Hoja de Datos Técnica del LED SMD 19-21/R6C-FP1Q2L/3T - Tamaño 2.0x1.25x0.8mm - Voltaje 1.7-2.3V - Rojo Brillante - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 19-21/R6C-FP1Q2L/3T es un LED de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones electrónicas modernas y compactas. Este componente utiliza un chip semiconductor de AIGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio) para producir una salida de luz roja brillante. Su principal ventaja radica en su huella miniaturizada, que permite reducciones significativas en el tamaño de la placa de circuito impreso (PCB) y una mayor densidad de componentes en comparación con los LEDs tradicionales de tipo "lead-frame". Esto contribuye a un tamaño general del equipo más pequeño y a menores requisitos de almacenamiento. El dispositivo es ligero, lo que lo hace especialmente adecuado para aplicaciones donde el espacio y el peso son limitaciones críticas.

El LED se suministra en cinta estándar de la industria de 8 mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, garantizando compatibilidad con equipos de ensamblaje automático de alta velocidad "pick-and-place". Está diseñado para ser utilizado con procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) y por fase de vapor, facilitando la producción en masa eficiente. El producto se fabrica como un componente libre de plomo (Pb-free) y cumple con las regulaciones de la Unión Europea RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas) y REACH (Registro, Evaluación, Autorización y Restricción de Sustancias Químicas). También se clasifica como libre de halógenos, con un contenido de bromo (Br) y cloro (Cl) cada uno por debajo de 900 ppm y su total combinado por debajo de 1500 ppm.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los valores máximos absolutos definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estos valores se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. La tensión inversa máxima (VR) es de 5V. La corriente directa continua (IF) no debe exceder los 25 mA. Para operación pulsada, se permite una corriente directa de pico (IFP) de 60 mA bajo un ciclo de trabajo de 1/10 a 1 kHz. La disipación de potencia máxima (Pd) es de 60 mW. El dispositivo puede soportar una descarga electrostática (ESD) de 2000V según el Modelo de Cuerpo Humano (HBM). El rango de temperatura de operación (Topr) es de -40°C a +85°C, mientras que el rango de temperatura de almacenamiento (Tstg) es ligeramente más amplio, de -40°C a +90°C. Para la soldadura, el dispositivo puede soportar soldadura por reflujo a una temperatura máxima de 260°C durante hasta 10 segundos, o soldadura manual a 350°C durante hasta 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas

Las características electro-ópticas son los parámetros de rendimiento centrales, medidos a Ta=25°C y una corriente directa (IF) de 20 mA, salvo que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 45 milicandelas (mcd) hasta un máximo de 112 mcd. El valor típico se encuentra dentro de este rango, que se subdivide en bins específicos (P1, P2, Q1, Q2).
• Ángulo de Visión (2θ1/2):El ángulo de media intensidad es típicamente de 100 grados, lo que indica un cono de visión amplio.
• Longitud de Onda de Pico (λp):La longitud de onda a la que la intensidad de la luz emitida es máxima es típicamente de 632 nanómetros (nm).
• Longitud de Onda Dominante (λd):Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, que va de 621 nm a 631 nm, categorizada en los bins FF1 y FF2.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):El ancho del espectro emitido a la mitad de la intensidad máxima es típicamente de 20 nm.
• Tensión Directa (VF):La caída de tensión a través del LED cuando conduce 20 mA varía de 1.7V a 2.3V, con bins específicos (L19 a L24) que definen rangos más estrechos.
• Corriente Inversa (IR):La corriente de fuga cuando se aplica una tensión inversa de 5V es de 10 µA como máximo.

Notas importantes especifican tolerancias: Intensidad Luminosa (±11%), Longitud de Onda Dominante (±1 nm) y Tensión Directa (±0.05V). Es crucial entender que la clasificación de tensión inversa de 5V es solo para pruebas de IR; el LED no está diseñado para operar bajo polarización inversa.

