Hoja de Datos del LED SMD 19-218/GHC-YR1S2M/3T - Verde Brillante - 20mA - 3.2V Típico - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones técnicas de un LED de montaje superficial (SMD) que emite luz verde brillante. El componente está diseñado para montaje de alta densidad en placas de circuito impreso (PCB), ofreciendo ventajas en miniaturización y procesos de ensamblaje automatizado.

1.1 Características y Ventajas Principales

El LED se suministra en cinta de 8mm enrollada en un carrete de 7 pulgadas de diámetro, lo que lo hace compatible con equipos estándar de pick-and-place automatizado. Es adecuado para procesos de soldadura por reflujo tanto infrarrojos como de fase de vapor. Este es un LED de tipo monocromático (un solo color). El producto cumple con las normativas medioambientales: es libre de plomo (Pb-free), cumple con la directiva RoHS, cumple con las regulaciones REACH de la UE y satisface los requisitos libres de halógenos (Bromo <900 ppm, Cloro <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

El compacto encapsulado SMD permite beneficios de diseño significativos en comparación con los componentes tradicionales con pines. Estos incluyen una reducción del espacio en la placa, una mayor densidad de empaquetado de componentes, requisitos de almacenamiento minimizados y, en última instancia, el potencial para equipos de producto final más pequeños. La naturaleza ligera del encapsulado también lo hace ideal para aplicaciones miniaturizadas y portátiles.

1.2 Aplicaciones Objetivo

Este LED es adecuado para una variedad de funciones de indicación e iluminación de fondo, incluyendo:

• Iluminación de fondo de cuadros de instrumentos e interruptores en controles automotrices o industriales.
• Indicadores de estado e iluminación de fondo de teclados en dispositivos de telecomunicaciones como teléfonos y máquinas de fax.
• Iluminación de fondo plana para pantallas de cristal líquido (LCD), interruptores y símbolos.
• Aplicaciones de indicación de propósito general.

2. Especificaciones Técnicas

2.1 Selección del Dispositivo y Material

El chip LED está construido con material semiconductor de Nitruro de Galio e Indio (InGaN), que produce un color verde brillante emitido. La resina de encapsulado es transparente.

2.2 Límites Absolutos Máximos

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

• Tensión Inversa (V_R):5 V
• Corriente Directa (I_F):25 mA (Continua)
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100 mA (Ciclo de Trabajo 1/10 @ 1 kHz)
• Disipación de Potencia (P_d):110 mW
• Descarga Electroestática (ESD) Modelo Cuerpo Humano (HBM):150 V
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +90°C
• Temperatura de Soldadura (T_sol):
  • Soldadura por Reflujo: 260°C de pico durante 10 segundos máximo.
  • Soldadura Manual: 350°C durante 3 segundos máximo.

2.3 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se especifican a una temperatura ambiente de 25°C y representan el rendimiento típico de operación.

• Intensidad Luminosa (I_v):112 - 285 mcd (medida a I_F= 20 mA). Tolerancia es ±11%.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120 grados (típico).
• Longitud de Onda de Pico (λ_p):518 nm (típico).
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):520 - 535 nm. Tolerancia es ±1 nm.
• Ancho de Banda del Espectro de Radiación (Δλ):20 nm (típico).
• Tensión Directa (V_F):2.75 - 3.95 V (a I_F= 20 mA). Tolerancia es ±0.05 V.
• Corriente Inversa (I_R):50 μA máximo (a V_R= 5 V).

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LED se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que coincidan con los requisitos específicos de la aplicación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LED se categorizan en cuatro lotes (R1, R2, S1, S2) según su intensidad luminosa medida a 20 mA.

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

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

La longitud de onda dominante, que se correlaciona con el color percibido, se clasifica en tres grupos (X, Y, Z).

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

3.3 Clasificación por Tensión Directa

La tensión directa se clasifica en cuatro códigos (5, 6, 7, 8) dentro del grupo M. Esto es importante para el diseño del circuito limitador de corriente.

