Hoja de Datos del LED SMD 19-22/R6GHC-C02/2T - 2.0x1.6x0.8mm - Rojo/Verde - 5mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 19-22/R6GHC-C02/2T es un LED de montaje superficial (SMD) compacto, diseñado para ensamblajes electrónicos de alta densidad. Este componente integra dos tecnologías de chip LED distintas en un solo encapsulado: un chip de AlGaInP para emisión roja brillante (designado R6) y un chip de InGaN para emisión verde brillante (designado GH). Esta configuración multicolor ofrece flexibilidad de diseño en una huella mínima.

La ventaja principal de este LED es su tamaño significativamente reducido en comparación con los componentes tradicionales con pines. Esta miniaturización permite diseños de placa de circuito impreso (PCB) más pequeños, mayor densidad de empaquetado de componentes, menores requisitos de almacenamiento y, en última instancia, contribuye al desarrollo de equipos finales más compactos. Su construcción ligera lo convierte además en una opción ideal para aplicaciones miniaturizadas y portátiles donde el espacio y el peso son limitaciones críticas.

El dispositivo se suministra en cinta estándar de 8 mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, garantizando compatibilidad con equipos automáticos de montaje pick-and-place de alta velocidad. Está formulado para ser libre de plomo y cumplir con regulaciones ambientales clave como RoHS, REACH de la UE y estándares libres de halógenos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Operar el dispositivo más allá de estos límites puede causar daños permanentes. Todas las clasificaciones se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Voltaje Inverso (VR):5 V (máximo). El dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa; esta clasificación es principalmente para probar la corriente de fuga inversa (IR).
• Corriente Directa Continua (IF):25 mA para ambos chips, R6 (rojo) y GH (verde).
• Corriente Directa Pico (IFP):Aplicada bajo un ciclo de trabajo de 1/10 a 1 kHz. El chip R6 puede manejar 60 mA, mientras que el chip GH está clasificado para 100 mA. Este parámetro es crucial para aplicaciones de operación pulsada.
• Disipación de Potencia (Pd):La disipación de potencia máxima permitida es de 60 mW para el chip R6 y 95 mW para el chip GH. Este es un parámetro crítico para la gestión térmica.
• Descarga Electroestática (ESD) Modelo Cuerpo Humano (HBM):El chip R6 ofrece una robusta protección ESD de hasta 2000V, mientras que el chip GH es más sensible con una clasificación de 150V. Los procedimientos adecuados de manipulación ESD son esenciales, especialmente para el chip verde.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:El dispositivo está clasificado para operar desde -40°C hasta +85°C y puede almacenarse desde -40°C hasta +90°C.
• Temperatura de Soldadura:Para soldadura por reflujo, se especifica una temperatura pico de 260°C durante un máximo de 10 segundos. Para soldadura manual, la temperatura de la punta del soldador no debe exceder los 350°C durante un máximo de 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros definen la salida de luz y el comportamiento eléctrico en condiciones normales de operación (Ta=25°C, IF=5mA a menos que se indique lo contrario).

• Intensidad Luminosa (Iv):El chip R6 (rojo) tiene una intensidad típica de 20.0 mcd (mín. 14.5 mcd). El chip GH (verde) tiene una intensidad típica de 65.0 mcd (mín. 45.0 mcd). Se aplica una tolerancia de ±11%.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):Un amplio ángulo de visión de 130 grados es típico para este encapsulado, proporcionando una iluminación amplia.
• Longitud de Onda:
  • R6 (Rojo):La Longitud de Onda Pico (λp) es 632 nm. La Longitud de Onda Dominante (λd) varía de 617.5 nm a 629.5 nm, con una tolerancia de ±1 nm. El ancho de banda espectral (Δλ) es de 20 nm.
  • GH (Verde):La Longitud de Onda Pico (λp) es 518 nm. La Longitud de Onda Dominante (λd) varía de 517.5 nm a 533.5 nm, con una tolerancia de ±1 nm. El ancho de banda espectral (Δλ) es de 35 nm.
• Voltaje Directo (VF):
  • R6 (Rojo):Típico 1.9 V, máximo 2.3 V a 5mA.
  • GH (Verde):Típico 2.9 V, máximo 3.4 V a 5mA.
• Corriente Inversa (IR):Medida a VR=5V. El máximo es 10 μA para R6 y 50 μA para GH.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Los LEDs se clasifican (binning) según su Longitud de Onda Dominante para garantizar la consistencia de color dentro de una aplicación.

