Especificación del LED SMD 15-215/G7C-BN1P2B/2T - Amarillo Verde Brillante - 20mA - 2.35V Máx. - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 15-215/G7C-BN1P2B/2T es un LED de montaje superficial (SMD) que utiliza un chip semiconductor de AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio) para emitir una luz Amarillo Verde Brillante. Este LED se caracteriza por su tamaño compacto, lo que facilita diseños de placas de circuito impreso (PCB) más pequeños, una mayor densidad de componentes y, en última instancia, permite el desarrollo de equipos electrónicos más miniaturizados. Su construcción ligera mejora aún más su idoneidad para aplicaciones donde el espacio y el peso son limitaciones críticas.

El dispositivo se suministra en cinta de 8 mm enrollada en un carrete de 7 pulgadas de diámetro, siendo totalmente compatible con equipos estándar de montaje automático pick-and-place. Está diseñado para ser utilizado en procesos de soldadura por reflujo tanto infrarroja como de fase de vapor. El producto cumple con normativas medioambientales y de seguridad clave: está libre de plomo (Pb-free), cumple con la directiva RoHS de la UE, los reglamentos REACH de la UE y satisface los estándares libres de halógenos (Bromo <900 ppm, Cloro <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los valores máximos absolutos definen los límites más allá de los cuales puede producirse 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 máxima (IF) es de 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 de -40°C a +90°C. Para la soldadura, puede soportar soldadura por reflujo a 260°C durante 10 segundos o soldadura manual a 350°C durante un máximo de 3 segundos.

2.2 Características Electro-Ópticas

El rendimiento principal se define bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C, IF=20mA). La intensidad luminosa (Iv) tiene un rango típico. El dispositivo presenta un amplio ángulo de visión (2θ1/2) de aproximadamente 140 grados. La longitud de onda de pico (λp) es de alrededor de 575 nm, con una longitud de onda dominante (λd) que va de 567.5 nm a 575.5 nm. El ancho de banda espectral (Δλ) es típicamente de 20 nm. La tensión directa (VF) oscila entre 1.75V y 2.35V. La corriente inversa (IR) es un máximo de 10 μA cuando se aplica una tensión inversa (VR) de 5V. Es crucial tener en cuenta que el dispositivo no está diseñado para operar bajo polarización inversa; la especificación VR es únicamente para probar el parámetro IR.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción, los LED se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan criterios de rendimiento específicos para su aplicación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La intensidad luminosa se categoriza en cuatro lotes (N1, N2, P1, P2) medidos a IF=20mA. Los lotes definen valores mínimos y máximos para garantizar un cierto nivel de brillo. Los diseñadores deben tener en cuenta una tolerancia adicional de ±11% en la intensidad luminosa dentro de un lote.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El color, definido por la longitud de onda dominante, se clasifica en cuatro lotes (C15, C16, C17, C18), cada uno cubriendo un rango de 2 nm desde 567.5 nm hasta 575.5 nm. Se aplica una tolerancia de ±1 nm a la longitud de onda dominante dentro de un lote.

3.3 Clasificación por Tensión Directa

La tensión directa se agrupa en tres lotes (0, 1, 2), cada uno abarcando un rango de 0.2V desde 1.75V hasta 2.35V. Se aplica una tolerancia de ±0.1V a la tensión directa dentro de un lote. Esta clasificación es crítica para diseñar circuitos de excitación de corriente consistentes, especialmente cuando varios LED se conectan en paralelo.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características que ilustran el comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables. Lacurva de Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directamuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, típicamente de forma sub-lineal a corrientes más altas debido al calentamiento y la caída de eficiencia. LaCurva de Reducción de Corriente Directaes esencial para la gestión térmica; indica que la corriente directa máxima permitida debe reducirse a medida que la temperatura ambiente aumenta por encima de 25°C para evitar superar los límites máximos de temperatura de unión y disipación de potencia. Elgráfico de Distribución Espectralrepresenta la potencia radiante relativa en función de la longitud de onda, centrada alrededor de 575 nm con el ancho de banda característico de 20 nm. LaCurva Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V)demuestra la relación exponencial típica de un diodo; un pequeño aumento en la tensión conduce a un gran aumento en la corriente, subrayando la necesidad de un circuito limitador de corriente. ElDiagrama de Radiación(gráfico polar) representa visualmente la distribución espacial de la intensidad de la luz, confirmando el ángulo de visión de 140 grados.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El plano del encapsulado proporciona dimensiones críticas para el diseño de la huella en el PCB. Las medidas clave incluyen la longitud y anchura totales, el tamaño y posición de las almohadillas de soldadura, y la altura del componente. Las tolerancias son típicamente de ±0.1 mm a menos que se especifique lo contrario. La polaridad se indica en el propio dispositivo, que debe alinearse correctamente con la marca de polaridad correspondiente en la huella del PCB para garantizar un funcionamiento adecuado.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

