Hoja de Datos del LED SMD 19-223/R7G6C-A01/2T - Paquete 2.0x1.25x0.8mm - Voltaje 2.0-2.4V - Multicolor - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 19-223 es un LED SMD (Dispositivo de Montaje Superficial) compacto y multicolor, diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren empaquetado de alta densidad y rendimiento confiable. Este componente representa un avance significativo sobre los LEDs tradicionales con pines, permitiendo el desarrollo de productos finales más pequeños, ligeros y eficientes.

1.1 Ventajas Principales y Posicionamiento del Producto

La ventaja principal del LED SMD 19-223 es su huella miniatura. Su tamaño significativamente reducido en comparación con los componentes con pines permite diseños de placa de circuito impreso (PCB) más pequeños, mayor densidad de empaquetado de componentes, menores requisitos de espacio de almacenamiento y, en última instancia, la creación de equipos más compactos. Su construcción ligera lo hace ideal para aplicaciones portátiles y miniaturas donde el peso es un factor crítico.

1.2 Mercados Objetivo y Aplicaciones

Este LED es versátil y se dirige a varias áreas de aplicación clave:

• Automoción e Instrumentación:Retroiluminación para indicadores e interruptores del salpicadero.
• Telecomunicaciones:Indicadores de estado y retroiluminación en teléfonos, máquinas de fax y otros dispositivos de comunicación.
• Electrónica de Consumo:Retroiluminación plana para pantallas de cristal líquido (LCD), iluminación de interruptores e iluminación de símbolos.
• Indicación de Propósito General:Una solución confiable para una amplia gama de necesidades de indicación de estado en diversas industrias.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los parámetros técnicos clave del LED según se definen en la hoja de datos.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen las condiciones más allá de las cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estas condiciones.

• Voltaje Inverso (V_R):5V. Este es un valor relativamente bajo, lo que enfatiza que este LED no está diseñado para operación en polarización inversa y requiere protección en circuitos donde pueda ocurrir voltaje inverso.
• Corriente Directa Continua (I_F):25 mA para ambos chips, R7 (Rojo Oscuro) y G6 (Amarillo Verde Brillante).
• Corriente Directa Pico (I_FP):60 mA (ciclo de trabajo 1/10 @ 1kHz). Esto permite pulsos breves de corriente más alta, útiles para multiplexación o para lograr brillo instantáneo superior.
• Disipación de Potencia (P_d):60 mW. Este parámetro, combinado con el voltaje directo, dicta la corriente directa máxima sostenible bajo condiciones térmicas dadas.
• Descarga Electroestática (ESD) Modelo Cuerpo Humano (HBM):2000V. Esto indica un nivel moderado de robustez frente a ESD, pero aún son necesarias las precauciones estándar de manejo de ESD durante el montaje.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:-40°C a +85°C (operación), -40°C a +90°C (almacenamiento). Este amplio rango asegura confiabilidad en entornos hostiles.
• Temperatura de Soldadura:Compatible con soldadura por reflujo (pico de 260°C máximo por 10 seg) y soldadura manual (350°C máximo por 3 seg).

2.2 Características Electroópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a Ta=25°C e I_F=20mA, salvo que se especifique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (I_v):18.0 - 72.0 mcd (Rango Mín - Máx). El valor típico cae dentro de este rango de clasificación (ver Sección 3). Se aplica una tolerancia de ±11%.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados (típico). Este amplio ángulo de visión es adecuado para aplicaciones que requieren amplia visibilidad.
• Longitud de Onda Pico (λ_p):R7: 639 nm (típico), G6: 575 nm (típico). Define el pico espectral de la luz emitida.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):R7: 631 nm (típico), G6: 573 nm (típico). Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, estrechamente relacionada con el color.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):20 nm (típico) para ambos. Indica la pureza espectral del color emitido.
• Voltaje Directo (V_F):2.00V (típico), 2.40V (máx). Este bajo voltaje directo es beneficioso para dispositivos de baja potencia y alimentados por batería.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (máx) a V_R=5V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La salida luminosa de los LEDs varía de una unidad a otra. Se utiliza un sistema de clasificación (binning) para categorizar las piezas en función de parámetros clave de rendimiento.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Tanto el chip R7 como el G6 se clasifican en tres niveles de intensidad (M, N, P) cuando se alimentan a I_F=20mA:

• Nivel M:18.0 - 28.5 mcd
• Nivel N:28.5 - 45.0 mcd
• Nivel P:45.0 - 72.0 mcd

Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs con niveles de brillo consistentes para su aplicación, asegurando una apariencia uniforme en matrices de múltiples LEDs.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona curvas características típicas que son cruciales para comprender el comportamiento del LED bajo diferentes condiciones de operación.

