Especificación del LED SMD 19-223/G6S2C-A01/2T - Multicolor - Tensión 2.0V - Potencia 60mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie 19-223 representa una solución de LED compacta de montaje superficial, diseñada para aplicaciones electrónicas modernas que requieren miniaturización y alta fiabilidad. Este LED multicolor es significativamente más pequeño que los componentes tradicionales con pines, lo que permite reducciones sustanciales en el espacio ocupado en el PCB, aumenta la densidad de empaquetado y, en última instancia, contribuye a diseños de producto final más pequeños. Su construcción ligera lo hace especialmente adecuado para aplicaciones portátiles y con limitaciones de espacio.

Las ventajas principales de este producto incluyen la compatibilidad con equipos estándar de colocación automática y procesos de soldadura convencionales como el reflujo por infrarrojos o fase de vapor. Se fabrica como un componente libre de plomo, conforme a RoHS y sin halógenos, cumpliendo con estrictas regulaciones medioambientales como el REACH de la UE. Los límites de halógenos especificados son Bromo (Br) <900 ppm, Cloro (Cl) <900 ppm y Br+Cl < 1500 ppm.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

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 el funcionamiento en o por encima de estos límites.

• Tensión Inversa (VR):5 V. Superar este voltaje en polarización inversa puede causar la ruptura de la unión.
• Corriente Directa (IF):25 mA para ambos tipos de chip, G6 y S2. Esta es la corriente continua máxima en DC.
• Corriente Directa de Pico (IFP):60 mA (Ciclo de trabajo 1/10 @1KHz). Este valor es para operación pulsada, permitiendo una corriente instantánea más alta.
• Disipación de Potencia (Pd):60 mW. Esta es la potencia máxima que el encapsulado puede disipar bajo las condiciones dadas.
• Descarga Electroestática (ESD) HBM:2000 V. Esto indica un nivel moderado de robustez frente a ESD; aún son necesarias precauciones de manejo adecuadas.
• Temperatura de Operación (Topr):-40 a +85 °C. El dispositivo está clasificado para aplicaciones en el rango de temperatura industrial.
• Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-40 a +90 °C.
• Temperatura de Soldadura:La soldadura por reflujo se especifica a una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos. La soldadura manual debe limitarse a 350°C durante 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden a Ta=25°C y definen el rendimiento típico del dispositivo.

• Intensidad Luminosa (Iv):
  • G6 (Amarillo Verdoso Brillante): Mín. 30.0 mcd, Máx. 60.0 mcd @ IF=20mA.
  • S2 (Naranja Brillante): Mín. 90.0 mcd, Máx. 180.0 mcd @ IF=20mA.
  • Tolerancia: ±11%.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):Típico 130 grados. Este amplio ángulo de visión es adecuado para aplicaciones de indicación e iluminación de fondo que requieren una amplia visibilidad.
• Longitud de Onda de Pico (λp):
  • G6: Típica 575 nm.
  • S2: Típica 611 nm.
• Longitud de Onda Dominante (λd):
  • G6: 568.5 a 574.5 nm.
  • S2: 602.0 a 608.0 nm.
  • Tolerancia: ±1 nm.
• Ancho de Banda del Espectro de Radiación (Δλ):
  • G6: Típico 20 nm.
  • S2: Típico 17 nm.
• Tensión Directa (VF):
  • G6 & S2: Mín. 1.70 V, Típ. 2.00 V, Máx. 2.40 V @ IF=20mA.
  • Tolerancia: ±0.1V.
• Corriente Inversa (IR):Máx. 10 μA @ VR=5V para ambos tipos. El dispositivo no está diseñado para operar en polarización inversa.

3. Explicación del Sistema de Binning

El producto utiliza un sistema de binning para categorizar los LED según su intensidad luminosa. Esto garantiza la consistencia dentro de un lote de producción.

• Chip G6 (Amarillo Verdoso Brillante):Todas las unidades pertenecen a un solo bin (Código de Bin 1) con una intensidad luminosa que va de 30.0 a 60.0 mcd a 20mA.
• Chip S2 (Naranja Brillante):Todas las unidades pertenecen a un solo bin (Código de Bin 1) con una intensidad luminosa que va de 90.0 a 180.0 mcd a 20mA.

