Hoja de Datos del LED SMD 18-225A/R6GHW-B01/3T - Paquete 3.2x1.6x1.3mm - Voltaje 2.0V/3.3V - Rojo/Verde Brillante - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie 18-225A representa una solución de LED de montaje superficial (SMD) compacta y de alto rendimiento. Esta hoja de datos cubre dos variantes principales de material del chip: el R6 (AlGaInP) para emisión roja brillante y el GH (InGaN) para emisión verde brillante. El dispositivo está encapsulado en resina difusa blanca. Su ventaja principal radica en su huella significativamente reducida en comparación con los LED tradicionales de tipo con patillas, lo que permite una mayor densidad de empaquetado en las PCB, reduce los requisitos de espacio de almacenamiento y, en última instancia, contribuye a la miniaturización del equipo final. Su construcción ligera lo hace ideal para aplicaciones donde el espacio y el peso son limitaciones críticas.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Operar el dispositivo más allá de estos límites puede causar daños permanentes. Los valores se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Voltaje Inverso (V_R):5 V (tanto para R6 como para GH). Exceder este valor puede causar ruptura de la unión.
• Corriente Directa (I_F):25 mA (Corriente continua para R6 y GH).
• Corriente Directa Pico (I_FP):60 mA para R6, 100 mA para GH. Se especifica con un ciclo de trabajo de 1/10 y una frecuencia de 1 kHz, adecuado para operación pulsada.
• Disipación de Potencia (P_d):60 mW para R6, 95 mW para GH. Esta es la potencia máxima que el paquete puede disipar sin exceder sus límites térmicos.
• Descarga Electroestática (ESD) Modelo Cuerpo Humano (HBM):2000 V para R6, 150 V para GH. La variante GH (InGaN) es más sensible a la ESD, requiriendo precauciones de manejo más estrictas.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C. Define el rango de temperatura ambiente para una operación confiable.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura (T_sol):Soldadura por reflujo: pico de 260°C durante un máximo de 10 segundos. Soldadura manual: 350°C durante un máximo de 3 segundos.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden a Ta=25°C y una corriente de prueba estándar de I_F=10mA, a menos que se indique lo contrario. Definen la salida de luz y el comportamiento eléctrico del LED.

• Intensidad Luminosa (I_v):R6: 28.5 a 72.0 mcd (típico). GH: 72.0 a 180 mcd (típico). El chip GH produce una intensidad luminosa significativamente mayor bajo las mismas condiciones de excitación.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados (típico). Este amplio ángulo de visión es característico del paquete de resina difusa blanca, proporcionando un patrón de emisión casi Lambertiano, adecuado para iluminación de área e indicadores.
• Longitud de Onda Pico (λ_p):R6: 632 nm (típico). GH: 518 nm (típico). Es la longitud de onda a la que la distribución espectral de potencia es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):R6: 615-625 nm. GH: 520-535 nm. Es la percepción de color del LED como una sola longitud de onda por el ojo humano. La tolerancia es de ±1nm.
• Ancho de Banda del Espectro de Radiación (Δλ):R6: 20 nm (típico). GH: 35 nm (típico). Indica la pureza espectral; un ancho de banda más pequeño significa un color más saturado.
• Voltaje Directo (V_F):R6: 1.7-2.4 V (Típico 2.0V). GH: 2.7-3.7 V (Típico 3.3V). La caída de voltaje es función del bandgap del material semiconductor. La tolerancia es de ±0.10V.
• Corriente Inversa (I_R):R6: 10 μA máx. a V_R=5V. GH: 50 μA máx. a V_R=5V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Los LED se clasifican (binning) en función de parámetros ópticos clave para garantizar la consistencia dentro de un lote de producción y para fines de diseño.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

R6 (Rojo):

• Bin N: 28.5 - 45.0 mcd
• Bin P: 45.0 - 72.0 mcd

GH (Verde):

• Bin Q1: 72.0 - 90.0 mcd
• Bin Q2: 90.0 - 112 mcd
• Bin R1: 112 - 140 mcd
• Bin R2: 140 - 180 mcd

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

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

Los LED verdes se clasifican adicionalmente por longitud de onda dominante para controlar la consistencia del color.