El manejo y soldadura adecuados son vitales para la fiabilidad. El dispositivo se suministra en un embalaje sensible a la humedad. La bolsa no debe abrirse hasta que los componentes estén listos para su uso. Una vez abierta, los LED deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% de humedad relativa y utilizarse dentro de las 168 horas (7 días). Si se supera este tiempo o el indicador de desecante muestra saturación, se requiere un tratamiento de secado a 60±5°C durante 24 horas antes de su uso.

Para la soldadura por reflujo libre de plomo, se debe seguir un perfil de temperatura específico: precalentamiento entre 150-200°C durante 60-120 segundos, un tiempo por encima del líquido (217°C) de 60-150 segundos, una temperatura máxima que no exceda los 260°C mantenida durante un máximo de 10 segundos, y tasas de enfriamiento controladas. La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces. Durante la soldadura manual, la temperatura de la punta del soldador debe estar por debajo de 350°C, el tiempo de contacto por terminal no debe exceder los 3 segundos, y debe dejarse un intervalo adecuado entre la soldadura de cada terminal. Se desaconseja la reparación después de la soldadura inicial, pero si es inevitable, debe utilizarse un soldador de doble punta especializado para calentar ambos terminales simultáneamente y evitar tensiones mecánicas.

7. Información de Embalaje y Pedido

Los LED se entregan en un sistema de embalaje resistente a la humedad. Se cargan en una cinta portadora, que luego se enrolla en un carrete de 7 pulgadas. Cada carrete contiene 2000 piezas. El carrete, junto con el desecante, se sella dentro de una bolsa de aluminio a prueba de humedad. La etiqueta de la bolsa contiene información esencial para la trazabilidad e identificación, incluyendo el número de producto, la cantidad y los códigos específicos de lote para intensidad luminosa (CAT), longitud de onda dominante (HUE) y tensión directa (REF).

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

El color Amarillo Verde Brillante y el formato SMD hacen que este LED sea adecuado para varios roles de indicación e iluminación de fondo. Las aplicaciones principales incluyen retroiluminación para cuadros de instrumentos e interruptores de membrana, indicadores de estado e iluminación de fondo de teclados en dispositivos de telecomunicaciones como teléfonos y máquinas de fax, e iluminación de fondo plana para paneles LCD pequeños, interruptores y símbolos. Su naturaleza de propósito general también permite su uso en electrónica de consumo, controles industriales y dispositivos portátiles.

8.2 Consideraciones de Diseño

Excitación de Corriente:Una resistencia limitadora de corriente externa es obligatoria. La característica exponencial I-V significa que incluso una pequeña variación en la tensión de alimentación puede causar un cambio grande, potencialmente destructivo, en la corriente directa. El valor de la resistencia debe calcularse en función de la tensión de alimentación, la tensión directa del LED (considerando el lote y la tolerancia) y la corriente de operación deseada (sin exceder los 25 mA continuos).
Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, un diseño adecuado del PCB es importante. Asegure un área de cobre suficiente alrededor de las almohadillas de soldadura para actuar como disipador de calor, especialmente si opera a altas temperaturas ambientales o cerca de la corriente máxima. Adhiérase a la curva de reducción de corriente.
Protección contra ESD:Aunque está clasificado para 2000V HBM, deben observarse las precauciones estándar contra ESD durante el manejo y montaje.

