Hoja de Datos de LED SMD 19-21 Rojo Oscuro - Dimensiones 2.0x1.25x0.8mm - Voltaje 1.75-2.35V - Potencia 60mW - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED de montaje superficial (SMD) en el tamaño de encapsulado 19-21, que emite un color rojo oscuro. Este componente está diseñado para procesos modernos de ensamblaje electrónico, ofreciendo un tamaño compacto y un rendimiento fiable para diversas aplicaciones de indicación y retroiluminación.

1.1 Ventajas Principales y Posicionamiento del Producto

La ventaja principal de este LED SMD 19-21 es su tamaño significativamente reducido en comparación con los LEDs tradicionales de tipo con patillas. Esta miniaturización permite varios beneficios clave para los diseñadores de productos:

• Tamaño de Placa Más Pequeño:Permite diseños de PCB más compactos.
• Mayor Densidad de Empaquetado:Se pueden colocar más componentes en un área determinada.
• Espacio de Almacenamiento Reducido:Los componentes más pequeños requieren menos espacio de inventario.
• Construcción Ligera:Ideal para aplicaciones portátiles y miniaturas donde el peso es un factor crítico.
• Compatibilidad:El dispositivo se suministra en cinta de 8 mm en un carrete de 7 pulgadas de diámetro, lo que lo hace totalmente compatible con el equipo automático de pick-and-place estándar utilizado en la fabricación de alto volumen.

El producto se posiciona como una solución de indicación y retroiluminación de propósito general, particularmente adecuada para aplicaciones donde el espacio y el peso son primordiales.

1.2 Mercado Objetivo y Aplicaciones

Este LED está diseñado para una amplia gama de aplicaciones electrónicas. Sus mercados objetivo clave incluyen:

• Interior Automotriz:Retroiluminación para instrumentos del tablero, interruptores y paneles de control.
• Telecomunicaciones:Indicadores de estado y retroiluminación de teclado en teléfonos, máquinas de fax y otros dispositivos de comunicación.
• Electrónica de Consumo:Retroiluminación plana para pantallas LCD, iluminación de símbolos y retroiluminación de interruptores.
• Uso General como Indicador:Cualquier aplicación que requiera una luz indicadora o de estado roja, compacta y fiable.

2. Análisis Profundo de las Especificaciones Técnicas

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los parámetros técnicos del LED. Comprender estos límites es crucial para un diseño de circuito fiable.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza la operación en o bajo estos límites y debe evitarse para una fiabilidad a largo plazo.

• Voltaje Inverso (V_R):5V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar una ruptura inmediata de la unión.
• Corriente Directa Continua (I_F):25mA. La corriente máxima en DC para operación continua.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):60mA (Ciclo de Trabajo 1/10 @ 1kHz). Este valor es solo para operación pulsada y no debe excederse ni momentáneamente en operación DC.
• Disipación de Potencia (P_d):60mW. La potencia máxima que el encapsulado puede disipar como calor, calculada como V_F* I_F.
• Descarga Electroestática (ESD) Modelo de Cuerpo Humano (HBM):2000V. Proporciona una medida de la sensibilidad del dispositivo a la electricidad estática. Son obligatorios los procedimientos de manejo ESD adecuados.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente en el que se especifica que el dispositivo debe operar.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura:
  • Soldadura por Reflujo: Pico de 260°C durante un máximo de 10 segundos.
  • Soldadura Manual: 350°C en la punta del soldador durante un máximo de 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas (Ta=25°C)

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos en condiciones de prueba estándar (25°C ambiente, I_F=5mA).

• Intensidad Luminosa (I_v):7.2 mcd (Mín) a 18.0 mcd (Máx). La salida real se clasifica (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):100 grados (Típico). Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor máximo.
• Longitud de Onda de Pico (λ_p):639 nm (Típico). La longitud de onda a la que la emisión espectral es más fuerte.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):625.5 nm (Mín) a 637.5 nm (Máx). Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, que define el color. También se clasifica.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):20 nm (Típico). El ancho del espectro de emisión a la mitad de la intensidad máxima.
• Voltaje Directo (V_F):1.75V (Mín) a 2.35V (Máx) a I_F=5mA. Este parámetro tiene una tolerancia ajustada de ±0.1V y se clasifica.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (Máx) a V_R=5V. Es crítico notar que el dispositivono está diseñado para operar en polarización inversa; esta prueba es solo para caracterización de fugas.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar un color y brillo consistentes en la producción, los LEDs se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar piezas que cumplan con requisitos específicos de la aplicación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LEDs se categorizan en cuatro lotes (K1, K2, L1, L2) según su salida de luz a 5mA.