3. Explicación del Sistema de Binning

Para garantizar la consistencia en el diseño de la aplicación, los LEDs se clasifican ("binning") según tres parámetros clave: Intensidad Luminosa, Longitud de Onda Dominante y Tensión Directa. El código del producto (ej., R6C-FP1Q2L/3T) refleja bins específicos.

3.1 Binning de Intensidad Luminosa

Los LEDs se categorizan en cuatro bins de intensidad:

• P1:45 – 57 mcd
• P2:57 – 72 mcd
• Q1:72 – 90 mcd
• Q2:90 – 112 mcd

El código 'Q2' en el número de parte indica que este dispositivo pertenece al bin de mayor intensidad.

3.2 Binning de Longitud de Onda Dominante

La consistencia del color se controla mediante bins de longitud de onda:

• FF1:621 – 626 nm
• FF2:626 – 631 nm

El código 'FP1' probablemente corresponde a una de estas especificaciones de longitud de onda.

3.3 Binning de Tensión Directa

Para ayudar en el diseño del circuito, especialmente para el cálculo de la resistencia limitadora de corriente, los LEDs se clasifican por tensión directa (VF) a 20 mA:

• L19:1.7 – 1.8 V
• L20:1.8 – 1.9 V
• L21:1.9 – 2.0 V
• L22:2.0 – 2.1 V
• L23:2.1 – 2.2 V
• L24:2.2 – 2.3 V

La 'L' en el número de parte significa el grupo de tensión, con un número específico que denota el bin exacto.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque las curvas gráficas específicas no se detallan en el texto proporcionado, las curvas típicas de características electro-ópticas para un LED como este incluirían:

• Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V):Esta curva no lineal muestra la relación exponencial entre corriente y tensión. El rango VF especificado a 20mA es un solo punto en esta curva. Los diseñadores la usan para determinar la tensión de accionamiento necesaria y calcular la resistencia en serie apropiada.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva I-L):Esta curva demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente. Es típicamente lineal dentro del rango de operación recomendado, pero se satura a corrientes más altas. Operar en o por debajo de la condición de prueba de 20mA garantiza un rendimiento predecible.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:La salida de luz de los LEDs generalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Comprender esta degradación es crítico para aplicaciones que operan a altas temperaturas ambientales o con un autocalentamiento significativo.
• Distribución Espectral:Un gráfico que muestra la intensidad relativa a través de las longitudes de onda, con un pico alrededor de 632 nm y un ancho de banda típico de 20 nm, confirmando el punto de color rojo brillante.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED SMD 19-21 tiene un factor de forma muy compacto. Las dimensiones clave (en milímetros) incluyen una longitud del cuerpo de 2.0 mm, un ancho de 1.25 mm y una altura de 0.8 mm. El dibujo dimensionado detallado especifica el diseño de las almohadillas, el contorno del componente y la ubicación de la marca identificadora del cátodo. Todas las tolerancias no especificadas son de ±0.1 mm. Un diseño correcto de las almohadillas en el PCB, según la hoja de datos, es esencial para una soldadura confiable y estabilidad mecánica.

5.2 Identificación de Polaridad

El dispositivo presenta una marca de cátodo, típicamente una muesca, un punto verde o una esquina recortada en el paquete. La orientación correcta durante el ensamblaje es vital, ya que aplicar tensión inversa puede dañar el LED.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Un requisito crítico para los componentes SMD es la adherencia al perfil de reflujo recomendado. Para este LED libre de plomo:

• Precalentamiento:Rampa desde ambiente hasta 150–200°C durante 60-120 segundos.
• Remojo/Reflujo:El tiempo por encima de 217°C (temperatura de liquidus para soldadura sin plomo) debe ser de 60-150 segundos. La temperatura máxima no debe exceder los 260°C, y el tiempo por encima de 255°C debe limitarse a un máximo de 30 segundos.
• Enfriamiento:La tasa máxima de enfriamiento debe ser de 6°C por segundo.

La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces en el mismo LED para evitar daños por estrés térmico.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria una reparación 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 cualquier terminal no debe exceder los 3 segundos. Se recomienda un soldador de baja potencia (<25W). Se sugiere un soldador de doble punta para la extracción, para calentar ambos terminales de manera uniforme y minimizar el estrés en el paquete.