La hoja de datos no indica bins separados para la longitud de onda dominante o la tensión directa para este número de parte específico, lo que sugiere un control estricto o una única selección para estos parámetros.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye curvas características típicas para ambos chips, G6 y S2. Aunque no se proporcionan puntos de datos gráficos exactos en el texto, las curvas suelen ilustrar las siguientes relaciones, que son críticas para el diseño:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa:Muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, típicamente de forma sub-lineal, especialmente cuando la corriente se acerca al valor máximo nominal.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra el efecto de extinción térmica, donde la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esto es crucial para el diseño de la gestión térmica.
• Tensión Directa vs. Corriente Directa:La curva IV, que muestra la relación exponencial. La Vf típica de 2.0V a 20mA es un parámetro de diseño clave para el cálculo de la resistencia limitadora de corriente.
• Espectro/Longitud de Onda:Probablemente muestra el espectro de emisión normalizado, destacando las longitudes de onda de pico y dominante.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El encapsulado es de tipo SMD (Dispositivo de Montaje Superficial) estándar. El plano de dimensiones (no reproducido aquí pero referenciado en el PDF) proporciona medidas críticas para el diseño de las almohadillas del PCB y la colocación del componente. Los puntos clave incluyen:

• El LED tiene un tamaño compacto adecuado para placas de alta densidad.
• Las tolerancias en la mayoría de las dimensiones son de ±0.1mm a menos que se especifique lo contrario.
• El plano define el contorno del componente, las posiciones de los terminales y el patrón de almohadillas recomendado para el PCB.
• La identificación de polaridad suele estar marcada en el dispositivo o se infiere por el diseño de las almohadillas.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se especifica un perfil de temperatura de soldadura sin plomo:

• Precalentamiento:150~200°C durante 60~120 segundos.
• Tiempo por Encima del Líquido (217°C):60~150 segundos.
• Temperatura Máxima:Máximo 260°C.
• Tiempo en la Temperatura Máxima: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.

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

6.2 Soldadura Manual

Si la soldadura manual es inevitable:

• La temperatura de la punta del soldador debe ser inferior a 350°C.
• El tiempo de contacto por terminal debe ser inferior a 3 segundos.
• La potencia del soldador debe ser inferior a 25W.
• Permita un intervalo de más de 2 segundos entre soldar cada terminal.
• Utilice un soldador de doble punta para cualquier trabajo de reparación para evitar estrés térmico.

6.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los componentes se empaquetan en bolsas resistentes a la humedad con desecante.

• Antes de Usar:No abra la bolsa antihumedad hasta que esté listo para el montaje.
• Después de Abrir:Almacene a ≤30°C y ≤60% HR.
• Vida Útil en Planta:Use dentro de las 168 horas (7 días) posteriores a la apertura. Vuelva a sellar las partes no utilizadas en un paquete antihumedad.
• Secado (Baking):Si se excede el tiempo de almacenamiento o el desecante indica humedad, seque a 60 ±5°C durante 24 horas antes de usar.

7. Empaquetado e Información de Pedido

El producto se suministra en un formato compatible con el montaje automatizado.

• Cinta y Carrete:Empaquetado en cinta de 8mm de ancho en un carrete de 7 pulgadas de diámetro.
• Cantidad:2000 piezas por carrete.
• Dimensiones de la Cinta Portadora:Los planos detallados especifican el tamaño del bolsillo y el paso de avance de la cinta.
• Dimensiones del Carrete:Se proporcionan las dimensiones estándar del carrete para compatibilidad con los alimentadores.
• Información de la Etiqueta:La etiqueta del carrete incluye campos para el Número de Producto del Cliente (CPN), Número de Producto (P/N), Cantidad (QTY) y bins técnicos para Intensidad Luminosa (CAT), Cromaticidad/Longitud de Onda Dominante (HUE) y Tensión Directa (REF).

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Iluminación de Fondo:Indicadores de tablero, retroiluminación de interruptores, retroiluminación plana para LCD y símbolos.
• Equipos de Telecomunicaciones:Indicadores de estado y retroiluminación de teclado en teléfonos y máquinas de fax.
• Indicación General:Cualquier aplicación que requiera una fuente de luz coloreada, compacta y fiable.

