Hoja de Datos del LED SMD 22-21/GHC-YR1S2/2C - Verde Brillante - 2.2x2.1mm - 3.3V - 20mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 22-21/GHC-YR1S2/2C es un LED de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones electrónicas modernas y compactas. Este LED verde brillante está fabricado con tecnología de chip InGaN y encapsulado en resina transparente. Su principal ventaja radica en su huella miniaturizada, que permite reducciones significativas en el tamaño de la placa de circuito impreso (PCB), posibilita una mayor densidad de componentes y contribuye a la miniaturización general del equipo final. La naturaleza ligera del encapsulado lo hace ideal para aplicaciones portátiles y con limitaciones de espacio.

El producto cumple plenamente con los estándares ambientales y de fabricación contemporáneos. No contiene plomo (Pb-free), cumple con la directiva RoHS, se ajusta a las regulaciones REACH de la UE y satisface los requisitos libres de halógenos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Se suministra en cinta estándar de 8 mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, siendo totalmente compatible con equipos automáticos de colocación y adecuado para procesos de soldadura por reflujo infrarrojo y en fase de vapor.

2. Especificaciones Técnicas

2.1 Especificaciones Absolutas Máximas

Las siguientes especificaciones definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estas condiciones y deben evitarse para un rendimiento fiable.

• Voltaje Inverso (V_R):5 V
• Corriente Directa Continua (I_F):25 mA
• Corriente Directa Pico (I_FP):100 mA (Ciclo de trabajo 1/10 @ 1 kHz)
• Disipación de Potencia (P_d):95 mW
• Descarga Electroestática (ESD) Modelo Cuerpo Humano (HBM):150 V
• Rango de Temperatura de Operación (T_opr):-40 °C a +85 °C
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40 °C a +90 °C
• Temperatura de Soldadura (T_sol):Reflujo: 260 °C durante 10 segundos máximo; Soldadura manual: 350 °C durante 3 segundos máximo.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden a una temperatura ambiente (T_a) de 25 °C y una corriente directa estándar (I_F) de 20 mA, salvo que se especifique lo contrario. Definen el rendimiento típico del LED.

• Intensidad Luminosa (I_v):Mínimo 112 mcd, Valor típico no especificado, Máximo 285 mcd. Tolerancia: ±11%.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados (típico).
• Longitud de Onda Pico (λ_p):518 nm (típico).
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Mínimo 520 nm, Máximo 535 nm. Tolerancia: ±1 nm.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):35 nm (típico).
• Voltaje Directo (V_F):Mínimo 2.7 V, Típico 3.3 V, Máximo 3.7 V a I_F=20mA.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 50 μA a V_R=5V.

3. Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LED se clasifican en lotes (bins) según su intensidad luminosa y longitud de onda dominante.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LED se categorizan en cuatro rangos de intensidad (R1, R2, S1, S2) medidos a I_F= 20 mA.

• R1:112 mcd a 140 mcd
• R2:140 mcd a 180 mcd
• S1:180 mcd a 225 mcd
• S2:225 mcd a 285 mcd

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Los LED se categorizan en tres rangos de longitud de onda (X, Y, Z) medidos a I_F= 20 mA.

• X:520 nm a 525 nm
• Y:525 nm a 530 nm
• Z:530 nm a 535 nm

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características cruciales para el diseño de circuitos y la gestión térmica. Estos gráficos ilustran la relación entre parámetros clave bajo condiciones variables.

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva muestra cómo la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Los diseñadores deben tener en cuenta esta degradación en entornos de alta temperatura.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa:Este gráfico demuestra la relación no lineal entre la corriente de excitación y la salida de luz. Operar por encima de la corriente recomendada conduce a una eficiencia reducida y un envejecimiento acelerado.
• Voltaje Directo vs. Corriente Directa:La curva IV es esencial para seleccionar la resistencia limitadora de corriente apropiada. El V_Ftípico de 3.3V a 20mA es un parámetro de diseño clave.
• Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva de degradación indica la corriente directa máxima permitida en función de la temperatura ambiente para mantenerse dentro de los límites de disipación de potencia.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Contorno del Encapsulado

El LED SMD 22-21 tiene un encapsulado rectangular compacto. Las dimensiones nominales son 2.2 mm de longitud y 2.1 mm de ancho, con una altura típica de alrededor de 1.0-1.2 mm (la altura exacta debe confirmarse en el plano dimensional). El encapsulado presenta dos terminales ánodo/cátodo en la parte inferior. Todas las tolerancias no especificadas son de ±0.1 mm. Se proporciona un diseño sugerido de pads para el diseño del PCB, pero se recomienda a los ingenieros modificarlo según su proceso de montaje específico y requisitos térmicos.