• 5:2.75 - 3.05 V
• 6:3.05 - 3.35 V
• 7:3.35 - 3.65 V
• 8:3.65 - 3.95 V

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características que ilustran el comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables. Estas son cruciales para un diseño de circuito robusto.

4.1 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva muestra cómo la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. Los diseñadores deben tener en cuenta esta degradación térmica, especialmente en entornos de alta temperatura o aplicaciones de alta potencia, para garantizar que se mantenga un brillo suficiente.

4.2 Curva de Derating de Corriente Directa

Este gráfico define la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente. A medida que aumenta la temperatura, la corriente segura máxima disminuye para evitar el sobrecalentamiento y garantizar la fiabilidad a largo plazo. El máximo absoluto de 25 mA solo es válido a 25°C ambiente o menos.

4.3 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

Esta curva representa la relación no lineal entre la corriente de excitación y la salida de luz. Si bien aumentar la corriente incrementa el brillo, también aumenta la disipación de potencia y la temperatura de unión, afectando la eficiencia y la vida útil.

4.4 Distribución Espectral

La curva de salida espectral muestra la intensidad de la luz emitida a través de diferentes longitudes de onda, centrada alrededor de la longitud de onda de pico de aproximadamente 518 nm. El ancho de banda estrecho es característico de los LED verdes basados en InGaN.

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

Esta curva fundamental muestra la relación exponencial entre tensión y corriente en un diodo. La tensión de "rodilla" es donde la conducción comienza significativamente. La pendiente en la región de operación indica la resistencia dinámica.

4.6 Patrón de Radiación

El diagrama polar ilustra la distribución espacial de la intensidad de la luz. El ángulo de visión de 120 grados indica un patrón de emisión amplio, similar a Lambertiano, adecuado para iluminación de área e indicadores de amplia visión.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

La hoja de datos incluye un dibujo dimensional detallado del encapsulado del LED. Las dimensiones críticas incluyen la longitud, anchura y altura del cuerpo, y la ubicación de los terminales de cátodo/ánodo. Todas las tolerancias no especificadas son ±0.1 mm.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Soldadura

Se proporciona una huella sugerida para la PCB para garantizar una soldadura confiable y estabilidad mecánica. Las dimensiones recomendadas de los pads son de referencia; los diseñadores deben modificarlas según su proceso específico de fabricación de PCB y requisitos térmicos.

6. Información de Etiquetado y Empaquetado

6.1 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene varios códigos para trazabilidad e identificación:

• CPN:Número de Producto del Cliente.
• P/N:Número de Producto del Fabricante (ej., 19-218/GHC-YR1S2M/3T).
• QTY:Cantidad de Empaquetado.
• CAT:Rango de Intensidad Luminosa (ej., R1, S2).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidad y Rango de Longitud de Onda Dominante (ej., X, Y, Z).
• REF:Rango de Tensión Directa (ej., 5, 6, 7, 8).
• LOT No:Número de Lote de Fabricación para trazabilidad.

6.2 Dimensiones del Carrete y la Cinta

Se especifican las dimensiones de la cinta portadora y del carrete de 7 pulgadas de diámetro. La cantidad estándar cargada es de 3000 piezas por carrete.

6.3 Empaquetado Resistente a la Humedad

Los LED se empaquetan en una bolsa barrera de humedad (bolsa de aluminio a prueba de humedad) junto con un desecante para absorber la humedad ambiental. Una etiqueta en la bolsa indica el nivel de sensibilidad a la humedad (MSL) y las instrucciones de manipulación. Este empaquetado es crítico para componentes sensibles a daños inducidos por humedad durante la soldadura por reflujo ("popcorning").

7. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

7.1 Precauciones Críticas

Protección contra Sobrecorriente:Los LED son dispositivos controlados por corriente. Una resistencia limitadora de corriente externadebeusarse en serie. Un pequeño cambio en la tensión directa puede causar un gran cambio en la corriente, lo que podría provocar una falla inmediata (quemado).

