Hoja de Datos del LED SMD 19-137/R6GHBHC-A01/2T - Multicolor - 20mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie 19-137 es un LED de montaje superficial compacto, diseñado para aplicaciones de alta densidad. Su factor de forma pequeño permite reducciones significativas en el tamaño de la placa y la huella del equipo. La serie está disponible en múltiples colores (rojo brillante, verde y azul) utilizando diferentes materiales semiconductores, ofreciendo flexibilidad de diseño para diversas necesidades de indicación y retroiluminación.

1.1 Ventajas Principales

• Miniaturización:Significativamente más pequeño que los LED de tipo con pines, permitiendo una mayor densidad de empaquetado y productos finales más pequeños.
• Ligereza:Ideal para aplicaciones miniaturizadas y portátiles.
• Compatibilidad:Empaquetado en cinta de 8mm en carretes de 7 pulgadas para compatibilidad con equipos de colocación automática.
• Robusta Compatibilidad de Proceso:Adecuado para procesos de soldadura por reflujo tanto infrarrojos como de fase de vapor.
• Cumplimiento Ambiental:Libre de plomo y conforme con RoHS. Incluye protección contra descargas electrostáticas (2000V HBM).

1.2 Aplicaciones Objetivo

• Retroiluminación de cuadros de mando, interruptores y símbolos.
• Indicadores para equipos de telecomunicaciones (teléfonos, máquinas de fax).
• Retroiluminación plana para paneles LCD.
• Aplicaciones de indicación de propósito general.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Todos los parámetros se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Superar estos límites puede causar daños permanentes.

• Tensión Inversa (V_R):5V
• Corriente Directa Continua (I_F):25 mA
• Corriente Directa de Pico (I_FP):60 mA (R6/Rojo), 100 mA (GH/Verde, BH/Azul) con ciclo de trabajo 1/10, 1kHz.
• Disipación de Potencia (P_d):60 mW (R6), 95 mW (GH, BH).
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +90°C
• Temperatura de Soldadura:Reflujo: 260°C durante 30 segundos. Soldadura manual: 350°C durante 3 segundos.

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas a Ta=25°C e I_F=20mA, salvo que se indique lo contrario. Se proporcionan valores típicos como referencia; el diseño debe basarse en las especificaciones mínimas/máximas.

Nota sobre Tolerancias:Intensidad Luminosa (±11%), Longitud de Onda Dominante (±1nm), Tensión Directa (±0.10V).

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Los LED se clasifican en lotes (bins) según su intensidad luminosa a I_F=20mA para garantizar la consistencia dentro de un lote de producción.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

• R6 (Rojo):Lote Q (72.0-112 mcd), Lote R (112-180 mcd).
• GH (Verde):Lote R (112-180 mcd), Lote S (180-285 mcd), Lote T (285-450 mcd).
• BH (Azul):Lote N (28.5-45.0 mcd), Lote P (45.0-72.0 mcd), Lote Q (72.0-112 mcd).

Esta clasificación permite a los diseñadores seleccionar el grado de brillo apropiado para su aplicación, equilibrando coste y rendimiento.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona curvas características típicas para cada variante de color (R6, GH, BH). Estas curvas son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo bajo diferentes condiciones de funcionamiento.

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

Las curvas muestran la relación exponencial entre corriente y tensión. El LED rojo (R6) tiene una tensión directa típica significativamente menor (~2.0V) en comparación con los LED verdes y azules (~3.3V), debido a los diferentes materiales semiconductores (AlGaInP vs. InGaN). Este es un parámetro crítico para el diseño del circuito de conducción y el cálculo del consumo de potencia.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La intensidad luminosa aumenta con la corriente directa pero no de forma lineal. Las curvas muestran que la intensidad tiende a saturarse a corrientes más altas. Operar a los 20mA recomendados proporciona un buen equilibrio entre brillo y eficiencia/vida útil. No se recomienda superar la corriente continua máxima (25mA), ya que puede acelerar la degradación.

4.3 Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente

La salida de luz del LED depende de la temperatura. Las curvas demuestran una disminución de la intensidad luminosa a medida que aumenta la temperatura ambiente. Para el LED rojo (R6), la caída es más pronunciada a temperaturas más altas en comparación con los LED verde/azul (GH/BH). Esta reducción térmica (derating) debe tenerse en cuenta en diseños donde se esperan altas temperaturas ambiente o una gestión térmica deficiente.