• Bin 1: 520 - 525 nm
• Bin 2: 525 - 530 nm
• Bin 3: 530 - 535 nm

La tolerancia para la longitud de onda dominante es de ±1nm.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Características del R6 (Rojo AlGaInP)

Las curvas proporcionadas ilustran relaciones clave:

• Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V):Muestra la relación exponencial. El voltaje directo aumenta con la corriente y disminuye ligeramente con el aumento de la temperatura.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:La salida de luz aumenta linealmente con la corriente en el rango de operación normal antes de los efectos de saturación.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:La salida de luz disminuye al aumentar la temperatura ambiente debido a la reducción de la eficiencia cuántica interna y al aumento de la recombinación no radiativa. Esta reducción es crítica para la gestión térmica.
• Curva de Reducción de Corriente Directa:Especifica la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente. La corriente debe reducirse a temperaturas más altas para mantenerse dentro del límite de disipación de potencia.
• Distribución Espectral:Muestra el pico de emisión alrededor de 632 nm con un ancho de banda típico de 20 nm.
• Diagrama de Radiación:Representa la distribución espacial de la intensidad, confirmando el amplio ángulo de visión de 130 grados con un patrón casi Lambertiano.

4.2 Características del GH (Verde InGaN)

Las curvas del GH muestran relaciones similares pero con valores cuantitativos diferentes:

• Mayor voltaje directo (típico 3.3V vs. 2.0V para R6).
• Diferente dependencia de la intensidad luminosa y el voltaje directo con la temperatura.
• Espectro centrado alrededor de 518 nm con un ancho de banda más amplio de 35 nm.
• Un perfil diferente de reducción de corriente directa debido a su diferente valor de disipación de potencia (95 mW vs. 60 mW).

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El paquete SMD tiene las siguientes dimensiones clave (en mm, tolerancia ±0.1mm a menos que se especifique):

• Longitud: 3.2 mm
• Ancho: 1.6 mm
• Altura: 1.3 mm ±0.2 mm
• Ancho de la Pata: 0.4 mm ±0.15 mm
• Longitud de la Pata: 0.7 mm ±0.1 mm
• Separación entre Patas: 1.6 mm

5.2 Identificación de Polaridad y Diseño de Pads

El cátodo está marcado. Se proporciona un diseño recomendado de pads de soldadura con dimensiones: ancho del pad 0.8mm, longitud 0.8mm, con una separación de 0.4mm entre pads. Esto es una sugerencia; el diseño del pad debe optimizarse según el proceso específico de fabricación de PCB y los requisitos térmicos. El documento enfatiza que la dimensión del pad puede modificarse según las necesidades individuales.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Proceso de Soldadura

El dispositivo es compatible con procesos de reflujo por infrarrojos y fase de vapor. Se especifica un perfil de soldadura por reflujo sin plomo:

• Precalentamiento: 150-200°C durante 60-120 segundos.
• Tiempo por encima del líquido (217°C): 60-150 segundos.
• Temperatura Pico: 260°C máximo.
• Tiempo dentro de 5°C del pico: 10 segundos máximo.
• Tasa de Calentamiento: 3°C/seg máximo.
• Tasa de Enfriamiento: 6°C/seg máximo.

Notas Críticas:La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces. No se debe aplicar tensión al cuerpo del LED durante el calentamiento. La PCB no debe deformarse después de la soldadura.

6.2 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los componentes se empaquetan en bolsas barrera resistentes a la humedad con desecante.

• Antes de abrir:Almacenar a ≤30°C y ≤90% HR.
• Después de abrir:La "vida útil en planta" es de 1 año a ≤30°C y ≤60% HR. Las piezas no utilizadas deben resellarse en un paquete a prueba de humedad.
• Secado (Baking):Si el indicador del desecante cambia o se excede el tiempo de almacenamiento, se debe realizar un secado a 60±5°C durante 24 horas antes de su uso para eliminar la humedad absorbida y prevenir el efecto "popcorn" durante el reflujo.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de la Cinta y el Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora de 8mm de ancho en carretes de 7 pulgadas de diámetro. La cantidad cargada es de 3000 piezas por carrete. En la hoja de datos se proporcionan las dimensiones detalladas del carrete y la cinta portadora.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene varios códigos:

• P/N: Número de Producto (ej., 18-225A/R6GHW-B01/3T).
• QTY: Cantidad Empaquetada.
• CAT: Rango de Intensidad Luminosa (Código de bin, ej., P, R1).
• HUE: Coordenadas de Cromaticidad y Rango de Longitud de Onda Dominante (ej., Bin 2).
• REF: Rango de Voltaje Directo.
• LOT No: Número de Lote Rastreable.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Como se enumera en la hoja de datos:

• Retroiluminación para cuadros de mando y interruptores automotrices.
• Equipos de telecomunicaciones: Indicadores de estado y retroiluminación de teclados en teléfonos y faxes.
• Retroiluminación plana para LCDs pequeños, interruptores y símbolos.
• Indicadores de propósito general y luces de estado en electrónica de consumo, controles industriales y electrodomésticos.

