Hoja de Datos del LED SMD 19-217/R6C-P1Q2/3T - Rojo Brillante - 20mA - 2.0V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 19-217 es un LED de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones de indicación general y retroiluminación. Utiliza un chip de AlGaInP para producir una salida de luz roja brillante. Su compacto encapsulado SMD ofrece ventajas significativas en el diseño electrónico moderno, incluyendo la reducción del espacio en la placa, una mayor densidad de componentes y la miniaturización general del equipo final. El dispositivo cumple con los principales estándares ambientales y de seguridad, incluidos RoHS, REACH y los requisitos libres de halógenos.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las principales ventajas de este LED derivan de su factor de forma SMD miniaturizado. En comparación con los LED tradicionales con pines, permite diseños de placas de circuito impreso (PCB) más pequeños, reduce los requisitos de espacio de almacenamiento y aligera los productos finales. Esto lo hace especialmente adecuado para aplicaciones donde el espacio y el peso son limitaciones críticas. El dispositivo está dirigido a una amplia gama de mercados, incluidos la electrónica de consumo, equipos de telecomunicaciones (por ejemplo, teléfonos, faxes), retroiluminación de cuadros de mandos y conmutadores automotrices, y aplicaciones de indicación general donde se necesita una fuente de luz roja compacta y fiable.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los principales parámetros eléctricos, ópticos y térmicos definidos en la hoja de datos. Comprender estos límites y valores típicos es crucial para un diseño de circuito fiable.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los Valores Máximos Absolutos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estas no son condiciones de funcionamiento.

• Tensión Inversa (VR): 5V- Aplicar una tensión de polarización inversa superior a 5V puede causar la ruptura de la unión.
• Corriente Directa (IF): 25mA- La máxima corriente continua DC que puede pasar a través del LED.
• Corriente Directa de Pico (IFP): 60mA- Un límite de corriente pulsada (ciclo de trabajo 1/10, 1kHz) para destellos breves y de alta intensidad. Exceder la corriente continua nominal sin el pulso adecuado provocará un sobrecalentamiento.
• Disipación de Potencia (Pd): 60mW- La máxima potencia que el encapsulado puede disipar en forma de calor, calculada como Tensión Directa (VF) * Corriente Directa (IF).
• ESD (HBM): 2000V- El LED tiene una clasificación de descarga electrostática del modelo de cuerpo humano de 2kV. Son necesarias precauciones de manejo ESD adecuadas durante el montaje.
• Temperatura de Funcionamiento y Almacenamiento: -40°C a +85°C / -40°C a +90°C- Especifica el rango ambiental completo para uso y almacenamiento sin funcionamiento.
• Temperatura de Soldadura:El dispositivo puede soportar la soldadura por reflujo con una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos, o la soldadura manual a 350°C durante un máximo de 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden en una condición de prueba estándar de Ta=25°C e IF=20mA, a menos que se especifique lo contrario. Definen el rendimiento típico del LED.

• Intensidad Luminosa (Iv): 45.0 - 112 mcd (Típ. no especificado)- La cantidad de luz visible emitida. El amplio rango indica que se utiliza un sistema de clasificación por bins (ver Sección 3). La corriente de prueba es de 20mA.
• Ángulo de Visión (2θ1/2): 120° (Típico)- El ángulo en el que la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad a 0° (en el eje). Este es un ángulo de visión muy amplio, adecuado para aplicaciones que requieren una amplia visibilidad.
• Longitud de Onda de Pico (λp): 632 nm (Típico)- La longitud de onda a la que la potencia de salida óptica es máxima. Para los LED rojos de AlGaInP, esto suele caer en la región del naranja-rojo al rojo.
• Longitud de Onda Dominante (λd): 624 nm (Típico)- La longitud de onda única percibida por el ojo humano que coincide con el color de la luz del LED. Suele ser ligeramente más corta que la longitud de onda de pico para los LED rojos.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ): 20 nm (Típico)- El ancho del espectro emitido a la mitad de la potencia máxima (FWHM). Un valor de 20nm indica un color relativamente puro.
• Tensión Directa (VF): 1.7V - 2.4V (Típ. 2.0V)- La caída de tensión a través del LED cuando se alimenta a 20mA. Los diseñadores deben usar esto para calcular el valor de la resistencia limitadora de corriente requerida. El valor típico de 2.0V es un parámetro de diseño clave.
• Corriente Inversa (IR): 10 μA Máx.- La pequeña corriente de fuga que fluye cuando se aplica la tensión inversa especificada (5V).