4.4 Curva de Reducción de Corriente Directa (Derating)

Esta curva dicta la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente. Para garantizar la fiabilidad, la corriente directa debe reducirse cuando se opera por encima de 25°C. Es obligatorio seguir esta curva para evitar sobrecalentamiento y fallos prematuros.

4.5 Distribución Espectral

Los gráficos del espectro muestran las bandas de emisión estrechas características de los LED. El Rojo (R6) tiene un pico alrededor de 632nm, el Verde (GH) alrededor de 518nm y el Azul (BH) alrededor de 468nm. El ancho de banda espectral (Δλ) es de aproximadamente 20nm para el rojo, 35nm para el verde y 25nm para el azul, lo que indica pureza de color.

4.6 Patrón de Radiación

Los diagramas polares confirman un patrón de emisión amplio, similar a Lambertiano, con un ángulo de visión típico de 120 grados. Esto proporciona una iluminación amplia y uniforme, adecuada para aplicaciones de retroiluminación e indicación donde se requieren ángulos de visión amplios.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El encapsulado SMD está diseñado para el montaje estándar pick-and-place. Las dimensiones clave (en mm) incluyen el tamaño del cuerpo, el espaciado de los terminales y la altura total. Todas las tolerancias no especificadas son de ±0.1mm. La huella exacta y el diseño de pads recomendado deben derivarse del dibujo detallado de dimensiones para garantizar una soldadura y alineación adecuadas.

6. Guías de Soldadura y Montaje

• Soldadura por Reflujo:Se especifica una temperatura máxima de pico de 260°C durante 30 segundos. Son aplicables los perfiles de reflujo estándar sin plomo (IPC/JEDEC J-STD-020).
• Soldadura Manual:Si es necesario, se permite una temperatura máxima de la punta del soldador de 350°C durante 3 segundos. Utilice el mínimo calor posible para evitar dañar la lente de plástico o las uniones internas.
• Precauciones contra Descargas Electrostáticas (ESD):Aunque el dispositivo tiene protección de 2000V HBM, se deben seguir los procedimientos estándar de manipulación ESD durante el montaje.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones del Embalaje

Los componentes se suministran en embalaje resistente a la humedad.

• Cinta Portadora:Ancho de 8mm, en carretes de 7 pulgadas de diámetro.
• Cantidad por Carrete:2000 unidades.
• Protección contra la Humedad:Empaquetado con desecante en una bolsa de aluminio a prueba de humedad.

7.2 Explicación de la Etiqueta

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

• P/N:Número de Producto (ej., 19-137/R6GHBHC-A01/2T).
• QTY:Cantidad de Empaquetado.
• CAT:Rango de Intensidad Luminosa (Código de Lote).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidad y Rango de Longitud de Onda Dominante.
• REF:Rango de Tensión Directa.
• LOT No:Número de Lote de Fabricación para trazabilidad.

8. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

8.1 Diseño del Circuito de Conducción (Driver)

Debido a la característica exponencial I-V del diodo, la regulación de corriente (no de tensión) es esencial para una salida de luz estable. Se puede utilizar una simple resistencia en serie para aplicaciones de bajo coste con una fuente de tensión estable. Para un rendimiento y eficiencia óptimos, especialmente con tensiones de alimentación variables o cambios de temperatura, se recomienda un driver de corriente constante. La diferencia de tensión directa entre los LED rojos (~2.0V) y los verdes/azules (~3.3V) debe considerarse al diseñar circuitos para matrices multicolor.

8.2 Gestión Térmica

Aunque los LED SMD son eficientes, una parte de la potencia de entrada se convierte en calor. La curva de reducción (derating) muestra claramente el impacto de la temperatura. Para un funcionamiento fiable, especialmente a altas temperaturas ambiente o corrientes de conducción elevadas, asegúrese de utilizar un área de cobre en el PCB suficiente u otros métodos de disipación de calor para mantener la temperatura de unión dentro de límites seguros. Un diseño térmico deficiente provocará una reducción de la salida de luz y un acortamiento de la vida útil.