5.2 Identificación de Polaridad

El cátodo suele estar marcado, a menudo por un punto verde, una muesca en el encapsulado o una esquina achaflanada. Debe observarse la polaridad correcta durante el montaje para evitar daños por polarización inversa.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se recomienda un perfil de reflujo sin plomo (Pb-free):

• Precalentamiento:150–200°C durante 60–120 segundos.
• Tiempo por Encima del Líquidus (217°C):60–150 segundos.
• Temperatura Pico:260°C máximo, mantenida durante un máximo de 10 segundos.
• Tasa de Calentamiento:Máximo 6°C/segundo.
• Tiempo por Encima de 255°C:Máximo 30 segundos.
• Tasa de Enfriamiento:Máximo 3°C/segundo.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, se debe tener extremo cuidado. La temperatura de la punta del soldador debe estar por debajo de 350°C, y el tiempo de contacto con cada terminal no debe exceder los 3 segundos. Utilice un soldador de baja potencia (≤25W) y permita un intervalo de enfriamiento de al menos 2 segundos entre soldar cada terminal. Evite aplicar estrés mecánico al cuerpo del LED durante el calentamiento.

6.3 Almacenamiento y Manipulación

Los LED se envasan en bolsas barrera sensibles a la humedad con desecante.

• Antes de Abrir:Almacenar a ≤30°C y ≤90% de Humedad Relativa (HR).
• Después de Abrir (Vida Útil en Planta):1 año a ≤30°C y ≤60% HR. Las piezas no utilizadas deben volver a sellarse en la bolsa impermeable.
• Secado (Baking):Si el indicador de desecante cambia de color o se excede el tiempo de almacenamiento, seque a 60 ±5 °C durante 24 horas antes de su uso.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

El producto se suministra en cinta portadora embutida con un ancho de 8 mm, enrollada en un carrete estándar de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete contiene 2000 piezas. Se proporcionan las dimensiones detalladas del carrete y la cinta portadora para compatibilidad con alimentadores automáticos.

7.2 Información de la Etiqueta

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

• CPN:Número de Producto del Cliente
• P/N:Número de Producto del Fabricante (ej., 22-21/GHC-YR1S2/2C)
• QTY:Cantidad de Embalaje
• CAT:Rango de Intensidad Luminosa (ej., S2)
• HUE:Rango de Cromaticidad/Longitud de Onda Dominante (ej., Y)
• REF:Rango de Voltaje Directo
• LOT No:Número de Lote de Fabricación

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Aplicaciones Típicas

Este LED es adecuado para una amplia gama de funciones de indicación de baja potencia y retroiluminación:

• Telecomunicaciones:Indicadores de estado y retroiluminación de teclados en teléfonos y máquinas de fax.
• Electrónica de Consumo:Retroiluminación plana para paneles LCD pequeños, retroiluminación para interruptores y símbolos en paneles de control.
• Indicación de Propósito General:Estado de alimentación, indicación de modo y otra retroalimentación visual en varios dispositivos electrónicos.

8.2 Consideraciones de Diseño Críticas

La Limitación de Corriente es Obligatoria:Siempre debe usarse una resistencia limitadora de corriente externa en serie con el LED. El voltaje directo tiene un coeficiente de temperatura negativo y un rango de tolerancia estrecho. Un ligero aumento en el voltaje de alimentación puede causar un gran aumento, potencialmente destructivo, en la corriente directa si no se limita adecuadamente. El valor de la resistencia se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Utilice siempre el V_Fmáximo de la hoja de datos para un diseño conservador.

Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegurar un área de cobre de PCB adecuada alrededor de los pads del LED ayuda a disipar el calor, manteniendo la salida luminosa y la longevidad, especialmente en condiciones de alta temperatura ambiente.

Protección contra ESD:Aunque está clasificado para 150V HBM, se deben seguir las precauciones estándar de manipulación ESD durante el montaje y la manipulación.

8.3 Restricciones de Aplicación

Este componente está diseñado para aplicaciones comerciales e industriales generales. No está específicamente calificado o garantizado para su uso en sistemas de alta confiabilidad o críticos para la seguridad, como equipos militares/aeroespaciales, sistemas de seguridad automotriz (ej., airbags, frenos) o equipos médicos de soporte vital. Para tales aplicaciones, se deben adquirir componentes con las calificaciones y datos de confiabilidad apropiados.