3.1 Clasificación por Longitud de Onda R6 (Rojo)

• Código de Clasificación 1:617.5 nm ≤ λd < 621.5 nm
• Código de Clasificación 2:621.5 nm ≤ λd < 625.5 nm
• Código de Clasificación 3:625.5 nm ≤ λd ≤ 629.5 nm

3.2 Clasificación por Longitud de Onda GH (Verde)

• Código de Clasificación 1:517.5 nm ≤ λd < 525.5 nm
• Código de Clasificación 2:525.5 nm ≤ λd ≤ 533.5 nm

Esta información de clasificación es crítica para los diseñadores que requieren una coincidencia de color precisa entre múltiples LEDs en una pantalla o panel indicador.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Características del Chip R6 (Rojo)

Las curvas proporcionadas ilustran relaciones clave:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa:Muestra el aumento no lineal en la salida de luz con la corriente. Operar por encima de los 5mA recomendados puede producir mayor intensidad pero afecta la eficiencia y la vida útil.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra el coeficiente de temperatura negativo de la salida de luz. La intensidad luminosa disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión, lo cual es un comportamiento fundamental de los semiconductores LED.
• Voltaje Directo vs. Corriente Directa:Representa la curva característica I-V del diodo.
• Longitud de Onda Pico vs. Temperatura Ambiente:Muestra un ligero desplazamiento en la longitud de onda emitida con la temperatura.

4.2 Características del Chip GH (Verde)

Las curvas para el chip verde incluyen:

• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, centrado alrededor de 518 nm con un ancho de banda definido.
• Voltaje Directo vs. Corriente Directa:Similar al chip rojo pero con un voltaje de rodilla más alto, típico de los LEDs verdes basados en InGaN.
• Curva de Reducción de Corriente Directa:Un gráfico vital que muestra la corriente directa máxima permitida en función de la temperatura ambiente. A medida que aumenta la temperatura, la corriente máxima debe reducirse para evitar sobrecalentamiento y garantizar la fiabilidad.
• Diagrama de Radiación:Ilustra la distribución espacial de la intensidad de la luz, confirmando el ángulo de visión de 130 grados.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa y Temperatura Ambiente:Estas curvas se combinan para mostrar cómo depende la salida de luz tanto de la corriente de accionamiento como de la temperatura de operación.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El encapsulado SMD 19-22 tiene las siguientes dimensiones clave (tolerancia ±0.1mm):

• Longitud: 2.0 mm
• Ancho: 1.6 mm
• Altura: 0.8 mm
• Separación entre terminales (paso): 1.5 mm
• El tamaño y la forma de las almohadillas están definidos para una soldadura confiable.

Se proporciona un dibujo detallado con dimensiones en la hoja de datos para el diseño de la huella en el PCB.

5.2 Identificación de Polaridad

El encapsulado presenta una marca de polaridad, típicamente una muesca o un punto en el lado del cátodo, para garantizar la orientación correcta durante el montaje. El cátodo también está asociado con una forma de almohadilla específica en la huella recomendada.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 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 Pico:Máximo 260°C.
• Tiempo Dentro de 5°C del Pico:Máximo 10 segundos.
• Tasa de Calentamiento:Máximo 6°C/seg.
• Tiempo por Encima de 255°C:Máximo 30 segundos.
• Tasa de Enfriamiento:Máximo 3°C/seg.

La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces en el mismo dispositivo.

6.2 Precauciones de Almacenamiento y Manipulación

• Sensibilidad a la Humedad:Los dispositivos se empaquetan en una bolsa barrera resistente a la humedad con desecante. La bolsa no debe abrirse hasta que los componentes estén listos para su uso.
• Vida Útil en Planta:Después de abrir, los LEDs deben usarse dentro de las 168 horas (7 días) si se almacenan a ≤30°C y ≤60% HR. Las piezas no utilizadas deben resellarse.
• Secado (Baking):Si se excede el tiempo de exposición o el desecante indica ingreso de humedad, se requiere un secado a 60 ±5°C durante 24 horas antes del reflujo.
• Limitación de Corriente:Una resistencia limitadora de corriente externa es obligatoria. Los LEDs exhiben una relación exponencial corriente-voltaje, por lo que un pequeño aumento de voltaje puede causar una gran y destructiva sobrecorriente.
• Esfuerzo Mecánico:Evite aplicar esfuerzo al cuerpo del LED durante la soldadura o en la aplicación final. No deforme el PCB después del montaje.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de la Cinta y el Carrete

El producto se suministra en un sistema de embalaje resistente a la humedad:

• Cinta Portadora:Ancho de 8 mm, con cavidades diseñadas para el encapsulado 19-22.
• Carrete:Carrete estándar de 7 pulgadas de diámetro.
• Cantidad por Carrete:2000 piezas.
• Dimensiones del Carrete:Se especifican el diámetro exterior, el diámetro del núcleo y el ancho para compatibilidad con equipos automatizados.