8.3 Diseño Óptico

El ángulo de visión de 120 grados proporciona una cobertura amplia. Para aplicaciones que requieren luz más dirigida, pueden ser necesarias ópticas secundarias (lentes, guías de luz). El color de resina transparente de estos LED es adecuado para aplicaciones donde se desea el color emitido real sin teñido por el encapsulado.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El diferenciador clave de esta serie es su capacidad multicolor dentro de una única huella de encapsulado, posibilitada por diferentes materiales de chip (AlGaInP para rojo, InGaN para verde/azul). En comparación con los LED antiguos de orificio pasante, el formato SMD ofrece un ahorro de espacio sustancial, mayor idoneidad para el montaje automatizado y, típicamente, una fiabilidad mejorada debido a la ausencia de tensión por flexión en los terminales. La inclusión de protección ESD y el cumplimiento de las normas RoHS y de soldadura sin plomo lo hacen adecuado para la fabricación electrónica moderna.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Puedo alimentar este LED a 30mA para obtener más brillo?

No. El Límite Absoluto Máximo para la corriente directa continua (I_F) es de 25mA. Operar a 30mA supera este límite y arriesga a dañar el dispositivo de forma inmediata o a largo plazo. Para un mayor brillo, seleccione un LED de un lote con mayor intensidad luminosa o considere un modelo de LED diferente clasificado para mayor corriente.

10.2 ¿Por qué la tensión directa es diferente para el LED rojo?

La tensión directa es una propiedad fundamental del bandgap (brecha de energía) del material semiconductor. Los LED rojos de esta serie utilizan AlGaInP, que tiene una energía de bandgap más baja que el InGaN utilizado para los LED verdes y azules. Un bandgap más bajo se traduce en una tensión directa más baja requerida para "encender" el diodo y provocar la emisión de luz.

10.3 ¿Qué significa el "Código de Lote (Bin)" y por qué es importante?

Debido a las variaciones de fabricación, los LED se clasifican (binnig) después de la producción en función de parámetros clave como la intensidad luminosa y el color. El código de lote (ej., R, S, T para verde) especifica la salida mínima y máxima garantizada para ese grupo. Para una apariencia consistente en una aplicación (ej., una pantalla con múltiples LED), es crucial utilizar LED del mismo lote o de lotes adyacentes.

11. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un panel indicador de estado con LED rojos, verdes y azules para un dispositivo de consumo.

1. Configuración de Corriente:Elija una corriente de conducción de 20mA, que es la condición de prueba estándar y proporciona un buen equilibrio de rendimiento.
2. Resistencias Limitadoras de Corriente:Suponiendo una alimentación de 5V (V_CC):
   • Para Rojo (V_F~2.0V): R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150Ω. Utilice el valor estándar más cercano (ej., 150Ω o 160Ω).
   • Para Verde/Azul (V_F~3.3V): R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85Ω. Utilice 82Ω o 91Ω.
3. Igualación de Brillo:Verifique los lotes de intensidad luminosa. Para lograr una paridad de brillo percibido (la sensibilidad del ojo humano varía según el color), es posible que necesite seleccionar lotes diferentes o ajustar ligeramente las corrientes. Por ejemplo, un LED azul del lote Q (72-112 mcd) podría parecer más tenue que un LED verde del lote T (285-450 mcd) a la misma corriente.
4. Consideración Térmica:Si el panel está dentro de un espacio cerrado que se calienta, consulte la curva de reducción (derating). A 60°C ambiente, la corriente continua máxima permitida es significativamente menor que 25mA. Es posible que necesite reducir la corriente de conducción o mejorar la ventilación.

12. Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de electroluminiscencia. Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa. 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: AlGaInP para rojo/naranja, e InGaN para verde, azul y blanco.

13. Tendencias Tecnológicas

El mercado de LED SMD continúa evolucionando hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), una mayor densidad de potencia y una mejor reproducción cromática. La miniaturización sigue siendo una tendencia clave, permitiendo pantallas y matrices de iluminación cada vez más pequeñas y de mayor resolución. También hay un fuerte enfoque en mejorar la fiabilidad y la longevidad bajo diversas condiciones de funcionamiento. La adopción generalizada de la tecnología InGaN ha sido fundamental para lograr LED verdes y azules de alto brillo, esenciales para pantallas a todo color e iluminación LED blanca (a menudo creada combinando un LED azul con un fósforo).