9. Comparación y Posicionamiento Técnico

El encapsulado 22-21 representa un equilibrio entre la miniaturización y la facilidad de manejo. En comparación con los LED con patillas más grandes (ej., 3mm o 5mm), ofrece una huella dramáticamente más pequeña y es adecuado para el montaje automatizado. En comparación con los encapsulados más pequeños a escala de chip (CSP), proporciona mejores características de manejo para procesos SMT estándar y, a menudo, tiene un ángulo de visión más definido debido a su lente moldeada. El color verde brillante, logrado con tecnología InGaN, ofrece una mayor eficiencia luminosa y mejor saturación de color en comparación con tecnologías más antiguas como GaP, lo que lo hace ideal para aplicaciones de indicación vívidas.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

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

R: La longitud de onda pico (λ_p) es la longitud de onda a la que la distribución espectral de potencia es máxima. La longitud de onda dominante (λ_d) es la longitud de onda única de la luz monocromática que coincide con el color percibido del LED. λ_des más relevante para la especificación del color.

P: ¿Puedo alimentar este LED sin una resistencia si mi fuente de alimentación es exactamente de 3.3V?

R: No. Esto es extremadamente peligroso. El voltaje directo varía de una unidad a otra (2.7V a 3.7V) y disminuye con la temperatura. Una fuente de 3.3V podría sobrecargar fácilmente un LED con un V_Fbajo, lo que llevaría a un fallo rápido. Siempre use una resistencia en serie.

P: ¿Cómo interpreto los códigos de clasificación (ej., S2/Y) al realizar un pedido?

R: El código de clasificación especifica el grado de rendimiento. \"S2/Y\" significa que el LED pertenece al lote de mayor intensidad luminosa (225-285 mcd) y al lote de longitud de onda dominante media (525-530 nm). Especificar lotes permite una mayor consistencia en la apariencia de su producto.

P: ¿Se requiere limpieza después de la soldadura?

R: La resina transparente es generalmente resistente a los disolventes de limpieza comunes, pero se debe verificar la compatibilidad. Evite la limpieza ultrasónica, ya que puede dañar las conexiones internas de alambre.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de un Indicador de Estado para un Dispositivo Portátil

Un diseñador está creando un altavoz Bluetooth compacto. Se necesita un indicador de encendido brillante y fiable. Se selecciona el LED verde brillante 22-21 por su pequeño tamaño y alta visibilidad.

Pasos de Diseño:

1. El dispositivo utiliza una línea de alimentación USB de 5V.

2. La corriente directa objetivo (I_F) se establece en 15 mA para un equilibrio entre brillo y consumo de energía.

3. Usando el V_Fmáximo de 3.7V para un diseño conservador: R = (5V - 3.7V) / 0.015A = 86.7 Ω. Se selecciona el valor estándar más cercano de 91 Ω.

4. Potencia en la resistencia: P = I²R = (0.015)²* 91 = 0.0205 W. Una resistencia estándar de 1/10W o 1/8W es suficiente.

5. El diseño del PCB incluye pads de alivio térmico moderados conectados a una pequeña capa de tierra para la disipación de calor.

6. La lista de materiales (BOM) especifica el LED con el código de lote \"S1/Y\" para garantizar un color verde brillante consistente en todas las unidades de producción.

Este enfoque garantiza un indicador robusto y duradero que cumple con los requisitos estéticos y funcionales del producto.

12. Principio de Funcionamiento

Este LED es un dispositivo fotónico semiconductor. Se basa en un chip de Nitruro de Galio e Indio (InGaN). Cuando se aplica un voltaje directo que excede el potencial de unión del diodo, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa desde las capas semiconductoras de tipo n y tipo p, respectivamente. Estos portadores de carga se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación InGaN determina la energía de la banda prohibida, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, verde brillante alrededor de 518-535 nm. La resina epoxi transparente encapsula el chip, actúa como una lente para dar forma a la salida de luz en un ángulo de visión de 130 grados, y puede contener fósforos o difusores (aunque para este tipo monocromático, es probable que sea transparente).

13. Tendencias Tecnológicas

El encapsulado 22-21 es parte de una tendencia industrial a largo plazo hacia la miniaturización, el aumento de la eficiencia y la mejora de la fabricabilidad en la optoelectrónica. El uso de materiales InGaN para LED verdes representa un avance significativo sobre tecnologías más antiguas, ofreciendo mayor eficiencia y mejor estabilidad de color. Los futuros desarrollos en esta clase de dispositivos pueden centrarse en aumentar aún más la eficacia luminosa (lúmenes por vatio), mejorar la reproducción cromática para aplicaciones de espectro más amplio y mejorar la confiabilidad en condiciones de mayor temperatura y humedad. La demanda de materiales libres de halógenos y respetuosos con el medio ambiente seguirá siendo una fuerte influencia regulatoria y de mercado. La integración con controladores inteligentes para atenuación y control de color también es un área en crecimiento, aunque típicamente implementada a nivel de sistema más que dentro del propio encapsulado LED discreto.