7.2 Información de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene información crítica para la trazabilidad y la aplicación:

• Número de Producto del Cliente (CPN)
• Número de Producto (P/N)
• Cantidad de Empaque (QTY)
• Rango de Intensidad Luminosa (CAT)
• Rango de Cromaticidad y Longitud de Onda (HUE)
• Rango de Voltaje Directo (REF)
• Número de Lote (LOT No)

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Retroiluminación:Ideal para indicadores de tablero, iluminación de interruptores y retroiluminación de símbolos debido a su pequeño tamaño y amplio ángulo de visión.
• Equipos de Telecomunicaciones:Indicadores de estado y retroiluminación de teclados en teléfonos, máquinas de fax y otros dispositivos de comunicación.
• Retroiluminación Plana para LCD:Puede usarse en arreglos para proporcionar retroiluminación lateral o directa para paneles LCD pequeños.
• Indicación de Propósito General:Indicadores de estado de alimentación, selección de modo y alertas en una amplia gama de electrónica de consumo, industrial y automotriz.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito de Accionamiento:Siempre use una resistencia en serie para establecer la corriente directa. Calcule el valor de la resistencia basándose en el voltaje de alimentación (Vs), el voltaje directo del LED (VF) y la corriente deseada (IF): R = (Vs - VF) / IF. Use el VF máximo de la hoja de datos para un diseño conservador.
• Gestión Térmica:Aunque es pequeño, se debe considerar la disipación de potencia (Pd), especialmente en altas temperaturas ambientales o espacios cerrados. Adhiérase a la curva de reducción para el chip GH. Asegure un área de cobre adecuada en el PCB para disipar calor.
• Protección ESD:Implemente protección ESD en las líneas de entrada si el proceso de montaje o el entorno de uso final presenta un riesgo de ESD, particularmente para el chip GH.
• Diseño Óptico:El amplio ángulo de visión de 130 grados proporciona una luz amplia y difusa. Para una luz más enfocada, pueden ser necesarias lentes externas o guías de luz.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El 19-22/R6GHC-C02/2T ofrece varias ventajas clave en su clase:

• Capacidad de Doble Chip/Multicolor:Integrar rojo y verde en un solo encapsulado ahorra espacio en la placa en comparación con usar dos LEDs monocromáticos separados, simplificando el diseño y el montaje.
• Huella Compacta:La huella de 2.0 x 1.6 mm está entre los encapsulados SMD LED más pequeños, permitiendo diseños de alta densidad.
• Chip Rojo Robusto:El chip R6 basado en AlGaInP ofrece alta inmunidad ESD (2000V HBM), mejorando la fiabilidad en manipulación y operación.
• Cumplimiento Ambiental:Cumplimiento total con los estándares RoHS, REACH y libre de halógenos, cumpliendo con estrictos requisitos regulatorios globales para la electrónica moderna.
• Amigable con la Automatización:El empaque en cinta y carrete y la compatibilidad con reflujo IR/fase de vapor respaldan una fabricación rentable y de alto volumen.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Puedo alimentar este LED directamente desde una fuente de 5V sin una resistencia?

No, esto destruirá el LED.Los LEDs son dispositivos accionados por corriente. Conectar una fuente de 5V directamente al LED (especialmente el chip rojo con un VF típico de 1.9V) causará una corriente que excede con creces la clasificación máxima de 25mA, llevando a una falla inmediata. Una resistencia limitadora de corriente externa es absolutamente obligatoria.

10.2 ¿Por qué la clasificación ESD es diferente para los chips rojo y verde?

La diferencia proviene de los materiales semiconductores subyacentes. Las estructuras de AlGaInP (rojo) son generalmente más robustas contra la descarga electrostática que las estructuras de InGaN (verde/azul). Esta es una propiedad fundamental del material. Esto requiere un manejo cuidadoso de ESD, particularmente cuando se trabaja con el chip verde.

10.3 ¿Qué significa la información de "clasificación" (binning) para mi diseño?

La clasificación garantiza la consistencia del color. Si su aplicación requiere que múltiples LEDs aparezcan idénticos en color (por ejemplo, una barra indicadora), debe especificar LEDs del mismo código de clasificación de longitud de onda (HUE). Mezclar clasificaciones puede resultar en tonos de rojo o verde visiblemente diferentes.

