd).
• GH (Verde):Bins N (28.5-45.0 mcd), P (45.0-72.0 mcd), Q (72.0-112 mcd).
• BH (Azul):Bins L (11.5-18.0 mcd), M (18.0-28.5 mcd).

La tolerancia para la intensidad luminosa dentro de un bin es de ±11%.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante (para GH Verde)

Para el LED GH (Verde), se proporciona una clasificación adicional para la longitud de onda dominante: Bin 1 (520-525 nm), Bin 2 (525-530 nm), Bin 3 (530-535 nm). La tolerancia es de ±1nm. Esto permite una selección precisa del color, lo cual es crítico en aplicaciones como indicadores de estado donde el significado del color está estandarizado.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye curvas características típicas para cada color de LED (R6, GH, BH), que son de gran valor para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar.

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

Las curvas muestran la relación exponencial entre la corriente directa y la tensión directa. Para todos los colores, la tensión aumenta con la corriente. El LED rojo (R6) tiene una tensión directa significativamente menor para una corriente dada en comparación con los LED verdes y azules, lo cual es característico de los diferentes materiales semiconductores (AlGaInP frente a InGaN). Esta diferencia debe tenerse en cuenta en el diseño del circuito de excitación, especialmente en matrices multicolor.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

Estos gráficos demuestran que la intensidad luminosa aumenta aproximadamente de forma lineal con la corriente directa en el rango de funcionamiento típico (hasta ~20mA). Sin embargo, la eficiencia (lúmenes por vatio) puede alcanzar un máximo en una corriente específica y luego disminuir debido al calentamiento y otros efectos. Los diseñadores no deben asumir que el brillo escala linealmente indefinidamente.

4.3 Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente

Esta es una curva crítica para la gestión térmica. La intensidad luminosa para todos los colores disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. La reducción de especificaciones (derating) es significativa, especialmente para los LED verdes y azules basados en InGaN, que generalmente son más sensibles a la temperatura que los LED rojos de AlGaInP. Esto requiere disipadores de calor o reducción de corriente en entornos de alta temperatura para mantener el brillo y la longevidad.

4.4 Curva de Reducción de Corriente Directa (Derating)

Esta curva especifica la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente. A medida que aumenta la temperatura, la corriente máxima permitida debe reducirse para evitar superar el límite de disipación de potencia del dispositivo y causar una fuga térmica (thermal runaway). El cumplimiento de esta curva es esencial para la fiabilidad.

4.5 Distribución Espectral

Los gráficos espectrales muestran la intensidad relativa de la luz emitida a través de las longitudes de onda. El LED rojo (R6) tiene un pico más estrecho y definido alrededor de 632 nm. El verde (GH) tiene un pico más amplio alrededor de 518 nm, y el azul (BH) tiene un pico alrededor de 468 nm. La forma y el ancho de estos espectros influyen en la reproducción cromática y la pureza de la luz.

4.6 Diagrama de Radiación

Los diagramas polares de radiación ilustran la distribución espacial de la luz. Los diagramas proporcionados para cada color muestran un patrón típicamente lambertiano o casi lambertiano, consistente con el ángulo de visión de 120 grados. La intensidad es máxima a 0 grados (perpendicular a la cara del LED) y disminuye hacia los bordes.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED 19-237B tiene un paquete rectangular compacto. Las dimensiones clave (en mm) son: Longitud: 2.0 ±0.2, Anchura: 1.6 ±0.2, Altura: 0.9 ±0.1. El cátodo se identifica por una marca en el paquete. Se proporciona un dibujo detallado con cotas, incluyendo el espaciado de los terminales y la geometría de las almohadillas de soldadura.

5.2 Disposición Sugerida de Almohadillas e Identificación de Polaridad

Se incluye un patrón de soldadura (footprint) sugerido para el diseño de PCB como referencia, con dimensiones de 1.4mm x 0.8mm para las almohadillas. La hoja de datos señala explícitamente que esto es una sugerencia y que los diseñadores deben modificarlo en función de su proceso de montaje específico y sus requisitos de fiabilidad. Se muestra una clara identificación de polaridad (marca del ánodo) en la parte superior del paquete para evitar una colocación incorrecta.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

El manejo y soldadura adecuados son cruciales para los componentes SMD. El 19-237B está clasificado para perfiles de soldadura por reflujo estándar con una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos. Para reparación manual, se permite la soldadura manual con una punta a 350°C durante un máximo de 3 segundos. Es fundamental seguir estas directrices para evitar daños en el chip LED o en el paquete de plástico por exceso de calor. El dispositivo debe almacenarse en su embalaje original resistente a la humedad hasta su uso. Si se expone a una humedad ambiente superior a las especificaciones, puede ser necesario un proceso de horneado antes del reflujo para prevenir el \"efecto palomita\" (agrietamiento del paquete debido a la presión de vapor durante la soldadura).