8.2 Consideraciones Críticas de Diseño

Limitación de Corriente:Una resistencia limitadora de corriente externa esabsolutamente obligatoria. El voltaje directo del LED tiene un coeficiente de temperatura negativo y una tolerancia ajustada. Un pequeño aumento en el voltaje de alimentación puede causar un gran aumento, potencialmente destructivo, en la corriente directa. El valor de la resistencia debe calcularse en función del voltaje de alimentación (V_CC), el voltaje directo típico del LED (V_F) y la corriente directa deseada (I_F): R = (V_CC- V_F) / I_F. Gestión Térmica:Aunque es un dispositivo SMD pequeño, se debe considerar la disipación de potencia (hasta 95mW para GH), especialmente a altas temperaturas ambiente. Adherirse a la curva de reducción de corriente directa. Asegurar un área de cobre adecuada en la PCB (usando el diseño de pad térmico) para conducir el calor lejos de la unión del LED.Protección contra ESD:Implementar procedimientos estándar de manejo de ESD, particularmente para la variante GH (InGaN) más sensible. Considerar el uso de dispositivos de protección ESD en líneas sensibles si el LED está en un área accesible al usuario.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La serie 18-225A ofrece una clara ventaja sobre los LED más grandes de orificio pasante en términos de espacio en la placa y compatibilidad con montaje automatizado. Dentro del panorama de los LED SMD, sus diferenciadores clave son:

• Amplio Ángulo de Visión (130°):La resina difusa blanca proporciona un patrón de emisión muy amplio y uniforme, ideal para aplicaciones que requieren visibilidad de gran angular en lugar de un haz enfocado.
• Opciones de Material de Doble Chip:Ofrecer tanto AlGaInP (R6) como InGaN (GH) en la misma huella de paquete proporciona flexibilidad de diseño para pares de indicadores rojo/verde o aplicaciones multicolor.
• Clasificación Detallada (Binning):La provisión de múltiples bins de intensidad luminosa y longitud de onda permite a los diseñadores seleccionar piezas para aplicaciones que requieren una consistencia estricta de brillo o color.
• Robusta Compatibilidad con Reflujo:Los perfiles de reflujo sin plomo claramente definidos y la información de manejo de sensibilidad a la humedad respaldan los procesos de fabricación modernos y de alto volumen.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Puedo alimentar este LED directamente desde una fuente lógica de 5V o 3.3V?R:No.Siempre debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie. Por ejemplo, con una fuente de 5V y un LED verde (V_F~3.3V) a I_F=20mA: R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 Ohmios. Use el siguiente valor estándar (ej., 82 o 100 Ohmios) y verifique la corriente y disipación de potencia reales.

P2: ¿Por qué la clasificación ESD para el LED verde (GH) es menor que para el rojo (R6)?R: Esta es una propiedad fundamental del material. Los LED basados en InGaN (azul, verde, blanco) generalmente tienen voltajes de resistencia a ESD más bajos en comparación con los LED basados en AlGaInP (rojo, ámbar). Esto requiere un manejo más cuidadoso para la variante verde.

P3: ¿Qué significa el color "blanco difuso" de la resina para la salida de luz?R: La resina difusa dispersa la luz emitida por el chip, creando un ángulo de visión más amplio y uniforme (130°) y dando al LED apagado una apariencia blanca. Suaviza la salida de luz, haciéndola menos puntual y más adecuada para la iluminación de paneles.

P4: ¿Cómo interpreto los códigos de bin al realizar un pedido?R: Especifique los códigos de bin CAT (brillo) y HUE (color para verde) requeridos según la tolerancia de su aplicación a la variación de brillo y cambio de color. Para indicadores no críticos, un bin más amplio puede ser aceptable y rentable. Para matrices de retroiluminación donde la uniformidad es clave, especificar un bin ajustado es crucial.