6.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LEDs se empaquetan en una bolsa de barrera resistente a la humedad con desecante. Precauciones clave:

• No abrir la bolsa hasta que esté listo para su uso.
• Después de abrir, los LEDs no utilizados deben almacenarse a ≤ 30°C y ≤ 60% de Humedad Relativa.
• La "vida útil en planta" después de abrir la bolsa es de 168 horas (7 días).
• Si se excede el tiempo de exposición o el desecante indica saturación, se requiere un tratamiento de horneado a 60 ± 5°C durante 24 horas antes de la soldadura por reflujo para evitar daños por el efecto "popcorn".

7. Empaquetado e Información de Pedido

7.1 Especificaciones de Carrete y Cinta

El empaquetado estándar es de 3000 piezas por carrete. El ancho de la cinta portadora es de 8 mm, enrollada en un carrete de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Se proporcionan dimensiones detalladas para el carrete, los bolsillos de la cinta portadora y la cinta de cubierta para garantizar la compatibilidad con alimentadores automáticos.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene información crucial para la trazabilidad y verificación:

• P/N:Número de Producto (ej., 19-21/R6C-FP1Q2L/3T).
• CAT:Rango de Intensidad Luminosa (ej., Q2).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidad y Rango de Longitud de Onda Dominante (ej., FP1).
• REF:Rango de Tensión Directa (ej., L21).
• LOT No:Número de Lote de Fabricación para trazabilidad.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Aplicaciones Típicas

El LED SMD 19-21 es versátil y adecuado para varios roles de indicación de baja potencia y retroiluminación:

• Retroiluminación:Iluminación para instrumentos de tablero, interruptores de membrana y paneles de control.
• Telecomunicaciones:Indicadores de estado y retroiluminación de teclado en teléfonos y máquinas de fax.
• Tecnología de Pantallas:Retroiluminación plana para pantallas de cristal líquido (LCD) pequeñas y símbolos iluminados.
• Indicación de Propósito General:Estado de alimentación, indicadores de modo y luces de señal en electrónica de consumo e industrial.

8.2 Consideraciones Críticas de Diseño

• Limitación de Corriente:Una resistencia limitadora de corriente externa esabsolutamente obligatoria. La tensión directa tiene un rango y un coeficiente de temperatura negativo. Un ligero aumento en la tensión de alimentación o una caída en VF debido al calentamiento puede causar un gran aumento, potencialmente destructivo, en la corriente directa. El valor de la resistencia debe calcularse en función de la tensión de alimentación y la tensión directa máxima (VF max) del bin para garantizar que la corriente nunca exceda los 25 mA en las peores condiciones.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegurar un área de cobre de PCB adecuada o vías térmicas bajo las almohadillas del LED puede ayudar a disipar el calor, manteniendo la estabilidad de la salida de luz y la longevidad, especialmente en entornos de alta temperatura ambiente.
• Protección contra ESD:Aunque está clasificado para 2000V HBM, se deben observar las precauciones estándar de manejo de ESD durante el ensamblaje y manipulación.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Las principales ventajas de este LED SMD 19-21 en comparación con los LEDs antiguos de orificio pasante o paquetes SMD más grandes son suminiaturizaciónyidoneidad para el ensamblaje automatizado. La tecnología de chip AIGaInP ofrece alta eficiencia y buena saturación de color para la luz roja. En comparación con otras tecnologías de LED rojo, el AIGaInP generalmente proporciona una mayor intensidad luminosa y una mejor estabilidad térmica. El sistema integral de binning permite a los diseñadores seleccionar piezas con características ópticas y eléctricas estrictamente controladas, lo cual es crucial para aplicaciones que requieren una apariencia uniforme o un accionamiento de corriente preciso.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Por qué es necesaria una resistencia en serie?