• K1:7.2 - 9.0 mcd
• K2:9.0 - 11.5 mcd
• L1:11.5 - 14.5 mcd
• L2:14.5 - 18.0 mcd

Se aplica una tolerancia de ±11% dentro de cada lote.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El color (tono) se controla clasificando la longitud de onda dominante en tres rangos (E6, E7, E8).

• E6:625.5 - 629.5 nm
• E7:629.5 - 633.5 nm
• E8:633.5 - 637.5 nm

Se aplica una tolerancia de ±1nm dentro de cada lote.

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

Para ayudar en el diseño de regulación de corriente, especialmente en cadenas en paralelo, el voltaje directo se clasifica.

• Lote 0:1.75 - 1.95 V
• Lote 1:1.95 - 2.15 V
• Lote 2:2.15 - 2.35 V

Se aplica una tolerancia de ±0.1V dentro de cada lote.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características que son esenciales para comprender el comportamiento del LED en condiciones no estándar.

4.1 Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva muestra que la intensidad luminosa disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. Esta es una característica fundamental de las fuentes de luz semiconductoras debido a la reducción de la eficiencia cuántica interna a temperaturas más altas. Los diseñadores deben reducir la salida de luz esperada si el LED va a operar en un entorno de alta temperatura.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La relación entre la corriente (I_F) y la salida de luz es generalmente lineal a corrientes bajas, pero puede volverse sub-lineal a corrientes más altas debido al calentamiento y la caída de eficiencia. Operar por encima de la corriente recomendada no producirá aumentos proporcionales en el brillo y reducirá la vida útil.

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

Esta es la característica fundamental del diodo. La curva muestra una relación exponencial. Un pequeño cambio en el voltaje resulta en un gran cambio en la corriente, lo que destaca la necesidad crítica de un circuito limitador de corriente (por ejemplo, una resistencia en serie o un driver de corriente constante) para evitar la fuga térmica y la destrucción.

4.4 Curva de Reducción 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 debe reducirse para mantenerse dentro de los límites de disipación de potencia del dispositivo y evitar el sobrecalentamiento.

4.5 Distribución Espectral

El gráfico espectral confirma la naturaleza monocromática de este LED basado en AlGaInP, mostrando un pico de emisión estrecho centrado alrededor de 639 nm, que corresponde a un color rojo oscuro. El ancho de banda de 20 nm indica la pureza espectral.

4.6 Patrón de Radiación

El diagrama polar ilustra el ángulo de visión de 100 grados. La intensidad es más alta a 0 grados (perpendicular a la cara del LED) y disminuye simétricamente hacia los bordes, siguiendo un patrón casi Lambertiano típico de este estilo de encapsulado.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED SMD 19-21 tiene las siguientes dimensiones clave (tolerancia ±0.1 mm a menos que se especifique):

• Longitud:2.0 mm
• Ancho:1.25 mm
• Altura:0.8 mm

Se indica claramente una marca de cátodo en el encapsulado para la correcta orientación de polaridad durante el ensamblaje.

5.2 Diseño de Pads y Polaridad

La huella recomendada (patrón de soldadura) se proporciona en el dibujo de dimensiones. La identificación correcta del cátodo (normalmente marcado por un tinte verde, una muesca o una esquina biselada como se muestra) es esencial para evitar una conexión inversa durante la soldadura.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

El cumplimiento de estas directrices es crítico para garantizar la fiabilidad de la unión soldada y prevenir daños al LED.

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo (Sin Plomo)

El perfil de temperatura recomendado es crucial para aleaciones de soldadura sin plomo (SAC):

• Precalentamiento:150-200°C durante 60-120 segundos. Esto calienta gradualmente la placa para minimizar el choque térmico.
• Tiempo por Encima del Líquidus (217°C):60-150 segundos.
• Temperatura de Pico:260°C máximo.
• Tiempo Dentro de 5°C del Pico:10 segundos máximo.
• Tasa Máxima de Calentamiento:6°C/segundo.
• Tasa Máxima de Enfriamiento:3°C/segundo.
• Límite de Reflujo:El dispositivo no debe someterse a soldadura por reflujo más de dos veces.