7.2 Almacenamiento y Manipulación

• No abra la bolsa a prueba de humedad hasta que los componentes estén listos para su uso.
• Antes de abrir: Almacene a ≤30°C y ≤90% de Humedad Relativa (HR).
• Después de abrir: La "vida útil en planta" (tiempo que los componentes pueden estar expuestos al aire ambiente de la fábrica) es de 1 año a ≤30°C y ≤60% HR. Las piezas no utilizadas deben volver a sellarse en un paquete a prueba de humedad con desecante.
• Si el indicador del desecante ha cambiado de color o se excede el tiempo de almacenamiento, se requiere un tratamiento de horneado: 60 ±5°C durante 24 horas.

7.3 Condiciones de Soldadura

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 (desde precalentamiento hasta pico).
• Tasa de Enfriamiento: 6°C/seg máximo.

La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces. Evite el estrés mecánico en el LED durante el calentamiento y no deforme la PCB después de soldar.

Soldadura Manual:Use un soldador con una temperatura de punta <350°C durante no más de 3 segundos por terminal. La potencia del soldador debe ser de 25W o menos. Permita un intervalo de al menos 2 segundos entre soldar cada terminal. La soldadura manual conlleva un mayor riesgo de daño térmico.

Reparación:No se recomienda reparar después de soldar. Si es inevitable, use un soldador de doble punta para calentar ambos terminales simultáneamente y levantar el componente de manera uniforme para evitar dañar los pads de soldadura o el propio LED. Verifique la funcionalidad del dispositivo después de cualquier reparación.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Diseño del Circuito

Siempre use una resistencia en serie para limitar la corriente directa. Calcule el valor de la resistencia usando la Ley de Ohm: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Use la V_Fmáxima del lote o de la hoja de datos para garantizar que la corriente no exceda los límites en las peores condiciones. Considere la potencia nominal de la resistencia (P = I_F²* R). Para excitar múltiples LED, se prefiere una configuración en serie para igualar la corriente, pero requiere una tensión de alimentación más alta. Las configuraciones en paralelo requieren resistencias limitadoras de corriente individuales para cada LED para evitar el acaparamiento de corriente.

8.2 Gestión Térmica

Aunque es un componente SMD pequeño, la gestión térmica es vital para la longevidad y el rendimiento estable. Las curvas de derating muestran claramente la pérdida de rendimiento con la temperatura. Asegure un área de cobre de PCB adecuada (pads de alivio térmico) para disipar el calor, especialmente cuando se opera cerca de las corrientes máximas nominales o en altas temperaturas ambientales. Evite colocar LED cerca de otros componentes generadores de calor.

8.3 Integración Óptica

El amplio ángulo de visión de 120 grados hace que este LED sea adecuado para aplicaciones que requieren una iluminación amplia. Para una luz más dirigida, pueden ser necesarias lentes externas o guías de luz. La resina transparente proporciona un color base neutro para aplicaciones donde el LED podría usarse con filtros de color o difusores.

9. Comparación y Posicionamiento Técnico

Este LED verde basado en InGaN ofrece una solución típica en el mercado de LED indicadores SMD. Sus diferenciadores clave son su cumplimiento con los estándares medioambientales modernos (Libre de Halógenos, REACH) y su especificación para procesos de reflujo sin plomo. La información de clasificación proporcionada ofrece un nivel de consistencia de color y brillo importante para matrices o pantallas con múltiples LED. La combinación de una intensidad luminosa relativamente alta (hasta 285 mcd a 20mA) y una huella SMD estándar lo convierte en una opción versátil tanto para tareas de indicación como de iluminación de fondo de bajo nivel. Los diseñadores deben comparar la clasificación de tensión directa y los lotes de intensidad luminosa con los requisitos específicos de la aplicación para el margen de tensión y la uniformidad del brillo.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es el propósito de los códigos de clasificación (binning)?