R: Los LEDs son dispositivos accionados por corriente. Su característica V-I es exponencial. Sin una resistencia para limitar la corriente, cualquier pequeña variación en la tensión de alimentación o en la tensión directa del LED puede llevar a una fuga térmica y a un fallo inmediato. La resistencia establece una corriente fija basada en la Ley de Ohm.

P: ¿Puedo accionar este LED con una tensión superior a 2.3V?

R: Sí, pero solo si utiliza una resistencia en serie apropiada para reducir el exceso de tensión y limitar la corriente a 20mA (o menos). La tensión de accionamiento en sí no es el parámetro crítico; lo es la corriente resultante.

P: ¿Qué significa el color de resina "transparente al agua"?

R: El encapsulante del LED (la lente de plástico) es incoloro y transparente. Esto permite que el color verdadero de la luz emitida por el chip (rojo brillante) pase sin ningún tinte o difusión, resultando en un color saturado y vívido.

P: ¿Cómo interpreto el número de parte para hacer un pedido?

R: El número de parte 19-21/R6C-FP1Q2L/3T codifica el estilo del paquete (19-21), un código de producto (R6C) y los bins específicos para longitud de onda (FP1), intensidad luminosa (Q2) y tensión directa (L, con un número posterior). Consulte siempre la hoja de datos completa y las tablas de binning para confirmar las especificaciones exactas de la pieza pedida.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseñar un indicador de estado para un dispositivo alimentado por USB de 5V.

1. Selección de Parámetros:Elija el brillo requerido (bin Q2 para alta visibilidad) y la consistencia del color (bin FF1 o FF2).

2. Diseño del Circuito:Suponiendo una alimentación de 5V (Vcc) y usando el peor caso VF min (ej., 1.7V del bin L19) para asegurar que la corriente nunca exceda los 25mA incluso si VF es baja. Corriente objetivo (I_F) = 20 mA.

Resistencia Requerida R = (Vcc - VF) / I_F = (5V - 1.7V) / 0.020A = 165 Ohmios.

El valor estándar más cercano es 160 Ohmios o 180 Ohmios. Usando 180 Ohmios se obtiene I_F = (5-1.7)/180 ≈ 18.3 mA, lo cual es seguro y está dentro de las especificaciones.

Potencia en la resistencia P_R = I_F^2 * R = (0.0183)^2 * 180 ≈ 0.06W. Una resistencia estándar de 1/8W o 1/4W es suficiente.

3. Diseño del PCB:Coloque el LED y su resistencia limitadora de corriente cerca uno del otro. Siga la geometría de almohadilla recomendada en el dibujo de dimensiones de la hoja de datos.

4. Ensamblaje:Siga precisamente las directrices de manejo de humedad y el perfil de soldadura por reflujo.

12. Principio de Funcionamiento

Este LED opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. La región activa está compuesta de AIGaInP. Cuando se aplica una tensión de polarización directa que excede la barrera de potencial de la unión (aproximadamente 1.8V), los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación AIGaInP determina la energía del bandgap, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, rojo brillante a aproximadamente 632 nm. El encapsulante de resina epoxi transparente protege el chip, actúa como una lente para dar forma a la salida de luz (logrando el ángulo de visión de 100 grados) y proporciona estabilidad mecánica.

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LEDs SMD como el 19-21 sigue tendencias más amplias en la electrónica:miniaturización, mayor eficienciayfiabilidad mejorada. El cambio hacia materiales libres de plomo y halógenos está impulsado por regulaciones ambientales globales (RoHS, REACH). Los avances en la epitaxia de semiconductores continúan mejorando la eficacia luminosa (salida de luz por vatio eléctrico) y la consistencia de color de los sistemas AIGaInP y otros materiales. Además, la tecnología de empaquetado está evolucionando para gestionar mejor el rendimiento térmico, permitiendo corrientes de accionamiento más altas en paquetes más pequeños, y para proporcionar un control óptico más preciso. La estandarización del empaquetado (como la huella 19-21) y los formatos de cinta y carrete son críticos para permitir una fabricación automatizada de alto volumen y rentable en toda la industria electrónica.