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos describe un sistema de clasificación por bins de intensidad luminosa para garantizar la consistencia en el brillo para aplicaciones de producción. El código específico del dispositivo "P1Q2" en el número de pieza se refiere a su bin.

• Código de Bin P1:Intensidad Luminosa de 45.0 mcd a 57.0 mcd.
• Código de Bin P2:Intensidad Luminosa de 57.0 mcd a 72.0 mcd.
• Código de Bin Q1:Intensidad Luminosa de 72.0 mcd a 90.0 mcd.
• Código de Bin Q2:Intensidad Luminosa de 90.0 mcd a 112 mcd.

El sufijo del número de pieza "P1Q2/3T" indica que este dispositivo específico pertenece al bin Q2 para intensidad luminosa. Los diseñadores pueden seleccionar el bin apropiado según el nivel de brillo requerido para su aplicación. La hoja de datos también señala una tolerancia general de ±11% en la intensidad luminosa dentro de un bin.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien el PDF hace referencia a "Curvas Típicas de Características Electro-Ópticas", los gráficos específicos no se proporcionan en el texto. Basándose en el comportamiento estándar de los LED, estas curvas incluirían típicamente:

• Curva IV (Corriente vs. Tensión):Muestra la relación exponencial entre la tensión directa y la corriente directa. La tensión de "rodilla" está alrededor del VF típico de 2.0V. Esta curva es esencial para diseñar el circuito de excitación.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, típicamente en una relación casi lineal dentro del rango de funcionamiento, antes de que la eficiencia disminuya a corrientes muy altas debido al calentamiento.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Muestra la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de la unión. Para la mayoría de los LED, la salida disminuye a medida que aumenta la temperatura.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, que muestra el pico en ~632nm y el ancho de banda de ~20nm.

Los diseñadores deben consultar la hoja de datos gráfica completa del fabricante para estas curvas detalladas y así optimizar el rendimiento en diferentes temperaturas y condiciones de excitación.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED está alojado en un encapsulado SMD estándar. El dibujo en la hoja de datos proporciona dimensiones críticas, incluida la longitud, anchura y altura del cuerpo, y la ubicación de los terminales de cátodo/ánodo. El cátodo se identifica típicamente por un marcador visual como una muesca, un punto verde o una esquina truncada en el encapsulado. La tolerancia dimensional es generalmente de ±0.1mm a menos que se indique lo contrario. Es necesario un diseño preciso de la huella para un correcto montaje automático pick-and-place y soldadura.

5.2 Identificación de Polaridad

La polaridad correcta es esencial para el funcionamiento del LED. El diagrama del encapsulado en la hoja de datos indicará claramente el terminal del cátodo (negativo). Montar el LED en polarización inversa evitará que se encienda y, si se excede la tensión inversa nominal, puede dañar el dispositivo.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

El manejo adecuado es fundamental para mantener la fiabilidad. La hoja de datos proporciona instrucciones detalladas.

6.1 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LED se empaquetan en una bolsa resistente a la humedad con desecante. La bolsa no debe abrirse hasta que los componentes estén listos para su uso. Si la bolsa se abre y los componentes no se usan inmediatamente, tienen una "vida útil en planta" de 1 año en condiciones controladas (≤30°C, ≤60% HR). Si se excede esto o si el indicador de desecante cambia de color, se requiere un tratamiento de horneado (60±5°C durante 24 horas) antes de la soldadura por reflujo para evitar daños por "efecto palomita" debido a la vaporización de la humedad.

