Hoja de Datos del LED SMD 19-237/R6GHBHC-A04/2T - Paquete 2.0x1.4x0.9mm - Voltaje 1.7-3.0V - Multicolor - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie 19-237 es un LED de montaje superficial (SMD) multicolor y compacto, diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren miniaturización y alta fiabilidad. Este componente es significativamente más pequeño que los LED tradicionales de tipo con patillas, lo que permite reducciones sustanciales en el espacio ocupado en la PCB, una mayor densidad de empaquetado y unos requisitos de almacenamiento minimizados. Su construcción ligera lo hace especialmente adecuado para dispositivos portátiles y con limitaciones de espacio.

1.1 Características y Ventajas Principales

Las características clave que definen esta familia de productos incluyen su compatibilidad con cinta estándar de 8 mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, lo que lo hace totalmente apto para líneas de montaje automatizadas pick-and-place. Está diseñado para soportar los procesos de soldadura por reflujo tanto infrarroja como por fase de vapor, que son estándar en la fabricación de electrónica de alto volumen. La serie se ofrece en una configuración multicolor (Rojo, Verde, Azul) y se fabrica como un producto libre de plomo y conforme con RoHS, garantizando el cumplimiento de las normativas medioambientales.

Las ventajas principales derivan de su paquete SMD en miniatura. Esto conduce directamente a tamaños finales de producto más pequeños, una mayor densidad de componentes en las placas de circuito y reducciones generales en el tamaño y peso del equipo final. Estas características son críticas para aplicaciones en electrónica de consumo, interiores automotrices y dispositivos de comunicación.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

Una comprensión exhaustiva de las especificaciones eléctricas y ópticas es esencial para un diseño de circuito fiable y una predicción precisa del rendimiento.

2.1 Especificaciones Máximas Absolutas

Estas especificaciones definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No están destinadas para el funcionamiento normal.

• Voltaje Inverso (V_R):5V. Superar este voltaje en polarización inversa puede causar la ruptura de la unión.
• Corriente Directa Continua (I_F):25 mA para todos los tipos de color.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):Varía según el chip: 60 mA para el Rojo (R6), 100 mA para el Verde (GH) y el Azul (BH). Se especifica con un ciclo de trabajo de 1/10 y una frecuencia de 1 kHz.
• Disipación de Potencia (P_d):60 mW para el Rojo (R6), 95 mW para el Verde (GH) y el Azul (BH). Este límite es crucial para la gestión térmica.
• Descarga Electroestática (ESD) Modelo Cuerpo Humano (HBM):2000V para el Rojo (R6), 150V para el Verde (GH) y el Azul (BH). Esto indica que el chip rojo es más robusto contra ESD, mientras que los chips verde y azul requieren precauciones de manejo más estrictas.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:-40°C a +85°C (operación), -40°C a +90°C (almacenamiento).
• Temperatura de Soldadura:Soldadura por reflujo a 260°C durante un máximo de 10 segundos; soldadura manual a 350°C durante un máximo de 3 segundos.

2.2 Características Electro-Ópticas a 25°C

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

• Intensidad Luminosa (I_v):Rojo (R6): 18.0-57.0 mcd; Verde (GH): 28.5-112 mcd; Azul (BH): 11.5-28.5 mcd. La variante verde ofrece la salida típica más alta.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120 grados, típico. Este amplio ángulo de visión es adecuado para aplicaciones de indicación e iluminación trasera.
• Longitud de Onda de Pico (λ_p):Rojo: 632 nm; Verde: 518 nm; Azul: 468 nm.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Rojo: 613-627 nm; Verde: 520-530 nm; Azul: 465-475 nm. Este es el color percibido por el ojo humano.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):Rojo: 20 nm; Verde: 35 nm; Azul: 25 nm. Esto indica la pureza espectral de la luz emitida.
• Voltaje Directo (V_F):Rojo: 1.7-2.2V; Verde y Azul: 2.6-3.0V. El V_Fmás bajo del LED Rojo se debe al diferente material semiconductor (AlGaInP frente a InGaN).
• Corriente Inversa (I_R):Medida a V_R=5V. Rojo: 10 μA máx.; Verde: 50 μA máx.; Azul: 50 μA máx.