9. Comparativa y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED tradicionales con patillas, este tipo SMD ofrece ventajas significativas en tamaño, peso e idoneidad para el montaje automatizado, lo que conduce a menores costos de fabricación generales. Dentro del panorama de los LED SMD, el uso del material AlGaInP para la emisión amarillo-verde suele ofrecer una mayor eficiencia luminosa y una mejor saturación de color que tecnologías más antiguas como el GaP. El amplio ángulo de visión de 140 grados es una característica clave para aplicaciones que requieren una amplia visibilidad, a diferencia de los LED de ángulo estrecho utilizados para iluminación focalizada. Su cumplimiento de los estándares medioambientales modernos (RoHS, Libre de Halógenos) es un requisito básico para la mayoría de los productos electrónicos contemporáneos.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Qué valor de resistencia debo usar con una fuente de alimentación de 5V?
R: Debe usar la tensión directa máxima del lote (por ejemplo, 2.35V del Lote 2) y la corriente deseada (por ejemplo, 20mA). Usando la Ley de Ohm: R = (Valimentación - Vf) / If = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 Ohmios. Una resistencia estándar de 130 o 150 Ohmios sería apropiada, asegurando que la corriente no exceda los 25 mA incluso al Vf mínimo.

P: ¿Puedo excitar este LED sin una resistencia limitadora usando una fuente de tensión constante?
R: No. Esto casi con certeza destruirá el LED debido al flujo de corriente no controlado resultante de la característica exponencial I-V del diodo.

P: ¿Cómo afecta la temperatura al brillo?
R: La intensidad luminosa típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. La curva de reducción refleja esto indirectamente al requerir corrientes más bajas a altas temperaturas ambientales para evitar el sobrecalentamiento, lo que reduciría aún más la eficiencia y la vida útil.

P: ¿Cuál es la diferencia entre longitud de onda de pico y longitud de onda dominante?
R: La longitud de onda de pico (λp) es la longitud de onda a la que la distribución espectral de potencia es máxima. La longitud de onda dominante (λd) es la longitud de onda única de la luz monocromática que coincide con el color percibido del LED. Para un emisor de banda estrecha como este, a menudo están cerca, pero λd es más relevante para la especificación del color.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un panel indicador de estado con múltiples LED.Un diseñador está creando un panel de control con 10 indicadores de estado amarillo-verde. Para garantizar un brillo uniforme, debe especificar LED del mismo lote de intensidad luminosa (por ejemplo, todos P1). Para garantizar una apariencia de color consistente, debe especificar LED del mismo lote de longitud de onda dominante (por ejemplo, todos C17). Para simplificar el circuito de excitación y garantizar una distribución uniforme de la corriente si los LED se colocan en paralelo, se recomienda encarecidamente especificar LED del mismo lote de tensión directa (por ejemplo, todos 1). El circuito de excitación consistiría en un regulador de tensión (por ejemplo, 5V) y una única resistencia limitadora de corriente para cada LED (o un CI controlador de LED dedicado para un mejor control y capacidad de atenuación). El diseño del PCB agruparía los LED pero proporcionaría suficiente área de cobre para la disipación de calor, especialmente si van a estar iluminados simultáneamente durante períodos prolongados.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este LED opera según el principio de electroluminiscencia en una unión p-n semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa, los electrones de la región de AlGaInP tipo n se inyectan a través de la unión hacia la región tipo p, y los huecos se inyectan en la dirección opuesta. Estos portadores de carga se recombinan en la región activa cerca de la unión. En un semiconductor de banda prohibida directa como el AlGaInP, esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de los átomos de Aluminio, Galio, Indio y Fósforo determina la energía de la banda prohibida, que dicta directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, Amarillo Verde Brillante (~575 nm). La resina epoxi del encapsulado sirve para proteger el chip semiconductor, dar forma al haz de salida de luz (creando el ángulo de visión de 140 grados) y proporcionar estabilidad mecánica.

13. Tendencias de Desarrollo

La tendencia general en los LED SMD como este continúa hacia una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio eléctrico), una mejor consistencia de color y tolerancias de clasificación más estrictas, y una mayor fiabilidad en condiciones ambientales adversas. El encapsulado está evolucionando para permitir huellas aún más pequeñas y perfiles más bajos manteniendo o mejorando el rendimiento térmico. También hay un fuerte impulso hacia la capacidad de sintonización de espectro completo y los LED inteligentes y direccionables integrados con circuitos de control. La ciencia de materiales subyacente para los LED de AlGaInP es madura, pero la investigación en curso se centra en optimizar la eficiencia a densidades de corriente más altas y mejorar la longevidad. El énfasis en el cumplimiento medioambiental (libre de halógenos, RoHS) es ahora estándar y seguirá siendo un requisito básico para todos los componentes electrónicos.