6.2 Precauciones para Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, se debe tener extremo cuidado:

• Use un soldador con control de temperatura ajustado a un máximo de 350°C.
• Limite el tiempo de contacto a 3 segundos por terminal.
• Use un soldador con una potencia nominal de 25W o menos.
• Permita un intervalo de enfriamiento mínimo de 2 segundos entre soldar cada terminal.
• Evite aplicar estrés mecánico al cuerpo del LED durante el calentamiento.

6.3 Reparación y Rework

Se desaconseja fuertemente la reparación después de soldar. Si es absolutamente inevitable, se debe usar un soldador de doble punta especializado para calentar ambos terminales simultáneamente, permitiendo levantar el componente sin torcerlo. El potencial de daño es alto, y las características del LED deben verificarse después de cualquier reparación.

7. Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Este componente es sensible a la humedad. Un manejo inadecuado puede provocar "popcorning" (agrietamiento del encapsulado) durante el reflujo debido a la rápida expansión del vapor.

7.1 Condiciones de Almacenamiento

• No abra la bolsa de barrera contra la humedad hasta que los componentes estén listos para usar.
• Después de abrir: Almacene a ≤30°C y ≤60% de Humedad Relativa (HR).
• Vida Útil en Planta:Use dentro de las 168 horas (7 días) posteriores a abrir la bolsa.
• Si no se usa dentro de este tiempo, selle de nuevo con desecante o vuelva a hornear.

7.2 Instrucciones de Horneado

Si el indicador de desecante ha cambiado de color o se ha excedido la vida útil en planta, hornee los componentes antes de usar para eliminar la humedad absorbida.

• Temperatura:60°C ±5°C
• Duración:24 horas
• Nota:Asegúrese de que la temperatura de horneado no exceda la temperatura máxima de almacenamiento (90°C).

8. Información de Empaquetado y Pedido

8.1 Especificaciones de Empaquetado

• Cinta Portadora:Ancho de 8 mm.
• Tamaño del Carrete:Diámetro de 7 pulgadas.
• Cantidad por Carrete:3000 piezas.
• Empaquetado:Los componentes se sellan en una bolsa de aluminio a prueba de humedad con desecante y una tarjeta indicadora de humedad.

8.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene información crítica para la trazabilidad e identificación:

• CPN:Número de Parte del Cliente (si se asigna).
• P/N:Número de Parte del Fabricante (ej., 19-21/R7C-AK1L2BY/3T).
• QTY:Cantidad de empaque en el carrete.
• CAT:Código de lote de Intensidad Luminosa (ej., K1, L2).
• HUE:Código de lote de Longitud de Onda Dominante/Cromaticidad (ej., E6, E7).
• REF:Código de lote de Voltaje Directo (ej., 0, 1, 2).
• LOT No:Número de lote de fabricación para trazabilidad.

9. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

9.1 La Limitación de Corriente es Obligatoria

Esta es la regla de diseño más importante. El LED debe ser impulsado con una corriente constante o tener una resistencia en serie calculada en base al voltaje de alimentación (V_supply), el voltaje directo del LED (V_Fde su lote), y la corriente deseada (I_F≤ 25mA). La fórmula para la resistencia es: R = (V_supply- V_F) / I_F. Sin esto, un pequeño aumento en el voltaje de alimentación causará un gran aumento, potencialmente destructivo, en la corriente.

9.2 Gestión Térmica

Aunque el encapsulado es pequeño, la disipación de potencia (hasta 60mW) genera calor. Asegure un área de cobre de PCB adecuada (pads de alivio térmico) alrededor de los pads de soldadura para ayudar a disipar el calor, especialmente si opera cerca de la corriente máxima o en altas temperaturas ambiente. Consulte la curva de reducción.

9.3 Protección contra ESD

Con una clasificación ESD HBM de 2000V, este dispositivo tiene una sensibilidad moderada. Implemente protección ESD en las líneas de entrada si están expuestas al contacto del usuario, y siempre siga los procedimientos estándar de manejo seguro contra ESD durante el ensamblaje y la creación de prototipos.

10. Comparación y Diferenciación Técnica

El encapsulado 19-21 ofrece un equilibrio específico entre tamaño y rendimiento.