10.4 ¿Cuántas veces puedo soldar por reflujo este componente?

La hoja de datos especifica un máximo de dos ciclos de soldadura por reflujo. Cada ciclo térmico induce estrés en la unión interna del dado y los alambres de conexión. Exceder dos ciclos aumenta el riesgo de fallos de fiabilidad latentes.

11. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un indicador de estado bicolor (rojo/verde) para un dispositivo portátil alimentado por un riel de 3.3V.

Pasos de Diseño:

1. Selección:Se elige el 19-22/R6GHC-C02/2T por su capacidad bicolor y pequeño tamaño.
2. Diseño del Circuito:Se necesitan dos circuitos de accionamiento independientes (uno para el ánodo rojo, uno para el ánodo verde, cátodo común).
3. Cálculo de la Resistencia:
   • Para Rojo (R6, objetivo IF=5mA, usar VF máx=2.3V por seguridad): R_rojo = (3.3V - 2.3V) / 0.005A = 200 Ω. Usar una resistencia estándar de 200 Ω o 220 Ω.
   • Para Verde (GH, objetivo IF=5mA, usar VF máx=3.4V): R_verde = (3.3V - 3.4V) / 0.005A = -20 Ω. Este cálculo muestra que 3.3V es insuficiente para accionar el chip verde a 5mA (VF típ. es 2.9V, pero máx. es 3.4V). El voltaje de alimentación debe ser mayor que el voltaje directo del LED. Se requeriría un voltaje de alimentación más alto (por ejemplo, 5V) o una corriente de accionamiento más baja para el LED verde.
4. Diseño del PCB:Coloque el LED cerca del borde de la placa si es un indicador. Use el diseño de almohadillas recomendado del dibujo de dimensiones de la hoja de datos. Incluya algún alivio térmico pequeño en la almohadilla del cátodo para ayudar en la soldadura mientras proporciona una ruta térmica.
5. Control por Software:El microcontrolador puede controlar independientemente los ánodos rojo y verde para mostrar rojo, verde o (alternando rápidamente) un color ámbar/amarillo.

Este caso destaca la importancia de verificar el voltaje de alimentación frente a los requisitos de voltaje directo, especialmente para LEDs verdes y azules que tienen un VF más alto.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LEDs) son dispositivos semiconductores de unión p-n que emiten luz a través de un proceso llamado electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo 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 semiconductores tradicionales como el silicio, esta energía se libera principalmente como calor. En los materiales semiconductores de banda prohibida directa utilizados en LEDs (AlGaInP para rojo/naranja/amarillo, InGaN para verde/azul/blanco), una porción significativa de esta energía se libera como fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor, la cual se controla mediante su composición química precisa. El dispositivo 19-22 alberga dos de estas uniones p-n hechas de materiales diferentes dentro de un solo encapsulado, permitiendo dos colores de emisión distintos.

13. Tendencias Tecnológicas

La industria LED continúa evolucionando a lo largo de varias trayectorias clave relevantes para componentes como el LED SMD 19-22:

• Mayor Eficiencia:Las mejoras continuas en la eficiencia cuántica interna (IQE) y las técnicas de extracción de luz conducen a una mayor intensidad luminosa (mcd) para la misma corriente de entrada, o la misma salida con menor consumo de energía.
• Miniaturización:La búsqueda de productos finales más pequeños impulsa los encapsulados LED a huellas cada vez más pequeñas y perfiles más bajos, siguiendo tendencias como encapsulados de 1.6x0.8mm y 1.0x0.5mm.
• Mejor Consistencia de Color y Clasificación:Los avances en el crecimiento epitaxial y el control de fabricación reducen la variación natural en longitud de onda e intensidad, lo que lleva a clasificaciones más estrechas y menos necesidad de clasificación, o permite una mezcla de colores más precisa en aplicaciones RGB.
• Fiabilidad y Robustez Mejoradas:La investigación se centra en mejorar la longevidad bajo operación a alta temperatura y aumentar la tolerancia ESD, particularmente para los chips verdes y azules sensibles basados en InGaN.
• Soluciones Integradas:Una tendencia hacia LEDs con resistencias limitadoras de corriente incorporadas, diodos de protección o incluso circuitos integrados controladores ("LEDs inteligentes") para simplificar el diseño del circuito y ahorrar espacio en la placa.

El LED 19-22 representa un formato de encapsulado maduro y ampliamente adoptado que equilibra rendimiento, tamaño y costo para una amplia gama de aplicaciones de indicación y retroiluminación.