Nota sobre Tolerancias:La Intensidad Luminosa tiene una tolerancia de ±11%, la Longitud de Onda Dominante de ±1nm, y el Voltaje Directo de ±0.1V. Estos deben tenerse en cuenta en el diseño.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Los LED se clasifican (binning) en función de parámetros clave para garantizar la consistencia dentro de un lote de producción. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan requisitos específicos de brillo y eléctricos.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Cada color tiene códigos de clasificación específicos que definen un rango de intensidad luminosa a I_F=5mA.

• Rojo (R6):Clase M (18.0-28.5 mcd), N (28.5-45.0 mcd), P (45.0-57.0 mcd).
• Verde (GH):Clase N (28.5-45.0 mcd), P (45.0-72.0 mcd), Q (72.0-112 mcd).
• Azul (BH):Clase L (11.5-18.0 mcd), M (18.0-28.5 mcd).

3.2 Clasificación por Voltaje Directo (solo Verde y Azul)

Para los LED Verde (GH) y Azul (BH), se realiza una clasificación adicional en función del voltaje directo.

• Clase 1: V_F= 2.6 - 2.8V
• Clase 2: V_F= 2.8 - 3.0V

Esta clasificación por voltaje es crítica para aplicaciones donde el consumo de corriente constante o la duración de la batería son una preocupación, especialmente cuando varios LED están conectados en paralelo.

4. Análisis de las Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona curvas características para cada tipo de LED (R6, GH, BH), que ilustran el rendimiento en condiciones variables.

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

Las curvas muestran la relación exponencial entre corriente y voltaje. El LED Rojo (R6) tiene un voltaje de rodilla más bajo (~1.8V) en comparación con los LED Verde y Azul (~3.0V), consistente con sus diferencias de material. Esta curva es esencial para diseñar el circuito limitador de corriente.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

Este gráfico demuestra que la salida de luz aumenta aproximadamente de forma lineal con la corriente en el rango de operación típico (hasta ~20mA). Sin embargo, operar por encima de la corriente continua recomendada reducirá la eficiencia y la vida útil debido al aumento del calor.

4.3 Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente

Todos los LED exhiben una disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura ambiente. La reducción de potencia es significativa, pudiendo caer la salida en más del 50% cuando la temperatura se acerca al límite máximo de operación (+85°C). Es necesario un diseño térmico adecuado en la PCB para mantener un brillo constante.

4.4 Curva de Reducción de Corriente Directa

Esta curva crítica dicta la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente. Para garantizar la fiabilidad, la corriente de operación debe reducirse a medida que la temperatura ambiente aumenta más allá de los 25°C.

4.5 Distribución Espectral

Los gráficos muestran la intensidad relativa de la luz emitida a través de las longitudes de onda. Confirman las longitudes de onda de pico y dominante y muestran el ancho de banda espectral, que afecta a la pureza del color.

4.6 Diagrama de Radiación (Patrón de Ángulo de Visión)

Los gráficos polares visualizan la distribución espacial de la intensidad luminosa, confirmando el ángulo de visión de 120 grados. El patrón es aproximadamente lambertiano, lo que significa que la intensidad es máxima cuando se ve de frente y disminuye en ángulos más amplios.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED está alojado en un paquete de montaje superficial compacto con las siguientes dimensiones clave (en mm): Longitud: 2.0 ±0.2, Ancho: 1.4 ±0.2, Altura: 0.9. El cátodo se identifica por una marca en el paquete. El dibujo dimensional incluye características críticas como la forma de la lente y las posiciones de las patillas.

5.2 Diseño Sugerido de Pads e Identificación de Polaridad

Se proporciona un patrón de pistas (diseño de pads) sugerido para la PCB como referencia: Ancho del pad: 0.8mm, Longitud del pad: 1.35mm, Separación entre pads: 0.35mm. Se recomienda a los diseñadores modificar esto en función de su proceso de montaje específico y requisitos térmicos. La identificación clara de los pads del ánodo y el cátodo es crucial para evitar la instalación en polarización inversa.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

El cumplimiento de las especificaciones de soldadura es vital para la fiabilidad a largo plazo y para prevenir daños en la lente de epoxi del LED o en el chip semiconductor.