4.1 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La curva muestra una relación no lineal. Si bien la intensidad generalmente aumenta con la corriente, la eficiencia (lúmenes por vatio) puede disminuir a corrientes más altas debido al aumento de la generación de calor. Operar cerca de la corriente continua máxima (25mA) requiere una gestión térmica cuidadosa.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente

La intensidad luminosa disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. Esta reducción térmica (derating) es una consideración de diseño crítica, especialmente para aplicaciones en entornos de alta temperatura o donde el LED se alimenta con corrientes altas. La curva de reducción de corriente directa proporciona la corriente máxima permitida a temperaturas elevadas para evitar superar el límite de disipación de potencia.

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

Esta curva exponencial es fundamental. El LED comienza a conducir y emitir luz a un voltaje umbral específico (~1.8V para estos dispositivos). Un pequeño aumento en el voltaje más allá de este punto provoca un gran aumento en la corriente. Esto subraya la necesidad de usar una resistencia limitadora de corriente o un controlador de corriente constante para prevenir la fuga térmica (thermal runaway).

4.4 Distribución Espectral

Los gráficos muestran la distribución relativa de potencia espectral. El chip R7 emite en la región roja (~639nm pico), mientras que el chip G6 emite en la región amarillo-verde (~575nm pico). El ancho de banda de 20nm indica colores moderadamente saturados.

4.5 Patrón de Radiación

El diagrama polar confirma el ángulo de visión de 130 grados, mostrando un patrón de emisión casi Lambertiano donde la intensidad es máxima a 0° (perpendicular al chip) y disminuye hacia los bordes.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED tiene un paquete SMD compacto. Las dimensiones clave (en mm, tolerancia ±0.1mm salvo que se indique) incluyen un tamaño de cuerpo de aproximadamente 2.0mm de largo, 1.25mm de ancho y 0.8mm de alto. La hoja de datos proporciona un dibujo dimensional detallado que incluye el diseño de las almohadillas, lo cual es esencial para el diseño de la huella en el PCB.

5.2 Identificación de Polaridad

El cátodo se identifica típicamente por una marca en el paquete o una esquina biselada, como se muestra en el diagrama dimensional. Se debe observar la polaridad correcta durante el montaje.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El componente es compatible con procesos de reflujo por infrarrojos y fase de vapor. El perfil recomendado sin plomo incluye: una etapa de precalentamiento (150-200°C durante 60-120s), un tiempo por encima del líquido (217°C durante 60-150s), una temperatura pico máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos, y tasas de enfriamiento controladas. No se debe realizar el reflujo más de dos veces.

6.2 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LEDs se empaquetan en bolsas resistentes a la humedad con desecante. Las precauciones son críticas:

• No abra la bolsa hasta que esté listo para su uso.
• Después de abrir, utilice dentro de las 168 horas (7 días) si se almacena a ≤30°C y ≤60% HR.
• Si se excede el tiempo de exposición, se requiere un tratamiento de horneado (60±5°C durante 24 horas) antes de soldar para prevenir daños por "efecto palomita de maíz" (popcorning) durante el reflujo.

6.3 Precauciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Una resistencia externa en serie es obligatoria para establecer la corriente de operación. La pronunciada curva I-V significa que un ligero aumento de voltaje puede causar una oleada de corriente destructiva.
• Esfuerzo Mecánico:Evite aplicar esfuerzo al cuerpo del LED durante la soldadura o el manejo de la placa. No deforme el PCB después del montaje.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

El producto se suministra en cinta de 8mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, compatible con equipos automáticos de pick-and-place estándar. Cada carrete contiene 2000 piezas. La hoja de datos proporciona dimensiones detalladas de la cinta portadora y del carrete.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete incluye códigos para:

• Número de Producto (P/N)
• Cantidad de Empaque (QTY)
• Rango de Intensidad Luminosa (CAT)
• Rango de Cromaticidad y Longitud de Onda Dominante (HUE)
• Rango de Voltaje Directo (REF)
• Número de Lote (LOT No.)