• vs. LEDs SMD más grandes (ej., 3528):El 19-21 es significativamente más pequeño, ahorrando espacio en la placa, pero típicamente tiene clasificaciones de corriente máxima y salida de luz más bajas.
• vs. LEDs SMD más pequeños (ej., 0402):El 19-21 es más fácil de manejar y soldar manualmente, ofrece mayor capacidad de manejo de potencia y, a menudo, tiene un ángulo de visión más amplio.
• vs. LEDs de Agujero Pasante:El formato SMD elimina la necesidad de agujeros perforados, permite el ensamblaje automatizado, reduce el peso y permite una densidad de componentes mucho mayor en el PCB.
• Tecnología AlGaInP:Este sistema de materiales es conocido por su alta eficiencia en el rango de colores rojo/naranja/ámbar, ofreciendo un buen brillo y estabilidad de color en comparación con tecnologías más antiguas.

11. Preguntas Frecuentes (FAQ)

11.1 ¿Puedo alimentar este LED directamente desde una fuente de 3.3V o 5V?

No.Debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie. Por ejemplo, con una fuente de 5V y un LED con una V_Fde 2.0V a 20mA: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. Se requiere una resistencia de 150Ω.

11.2 ¿Por qué la intensidad luminosa se especifica a 5mA en lugar del máximo de 25mA?

5mA es una condición de prueba estándar que permite una comparación consistente entre diferentes modelos y lotes de LEDs. Puede operarlo a corrientes más altas (hasta 25mA) para un mayor brillo, pero debe consultar la curva "Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa" y asegurarse de no exceder los límites térmicos.

11.3 ¿Qué significan los códigos de lote (ej., K1, E7, 1) para mi diseño?

Si su aplicación requiere un brillo consistente entre múltiples LEDs, debe especificar un lote de intensidad luminosa ajustado (ej., solo L1). Si la consistencia del color es crítica, especifique un lote de longitud de onda ajustado (ej., solo E7). Para diseños donde los LEDs están conectados en paralelo, especificar un lote de voltaje directo ajustado (ej., solo 1) ayuda a garantizar que el reparto de corriente sea más uniforme.

11.4 La hoja de datos dice "no diseñado para operación inversa". ¿Qué significa esto?

Significa que el LEDnuncadebe operarse intencionalmente con el cátodo a un voltaje más alto que el ánodo. La clasificación de voltaje inverso de 5V es una clasificaciónmáxima de supervivenciapara eventos transitorios accidentales, no una condición de operación. Es probable que ocurra un daño permanente si se aplica voltaje inverso durante la operación normal.

12. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario:Diseñar un interruptor automotriz compacto con retroiluminación roja.

1. Selección del Componente:Se elige el LED 19-21 Rojo Oscuro por su pequeño tamaño, brillo adecuado y compatibilidad con el ensamblaje automatizado.
2. Diseño del Circuito:Se utiliza el sistema de 12V del vehículo. Se calcula una resistencia en serie. Suponiendo un lote de voltaje directo de 2.0V y una corriente deseada de 15mA para un brillo adecuado y larga vida: R = (12V - 2.0V) / 0.015A ≈ 667 Ω. Se selecciona una resistencia estándar de 680 Ω, 1/8W.
3. Diseño del PCB:La huella compacta del 19-21 se coloca debajo de la cúpula del interruptor. Se añade una pequeña cantidad de cobre extra a los pads de soldadura para disipación de calor.
4. Fabricación:Se solicitan LEDs del lote L1 (para brillo consistente) y E7 (para color consistente) en carretes de 7 pulgadas para pick-and-place automatizado.
5. Ensamblaje:El carrete sellado se usa dentro de su vida útil en planta de 7 días. El PCB se somete a una sola pasada de reflujo utilizando el perfil sin plomo especificado.
6. Resultado:Una retroiluminación de interruptor fiable, uniformemente iluminada y con una larga vida operativa.

13. Introducción al Principio Tecnológico

Este LED se basa en material semiconductor de AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio) crecido sobre un sustrato. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones y huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan. En un semiconductor de banda prohibida directa como el AlGaInP, esta recombinación libera energía principalmente en forma de fotones (luz). La proporción específica de aluminio, galio e indio en la red cristalina determina la energía de la banda prohibida, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, rojo oscuro (~639 nm). La lente de resina transparente encapsula el chip y moldea la luz emitida en el ángulo de visión especificado de 100 grados.

Terminología de especificaciones LED

Explicación completa de términos técnicos LED