• Soldadura por Reflujo:Temperatura máxima de pico de 260°C durante una duración no superior a 10 segundos. Es aplicable un perfil de reflujo estándar sin plomo.
• Soldadura Manual:Si es necesario, la temperatura de la punta del soldador no debe exceder los 350°C, y el tiempo de contacto debe limitarse a 3 segundos por patilla. Utilice un disipador de calor si es posible.
• Almacenamiento:Los componentes se empaquetan en bolsas resistentes a la humedad. Una vez abiertas, deben usarse dentro de un plazo de tiempo especificado o secarse según los estándares IPC si se exponen a la humedad ambiente, para prevenir el efecto \"palomitas\" durante el reflujo.

7. Información de Empaquetado y Pedido

El producto se suministra en cinta portadora en relieve de 8 mm de ancho enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, compatible con equipos de montaje automatizado. El carrete tiene dimensiones estándar: Diámetro exterior del carrete: 180.0mm, Ancho del carrete: 12.4mm, Diámetro del orificio central: 44.0mm.

La etiqueta en el carrete contiene información esencial para la trazabilidad e identificación, incluyendo campos para Número de Producto, Cantidad, Rango de Intensidad Luminosa (CAT), Rango de Cromaticidad/Longitud de Onda (HUE), Rango de Voltaje Directo (REF) y Número de Lote. El número de parte específico 19-237/R6GHBHC-A04/2T sigue un sistema de codificación que indica la serie, la combinación de colores (R6=Rojo, GH=Verde, BH=Azul) y probablemente códigos de clasificación o variantes.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Iluminación Trasera:Ideal para iluminar interruptores, símbolos y pequeños paneles LCD en salpicaderos de automóviles, controles industriales y electrodomésticos de consumo.
• Indicadores de Estado:Perfecto para indicadores de alimentación, conectividad y estado de función en equipos de telecomunicaciones (teléfonos, faxes, routers), periféricos informáticos y dispositivos médicos.
• Iluminación de Propósito General:Adecuado para cualquier aplicación que requiera una fuente de luz coloreada pequeña, fiable y de bajo consumo.

8.2 Consideraciones y Notas de Diseño

• Limitación de Corriente:Utilice siempre una resistencia limitadora de corriente en serie o un driver de corriente constante. Calcule el valor de la resistencia en función del voltaje de alimentación, el voltaje directo del LED (use el V_Fmáx. para un diseño seguro) y la corriente directa deseada (ej., 5-20mA).
• Gestión Térmica:Aunque es de baja potencia, debe considerarse la disipación de calor, especialmente a corrientes más altas o en ambientes de alta temperatura. Asegure un área de cobre adecuada en la PCB conectada al pad térmico del LED (si lo tiene) o a sus patillas.
• Protección contra ESD:Implemente medidas de protección ESD en las líneas de entrada de la PCB y aplique procedimientos de manejo adecuados durante el montaje, particularmente para las variantes Verde y Azul que tienen una clasificación ESD más baja.
• Diseño Óptico:El amplio ángulo de visión de 120 grados proporciona una buena visibilidad fuera del eje. Para luz focalizada, pueden requerirse lentes externas o guías de luz.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La serie 19-237 se diferencia por su combinación de una huella muy compacta (2.0x1.4mm), un paquete estandarizado de amplio ángulo de visión y la disponibilidad de tres colores primarios dentro de una misma familia de paquetes. En comparación con LED SMD más grandes o LED de orificio pasante, ofrece un ahorro de espacio superior. La provisión de datos detallados de clasificación tanto para intensidad luminosa como para voltaje directo (para Verde/Azul) ofrece a los diseñadores un mayor control sobre la consistencia del color y el rendimiento eléctrico en sus productos finales, lo que es una ventaja clave en aplicaciones que requieren una apariencia uniforme o una gestión de potencia precisa.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Puedo alimentar este LED a 25mA de forma continua?

R1: Aunque la Especificación Máxima Absoluta es de 25mA, la operación continua a esta corriente generará el máximo calor y puede reducir la vida útil. Para una fiabilidad y eficiencia óptimas, diseñe para una corriente de operación típica de 5-20mA, como se utiliza en las tablas de especificaciones, y consulte la curva de reducción de corriente directa para temperaturas elevadas.