11. Caso de Estudio de Diseño

Escenario:Diseño de un panel de control compacto con indicadores de múltiples estados.Requisito:Rojo para "Fallo", Verde para "Listo". El espacio es extremadamente limitado. Los indicadores deben ser claramente visibles desde un ángulo amplio. El proceso de montaje utiliza colocación SMD automatizada y soldadura por reflujo.Implementación de la Solución:

1. Selección de Piezas:Usar 18-225A/R6 para rojo y 18-225A/GH para verde. La huella idéntica de 3.2x1.6mm simplifica el diseño de la PCB.
2. Diseño del Circuito:Para un riel de sistema de 3.3V:
   • LED Rojo: R = (3.3V - 2.0V) / 0.010A = 130 Ohmios. Usar resistencia de 130Ω o 120Ω. Potencia en R: (1.3V^2)/130Ω ≈ 13mW.
   • LED Verde: R = (3.3V - 3.3V) / 0.010A = 0 Ohmios. Esto es problemático. Una fuente de 3.3V está en el V_Ftípico del LED verde, sin margen de voltaje para la resistencia. Solución: a) Usar una corriente más baja (ej., 5mA), b) Usar un voltaje de alimentación más alto para el circuito del LED, o c) Usar un controlador de corriente constante.
3. Diseño de la PCB:Colocar los LED cerca del borde del panel. Usar los pads de soldadura recomendados o ligeramente más grandes conectados a una pequeña zona de cobre para disipación de calor. Asegurar que las marcas de polaridad en la serigrafía coincidan con la marca del cátodo en el LED.
4. Fabricación:Programar la máquina pick-and-place para el tamaño de cuerpo de 3.2x1.6mm. Seguir el perfil de reflujo especificado con precisión. Almacenar los carretes abiertos en gabinetes secos si no se usan inmediatamente.
5. Clasificación (Binning):Para este panel con múltiples indicadores idénticos, especificar un solo bin de brillo (ej., CAT P para rojo, CAT R1 para verde) para garantizar una apariencia uniforme en todas las unidades.

12. Introducción al Principio Tecnológico

Los LED son diodos semiconductores que emiten luz a través de electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones y huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan. La energía liberada durante esta recombinación se emite como fotones (luz). El color (longitud de onda) de la luz emitida está determinado por la energía del bandgap del material semiconductor utilizado en la región activa.

• R6 (AlGaInP):El Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio es un sistema de material utilizado para producir LED de alta eficiencia en el espectro rojo, naranja y ámbar. Tiene un bandgap directo adecuado para una emisión de luz eficiente.
• GH (InGaN):El Nitruro de Galio e Indio es el sistema de material para LED azules, verdes y blancos. Variando el contenido de indio, se puede ajustar el bandgap. Lograr una emisión verde de alta eficiencia ("brecha verde") ha sido un desafío histórico en este sistema de material.

La luz del pequeño chip semiconductor se encapsula en un paquete de resina epoxi o silicona. La resina "blanca difusa" contiene partículas de dispersión que aleatorizan la dirección de los fotones, creando el patrón de emisión amplio y uniforme. El paquete también proporciona protección mecánica, contactos eléctricos y ayuda en la disipación de calor.

13. Tendencias de la Industria

El mercado de LED SMD continúa evolucionando impulsado por las demandas de miniaturización, mayor eficiencia y menor costo. Las tendencias relevantes para dispositivos como el 18-225A incluyen:

• Mayor Eficiencia:Las mejoras continuas en el crecimiento epitaxial y el diseño de chips conducen a una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio eléctrico), permitiendo indicadores más brillantes o un menor consumo de energía.
• Mejor Consistencia de Color:Los avances en el control de fabricación y las estrategias de clasificación más sofisticadas permiten tolerancias más ajustadas de color y brillo, lo cual es crítico para aplicaciones como matrices de retroiluminación y pantallas a todo color.
• Gama de Colores Expandida:El desarrollo de nuevos fósforos y emisores de banda estrecha (como puntos cuánticos) permite LED con colores más saturados, expandiendo el espacio de color alcanzable para pantallas.
• Integración:La tendencia hacia la integración de múltiples chips LED (RGB, RGBW), CI de control e incluso componentes pasivos en un solo módulo de paquete continúa, simplificando el ensamblaje del producto final.
• Enfoque en la Fiabilidad:A medida que los LED penetran en los mercados automotriz, industrial y médico, hay un mayor énfasis en los datos de fiabilidad a largo plazo, el análisis de modos de fallo y la calificación bajo condiciones ambientales adversas (alta temperatura, humedad, ciclos térmicos).

Si bien existen formatos de paquete más nuevos y pequeños (ej., 0201, 01005), la huella de 3.2x1.6mm sigue siendo un caballo de batalla popular y robusto para aplicaciones de indicadores de propósito general y retroiluminación, ofreciendo un buen equilibrio entre tamaño, brillo, facilidad de manejo y rendimiento térmico.