6.2 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se especifica un perfil de reflujo sin plomo:

• Precalentamiento:150-200°C durante 60-120 segundos.
• Tiempo por Encima del Líquidus (217°C):60-150 segundos.
• Temperatura Máxima:260°C máximo, mantenida no más de 10 segundos.
• Tasa de Calentamiento:Máximo 6°C/segundo.
• Tasa de Enfriamiento:Máximo 3°C/segundo.

La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces. La PCB no debe deformarse ni sufrir tensiones durante o después de la soldadura.

6.3 Soldadura Manual y Rework

Si es necesaria la soldadura manual, la temperatura de la punta del soldador debe estar por debajo de 350°C, aplicada durante no más de 3 segundos por terminal. Se recomienda un soldador de baja potencia (≤25W). Se debe permitir un intervalo de enfriamiento de al menos 2 segundos entre la soldadura de cada terminal. Se desaconseja encarecidamente el rework, pero si es inevitable, se debe usar un soldador de doble punta especializado para calentar ambos terminales simultáneamente y evitar tensiones mecánicas en las soldaduras.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificación del Embalaje

Los LED se suministran en cinta portadora estampada de 8 mm de ancho, estándar de la industria, enrollada en un carrete de 7 pulgadas de diámetro. Cada carrete contiene 3000 piezas. Las dimensiones del carrete, la cinta y la cinta de cubierta se proporcionan en la hoja de datos para garantizar la compatibilidad con el equipo de montaje automático.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene varios campos clave:

• P/N:Número de Producto (por ejemplo, 19-217/R6C-P1Q2/3T).
• QTY:Cantidad de Empaque (3000 pcs).
• CAT:Rango de Intensidad Luminosa (por ejemplo, Q2).
• 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. Sugerencias para el Diseño de Aplicaciones

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El método de excitación más común es una simple resistencia en serie. El valor de la resistencia (R) se calcula usando la Ley de Ohm: R = (Vsupply - VF) / IF. Por ejemplo, con una fuente de alimentación de 5V, un VF típico de 2.0V y un IF deseado de 20mA: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. La potencia nominal de la resistencia debe ser al menos (Vsupply - VF) * IF = 0.06W; una resistencia de 1/8W o 1/10W es suficiente. Esta resistencia esobligatoriapara evitar la sobrecorriente, ya que la característica IV exponencial del LED significa que un pequeño aumento de tensión provoca una gran subida de corriente que puede destruir instantáneamente el dispositivo.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Excitación por Corriente:Siempre excitar con una corriente constante o una fuente de tensión con una resistencia en serie. Nunca conectar directamente a una fuente de tensión.
• Gestión Térmica:Aunque el encapsulado es pequeño, asegurar un área de cobre adecuada en la PCB alrededor de las almohadillas térmicas (si las hay) o una ventilación general de la placa ayuda a mantener una temperatura de unión más baja, preservando la salida de luz y la longevidad.
• Protección ESD:Implementar protección ESD en las líneas de entrada si el LED está en una ubicación accesible para el usuario, y seguir procedimientos de manejo seguros contra ESD durante el montaje.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La diferenciación principal del 19-217 radica en su combinación de un ángulo de visión muy amplio de 120 grados y su punto de color rojo brillante específico (λd ~624nm) del sistema de material AlGaInP. En comparación con tecnologías más antiguas o LED de ángulo más estrecho, proporciona una visibilidad fuera del eje más uniforme, lo que es ventajoso para indicadores de panel y retroiluminación donde el espectador puede no estar directamente frente al dispositivo. Su cumplimiento de los estándares ambientales modernos (RoHS, Libre de Halógenos) también es un requisito clave para la mayoría de la fabricación electrónica contemporánea.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Puedo excitar este LED a 30mA para obtener más brillo?