R: La clasificación garantiza la consistencia eléctrica y óptica. Por ejemplo, usar LED del mismo lote de V_Fgarantiza un brillo uniforme cuando son excitados por una resistencia limitadora de corriente común. Usar LED del mismo lote de longitud de onda garantiza la coincidencia de color.

P: ¿Puedo excitar este LED sin una resistencia limitadora de corriente si mi fuente de alimentación es exactamente 3.2V?

R: No. La tensión directa tiene un rango (2.75V-3.95V). Una alimentación de 3.2V podría causar una corriente excesiva en un LED con una V_Fbaja, lo que llevaría a una falla. Una resistencia en serie es siempre obligatoria para excitación a tensión constante.

P: ¿Cómo interpreto la especificación de "Corriente Directa de Pico" de 100mA?

R: Esta es una especificación de corriente pulsada (ciclo de trabajo 1/10 a 1kHz). No debe usarse para operación continua. La corriente continua DC no debe exceder los 25mA.

P: ¿Por qué es importante el empaquetado sensible a la humedad?

R: La humedad absorbida en el encapsulado plástico puede vaporizarse rápidamente durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, causando delaminación interna, grietas o "popcorning", lo que destruye el componente.

11. Ejemplo de Caso de Uso en Diseño

Escenario: Diseñar un panel de indicadores de estado con 10 LED verdes uniformemente brillantes.

1. Configuración de Corriente:Elija una corriente de excitación. Para un equilibrio entre brillo y longevidad, seleccione I_F= 20 mA.
2. Selección del Lote de Tensión:Para garantizar un brillo uniforme con un solo valor de resistencia limitadora, especifique LED del mismo lote de tensión directa (ej., Lote 6: 3.05-3.35V). Use la V_Fmáxima de ese lote (3.35V) para el cálculo de resistencia en el peor caso.
3. Selección del Lote de Brillo:Especifique el lote de intensidad luminosa requerido (ej., S1: 180-225 mcd) para garantizar un nivel mínimo de brillo.
4. Diseño del Circuito:Con una alimentación de 5V (V_{alimentación}), calcule la resistencia en serie: R = (5V - 3.35V) / 0.020A = 82.5Ω. Use el valor estándar más cercano, 82Ω. Potencia de la resistencia: P = (0.020A)²* 82Ω = 0.0328W. Una resistencia estándar de 1/10W (0.1W) es suficiente.
5. Diseño de Placa:Coloque los LED en la PCB usando el diseño de pads recomendado. Conecte todos los LED en paralelo, cada uno con su propia resistencia en serie de 82Ω para evitar desequilibrios de corriente.
6. Ensamblaje:Siga las pautas del perfil de reflujo. Almacene los carretes abiertos en un gabinete seco si no se usan inmediatamente.

12. Principio de Operación

Este LED es un dispositivo fotónico semiconductor. Su núcleo es un chip hecho de materiales de InGaN (Nitruro de Galio e Indio), formando una unión p-n. Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral de la unión, los electrones y huecos se inyectan a través de la unión. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación de InGaN determina la energía del bandgap, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, verde brillante (~518-535 nm). La resina epoxi transparente encapsula el chip, proporcionando protección mecánica, dando forma al patrón de radiación y actuando como medio refractivo.

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LED SMD como este está impulsado por tendencias en miniaturización de la electrónica, automatización y eficiencia energética. Existe un impulso continuo hacia una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio eléctrico), lo que mejora la eficiencia del sistema y reduce la carga térmica. Los avances en tecnología de fósforos y diseño de chips están expandiendo la gama de colores y las capacidades de reproducción cromática de los LED. Además, la integración es una tendencia clave, con paquetes de múltiples chips (RGB, blanco) e incluso circuitos integrados excitadores combinados en módulos únicos. El énfasis en el cumplimiento medioambiental (Libre de Halógenos, REACH) y los procesos de fabricación de alta fiabilidad para aplicaciones automotrices e industriales continúan dando forma a las especificaciones de los componentes y los requisitos de prueba.