P2: ¿Por qué la clasificación ESD es diferente para el LED Rojo en comparación con el Verde y el Azul?

R2: Los diferentes materiales semiconductores (AlGaInP para el Rojo, InGaN para el Verde/Azul) tienen diferencias inherentes en su sensibilidad a la descarga electrostática. Los chips basados en InGaN son generalmente más susceptibles, lo que requiere un manejo más estricto (150V HBM frente a 2000V HBM).

P3: ¿Cómo interpreto los códigos de clasificación al realizar un pedido?

R3: Especifique la clase de intensidad luminosa deseada (ej., \"GH en Clase Q\" para el verde más brillante) y, para Verde/Azul, la clase de voltaje directo (ej., \"BH en Clase M, V_FClase 1\"). Esto asegura que reciba LED con un rendimiento dentro de los rangos estrechos especificados.

P4: ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda de Pico y Longitud de Onda Dominante?

R4: La Longitud de Onda de Pico (λ_p) es la longitud de onda a la que la potencia óptica emitida es máxima. La Longitud de Onda Dominante (λ_d) es la longitud de onda única de la luz monocromática que coincide con el color percibido del LED. λ_des más relevante para la especificación del color.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de un panel de indicadores de múltiples estados para un dispositivo médico portátil.

El panel requiere indicadores Rojo (Error), Verde (Listo) y Azul (Activo). Se selecciona la serie 19-237 por su pequeño tamaño, permitiendo que tres LED quepan en un espacio reducido. El diseñador elige:

- R6 en Clase N para un rojo de brillo medio consistente.

- GH en Clase P, V_FClase 1 para un verde brillante con menor caída de voltaje para ajustarse a las limitaciones de la fuente de alimentación.

- BH en Clase M, V_FClase 1 para el azul.

Se utiliza una única línea de alimentación de 3.3V. Se calculan resistencias limitadoras de corriente separadas para cada color: una resistencia más pequeña para el LED Rojo (V_Fmás bajo) y resistencias idénticas más grandes para los LED Verde y Azul (V_Fsimilar). El diseño de la PCB incluye un pequeño pad de alivio térmico conectado a cada patilla del cátodo para ayudar a la disipación de calor. Se colocan diodos de protección ESD en las líneas de señal que van a los drivers de los LED.

12. Introducción al Principio Tecnológico

La emisión de luz en estos LED se basa en la electroluminiscencia en materiales semiconductores. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, se inyectan electrones y huecos en la región activa. Su recombinación libera energía en forma de fotones (luz). El color de la luz está determinado por la energía de la banda prohibida del material semiconductor:

- Rojo (R6):Utiliza un semiconductor compuesto de AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio), que tiene una banda prohibida correspondiente a la luz roja/naranja.

- Verde y Azul (GH, BH):Utilizan InGaN (Nitruro de Galio e Indio) con diferentes proporciones de indio/galio para ajustar la banda prohibida para la luz verde y azul, respectivamente. Lograr una emisión eficiente de azul y verde con InGaN fue un avance tecnológico significativo.

13. Tendencias y Evolución de la Industria

El mercado de LED SMD como la serie 19-237 continúa impulsado por la demanda de miniaturización, eficiencia energética y alta fiabilidad en todos los sectores de la electrónica. Las tendencias incluyen:

- Mayor Eficiencia:Las continuas mejoras en ciencia de materiales y crecimiento epitaxial conducen a una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio eléctrico).

- Mejor Consistencia de Color:Tolerancias de clasificación más estrictas y controles de fabricación avanzados aseguran una mejor uniformidad de color dentro y entre lotes de producción.

- Fiabilidad Mejorada:Las mejoras en los materiales del paquete (epoxi, silicona) y las tecnologías de unión del chip conducen a una mayor vida operativa y un mejor rendimiento en condiciones de alta temperatura y humedad.

- Integración:Una tendencia hacia la integración de múltiples chips LED (RGB, RGBW) en un solo paquete para aplicaciones de color completo, aunque componentes discretos como el 19-237 siguen siendo esenciales para soluciones monocromáticas rentables.