R: No. El Valor Máximo Absoluto para la corriente directa continua es de 25mA. Exceder esta especificación conlleva el riesgo de sobrecalentamiento y fallo prematuro. Para un mayor brillo, seleccione un LED de un bin de mayor intensidad luminosa (por ejemplo, Q2) o un producto diferente clasificado para mayor corriente.

P: La hoja de datos muestra un VF típico de 2.0V, pero mi circuito mide 2.2V. ¿Es esto normal?

R: Sí. La Tensión Directa tiene un rango especificado de 1.7V a 2.4V. Un valor de 2.2V está muy dentro del límite máximo y es normal debido a las variaciones de fabricación. Su cálculo de la resistencia limitadora de corriente debe usar el VF máximo (2.4V) para garantizar que la corriente nunca exceda los 25mA en las peores condiciones.

P: ¿Necesito hornear los LED si la bolsa ha estado abierta durante una semana?

R: Depende del entorno de almacenamiento. Si se almacenaron en un entorno controlado que cumple las condiciones de vida útil en planta (≤30°C, ≤60% HR), puede que no sea necesario hornear. Sin embargo, si las condiciones de almacenamiento son desconocidas o húmedas, realizar el horneado recomendado (60°C durante 24 horas) es una práctica segura para prevenir defectos de soldadura.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando un panel de indicadores de estado con múltiples LED rojos.

Un diseñador está creando un panel de control que requiere 10 indicadores de estado rojos uniformes. Selecciona el LED 19-217 del bin Q2 para un brillo consistente. El panel se alimenta con un riel de 3.3V. Usando el VF máximo de 2.4V para garantizar un funcionamiento seguro en todas las condiciones, calcula la resistencia en serie: R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 Ω. El valor estándar más cercano es 47 Ω. La corriente real con un VF típico de 2.0V sería ~27.7mA, que está ligeramente por encima del máximo absoluto. Por lo tanto, para mantenerse dentro del límite de 25mA en todas las condiciones, deberían usar una resistencia mayor. Recalculando con un objetivo de 20mA al VF máximo: R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 Ω. Con VF típico (2.0V), la corriente sería (3.3V-2.0V)/47Ω = 27.7mA, que es demasiado alta. Un enfoque mejor es diseñar para el caso típico pero verificar la corriente máxima: Elegir R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 Ω (usar 68 Ω). Corriente máxima en VF_mín (1.7V) = (3.3V-1.7V)/68Ω = 23.5mA (seguro). Este caso destaca la importancia de considerar el rango completo de VF en el cálculo de la resistencia.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de la electroluminiscencia. Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n, 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 (electrones y huecos) se recombinan, liberan energía. En un LED de AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio) como el 19-217, esta energía se libera principalmente como fotones (luz) en la parte roja del espectro visible. Las longitudes de onda específicas (pico a 632nm, dominante a 624nm) están determinadas por la energía precisa del bandgap del material semiconductor, que se diseña durante el proceso de crecimiento del cristal. El amplio ángulo de visión de 120 grados se logra a través de la forma y el material de la lente de epoxi que encapsula el chip semiconductor.

13. Tendencias y Evolución Tecnológica

La tendencia en los LED indicadores SMD continúa hacia una mayor eficiencia, tamaños de encapsulado más pequeños y una fiabilidad mejorada. Si bien el 19-217 utiliza una tecnología AlGaInP probada para el rojo, nuevos materiales y diseños de chips pueden ofrecer una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio eléctrico). También hay un creciente énfasis en tolerancias de clasificación más estrictas tanto para el color como para la intensidad para satisfacer las demandas de aplicaciones que requieren una alta uniformidad, como pantallas a todo color y grupos de iluminación automotriz. Además, el impulso hacia la miniaturización persiste, empujando encapsulados más pequeños que la huella tradicional de 2.0mm x 1.25mm. Los estándares de cumplimiento ambiental (Libre de Halógenos, REACH) destacados en esta hoja de datos son ahora requisitos básicos para prácticamente todos los componentes electrónicos vendidos globalmente.