7. Información de Embalaje y Pedido

Los LED se suministran en embalaje resistente a la humedad en cinta portadora con relieve. Se especifican las dimensiones de la cinta. El carrete tiene un diámetro estándar de 7 pulgadas. Una etiqueta en el carrete proporciona información clave para la trazabilidad y verificación: Número de Parte del Cliente (CPN), Número de Parte del Fabricante (P/N), Cantidad de Embalaje (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). Este sistema de etiquetado garantiza un manejo correcto del material y un control de inventario adecuado.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

Al diseñar con el LED 19-237B, se deben considerar varios factores. Primero, siempre use una resistencia limitadora de corriente en serie con el LED. Calcule el valor de la resistencia en función de la tensión de alimentación (V_supply), la tensión directa del LED (V_F - use el valor máximo para fiabilidad) y la corriente directa deseada (I_F). Fórmula: R = (V_supply - V_F) / I_F. Considere la potencia nominal de la resistencia. Segundo, tenga en cuenta los efectos térmicos. Si la aplicación funciona a altas temperaturas ambiente, reduzca la corriente directa según la curva proporcionada para mantener la longevidad y una salida de luz estable. Tercero, para aplicaciones multicolor o en matriz, especifique códigos de clasificación (bins) estrictos (CAT, HUE) para garantizar uniformidad visual en todos los LED. Cuarto, asegúrese de que el diseño de las almohadillas del PCB proporcione un filete de soldadura adecuado y resistencia mecánica. Finalmente, considere el ángulo de visión (120°) al diseñar guías de luz o lentes para la aplicación.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED más grandes de orificio pasante, la principal ventaja del 19-237B es su huella SMD miniaturizada, que permite el montaje automatizado y la miniaturización del producto. Dentro del panorama de los LED SMD, sus diferenciadores clave incluyen su tamaño de paquete específico de 2.0x1.6mm, su amplio ángulo de visión de 120 grados y la disponibilidad de tres colores primarios distintos (rojo, verde, azul) con una misma huella de paquete. La clasificación de potencia múltiple (60mW para rojo, 95mW para verde/azul) y las diferentes clasificaciones ESD también lo distinguen de las ofertas genéricas. Su compatibilidad con el reflujo estándar IR/de fase de vapor y su clara estructura de clasificación lo hacen adecuado tanto para prototipos como para producción de alto volumen y consciente de la calidad.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda de pico y la longitud de onda dominante?

R: La longitud de onda de pico (λ_p) es la longitud de onda física donde el LED emite la mayor potencia óptica. La longitud de onda dominante (λ_d) es la longitud de onda única perceptiva que coincide con el color que ve el ojo humano. A menudo están cerca pero no son idénticas, especialmente para LED con espectros amplios.

P: ¿Por qué la tensión directa es diferente para el LED rojo en comparación con el verde y el azul?

R: La tensión directa está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor. Los LED rojos suelen usar AlGaInP, que tiene una banda prohibida más baja (~1.8-2.0 eV) que el InGaN utilizado para los LED verdes y azules (~2.4-3.4 eV). Una banda prohibida más alta requiere una tensión más alta para \"empujar\" a los electrones a través de ella.

P: ¿Cómo interpreto los códigos de clasificación (CAT, HUE, REF) en la etiqueta del carrete?

R: Estos códigos corresponden a los bins de rendimiento definidos en la hoja de datos. \"CAT\" es el bin de intensidad luminosa (ej., N, P, Q para verde). \"HUE\" es el bin de longitud de onda dominante/cromaticidad (ej., 1, 2, 3 para verde). \"REF\" es el bin de tensión directa. Especificar estos códigos garantiza que reciba LED con características agrupadas de forma estricta.

P: ¿Puedo excitar este LED a 20mA de forma continua?

R: El Valor Máximo Absoluto para la corriente directa continua (I_F) es de 25 mA. Por lo tanto, 20mA está dentro de la especificación. Sin embargo, debe verificar que la disipación de potencia resultante (P_d = V_F * I_F) no exceda los 60 mW nominales (R6) o 95 mW (GH/BH), especialmente a altas temperaturas ambiente, consultando la curva de reducción de especificaciones (derating).

11. Caso Práctico de Diseño

Escenario: Diseño de un indicador de estado multicolor para un dispositivo de consumo.El dispositivo requiere un único indicador tricolor (Rojo/Verde/Azul) para mostrar encendido, espera y condiciones de fallo. Usando la serie 19-237B, un diseñador colocaría tres LED (R6, GH, BH) muy próximos en el PCB. Para garantizar la consistencia del color, especificaría bins estrictos: por ejemplo, CAT=P para todos para obtener un brillo alto similar, y HUE=2 para el LED verde para obtener un tono específico. Diseñaría tres circuitos de excitación separados, cada uno con una resistencia limitadora de corriente calculada para la V_F específica de cada color (ej., 1.8V para rojo, 3.0V para verde/azul desde una alimentación de 5V a 10mA). También se aseguraría de que el diseño del PCB proporcione un alivio térmico adecuado y siga las dimensiones sugeridas de las almohadillas para facilitar una soldadura fiable durante el montaje automatizado.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de la electroluminiscencia. Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n, los electrones del material tipo n se recombinan con los huecos del material tipo p en la región activa. Esta recombinación libera energía en forma de fotones (partículas de luz). El color (longitud de onda) de la luz emitida está determinado por la energía de la banda prohibida del material semiconductor utilizado en la región activa. El 19-237B utiliza AlGaInP para la emisión roja e InGaN para la emisión verde y azul. El paquete de plástico sirve para proteger el frágil chip semiconductor, dar forma a la salida de luz (lente) y proporcionar los contactos eléctricos para el montaje superficial.

13. Tendencias Tecnológicas

El mercado de los LED SMD continúa evolucionando hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), una mayor densidad de potencia y tamaños de paquete aún más pequeños. Existe una fuerte tendencia hacia una mejor reproducción cromática y consistencia (clasificación más estricta). Además, la integración de electrónica de control, como drivers de corriente constante o controladores de modulación por ancho de pulso (PWM), directamente en el paquete LED (\"LED inteligentes\") se está volviendo más común. Las regulaciones medioambientales continúan impulsando la eliminación de sustancias peligrosas y las mejoras en la reciclabilidad. Los principios incorporados en el 19-237B—miniaturización, compatibilidad con la automatización y capacidad multicolor—siguen siendo centrales en estos desarrollos continuos en la tecnología de iluminación e indicación de estado sólido.