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El circuito de accionamiento más básico consiste en una fuente de voltaje (V_CC), una resistencia limitadora de corriente (R_S), y el LED en serie. R_S= (V_CC- V_F) / I_F. Para un brillo estable frente a variaciones de temperatura y voltaje de alimentación, se recomienda un controlador de corriente constante.

8.2 Gestión Térmica

Aunque es pequeño, se debe considerar la disipación de potencia (hasta 60mW). Asegure un área de cobre adecuada en el PCB conectada a la almohadilla térmica del LED (si corresponde) o al plano de tierra circundante para que actúe como disipador de calor, especialmente cuando se opera a altas temperaturas ambiente o altas corrientes.

8.3 Diseño Óptico

El amplio ángulo de visión de 130 grados puede requerir ópticas secundarias (lentes, guías de luz) si se necesita un haz más enfocado. El color de resina transparente del paquete es adecuado para aplicaciones donde se desea el color verdadero del chip.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El LED 19-223 se diferencia por su combinación de un factor de forma muy pequeño, disponibilidad en dos colores distintos (rojo y amarillo-verde) desde la misma huella de paquete, y cumplimiento de estándares ambientales modernos (RoHS, REACH, Libre de Halógenos). En comparación con LEDs más grandes, permite ahorros de espacio significativos. El uso de material AlGaInP para ambos colores proporciona una buena eficiencia luminosa.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Por qué es absolutamente necesaria una resistencia limitadora de corriente?

R: El voltaje directo es relativamente estable, pero la corriente aumenta exponencialmente con pequeños aumentos de voltaje por encima del umbral. Sin una resistencia, la corriente puede superar rápidamente la clasificación máxima (25mA) y destruir el LED.

P: ¿Puedo alimentar este LED con una fuente lógica de 3.3V o 5V?

R: Sí, pero debe calcular la resistencia en serie apropiada. Por ejemplo, con una fuente de 3.3V y un objetivo I_Fde 20mA, usando un V_Ftípico de 2.0V: R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 Ohmios. Una resistencia estándar de 68 Ohmios sería adecuada.

P: ¿Qué significa la "tolerancia de ±11%" en intensidad luminosa para mi diseño?

R: Significa que LEDs individuales, incluso del mismo nivel de clasificación, pueden variar en brillo hasta un 11% respecto al valor nominal del nivel. Para aplicaciones que requieren apariencia uniforme (ej. matrices de retroiluminación), puede necesitar seleccionar niveles más estrechos o implementar calibración de corriente.

11. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un panel indicador de estado compacto con cuatro LEDs (dos rojos, dos verdes) para un dispositivo portátil alimentado por una batería de Li-ion de 3.7V.

Pasos de Diseño:

1. Selección de Corriente:Elija I_F= 15 mA para un equilibrio entre buen brillo y menor consumo de energía, extendiendo la vida útil de la batería.
2. Cálculo de la Resistencia:Suponiendo el peor caso V_F= 2.4V. R_S= (3.7V - 2.4V) / 0.015A ≈ 86.7 Ohmios. Use una resistencia estándar de 91 Ohmios o 100 Ohmios.
3. Diseño del PCB:Coloque los LEDs con la polaridad correcta. Incluya una pequeña zona de cobre conectada a las almohadillas del cátodo para ayudar en la disipación de calor.
4. Verificación Térmica:Potencia por LED: P = V_F* I_F≈ 2.0V * 0.015A = 30mW, muy por debajo del máximo de 60mW. El total para cuatro LEDs es 120mW, lo cual es manejable en una placa pequeña.
5. Almacenamiento/Montaje:Programe el montaje del PCB para usar los carretes de LED dentro de los 7 días posteriores a abrir las bolsas a prueba de humedad.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LEDs) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo 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. Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor utilizado. El 19-223 utiliza sistemas de materiales AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio), que son emisores eficientes en el espectro del rojo al amarillo-verde.

13. Tendencias Tecnológicas

La evolución de los LEDs SMD como el 19-223 sigue varias tendencias claras de la industria: miniaturización continua para permitir productos finales cada vez más pequeños, mejoras en la eficiencia luminosa (más salida de luz por vatio de entrada eléctrica), mayor confiabilidad y longevidad, y estricto cumplimiento de las regulaciones ambientales (libre de halógenos, RoHS). La tendencia hacia un empaquetado de mayor densidad impulsa avances en la gestión térmica a nivel de paquete y sistemas de clasificación más precisos para garantizar la consistencia de color y brillo en la fabricación automatizada de alto volumen.