8.2 Consideraciones Críticas de Diseño

• Limitación de Corriente:Una resistencia externa en serie es OBLIGATORIA. La característica exponencial V-I del LED significa que un pequeño cambio de voltaje provoca un gran cambio de corriente, lo que lleva a un fallo rápido sin regulación de corriente.
• Gestión Térmica:Aunque el encapsulado es pequeño, la disipación de potencia (máx. 60mW) y el coeficiente de temperatura negativo de la salida de luz requieren considerar el diseño del PCB para la disipación de calor, especialmente en altas temperaturas ambiente o con corrientes de accionamiento elevadas.
• Protección contra ESD:Aunque está clasificado para 2000V HBM, implemente precauciones estándar contra ESD durante el manejo y el montaje.
• Soldadura por Ola:No recomendada. El dispositivo está especificado solo para soldadura por reflujo o soldadura manual cuidadosa.
• Esfuerzos en la Placa:Evite esfuerzos mecánicos en el cuerpo del LED durante la soldadura o en la aplicación final. No deforme el PCB después del montaje.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La serie 19-223, con su tecnología de chip AlGaInP (para G6 y S2), ofrece ventajas distintivas:

• vs. LED Antiguos de Agujero Pasante:La ventaja principal es la reducción drástica de tamaño y peso, permitiendo diseños modernos miniaturizados. También elimina la necesidad de doblar pines y de inserción manual.
• vs. Otros Colores SMD:El Amarillo Verdoso Brillante (G6, ~575nm) y el Naranja Brillante (S2, ~611nm) cubren puntos de color específicos en el espectro visible. La tecnología AlGaInP suele ofrecer alta eficiencia y buena saturación de color en las regiones roja, naranja y amarillo-verdosa.
• Conformidad:Su plena conformidad con las regulaciones sin plomo, RoHS, sin halógenos y REACH lo hace adecuado para mercados globales con estrictos requisitos medioambientales.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Qué valor de resistencia debo usar con este LED?

Calcule usando la Ley de Ohm: R = (V_alimentación - Vf_LED) / If. Para una alimentación de 5V y Vf típica=2.0V a If=20mA: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. Use la Vf máxima (2.4V) para asegurar que la corriente mínima sea segura: R_mín = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω. Una resistencia estándar de 150 Ω es un buen punto de partida. Considere siempre la potencia nominal de la resistencia: P = I^2 * R = (0.02)^2 * 150 = 0.06W, por lo que una resistencia de 1/8W (0.125W) es suficiente.

10.2 ¿Puedo alimentarlo con una fuente de 3.3V?

Sí. Recalculando: R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 Ω. Verifique con Vf máxima: (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 Ω. Una resistencia de 68 Ω sería apropiada. Asegúrese de que la fuente pueda proporcionar la corriente requerida.

10.3 ¿Por qué son tan importantes el almacenamiento y el proceso de secado (baking)?

Los encapsulados SMD pueden absorber humedad de la atmósfera. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede convertirse rápidamente en vapor, causando delaminación interna, grietas o "efecto palomita de maíz" en el encapsulado plástico, lo que lleva a fallos inmediatos o latentes. Los procedimientos de almacenamiento y secado prescritos previenen este modo de fallo.

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

Longitud de Onda de Pico (λp)es la longitud de onda a la que el espectro de emisión tiene su máxima intensidad.Longitud de Onda Dominante (λd)es la longitud de onda única de la luz monocromática que coincidiría con el color percibido del LED cuando se combina con una fuente de referencia blanca especificada. λd está más relacionada con la percepción del color por el ojo humano, mientras que λp es una medición física del espectro.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseñar un panel de indicadores de estado múltiple para un dispositivo médico portátil.

Requisitos:Tamaño compacto, bajo consumo de energía, diferenciación clara de colores para "Listo" (Verde) y "Alerta" (Naranja), capacidad de operar en un rango de temperatura extendido y cumplimiento con las regulaciones de equipos médicos.

Implementación de la Solución:

1. Selección de Componentes:Se elige la serie 19-223. El G6 (Amarillo-Verdoso) sirve como indicador "Listo", y el S2 (Naranja) sirve como indicador "Alerta". Su amplio ángulo de visión de 130 grados garantiza la visibilidad desde varios ángulos.
2. Diseño del Circuito:Se utiliza un voltaje de sistema de 3.3V. Las resistencias limitadoras de corriente se calculan según la Pregunta Frecuente 10.2 (por ejemplo, 68Ω). Los LED son accionados mediante pines GPIO de un microcontrolador, permitiendo patrones de parpadeo controlados por software para mejorar el estado de alerta.
3. Diseño del PCB:El tamaño compacto del SMD permite colocar múltiples LED de estado en un área pequeña en el PCB del panel frontal. Se utilizan almohadillas de alivio térmico en las conexiones de soldadura para facilitar la soldadura, pero se mantiene una pequeña cantidad de cobre conectada para ayudar en la disipación de calor.
4. Proceso de Montaje:Los LED, entregados en cinta y carrete, se cargan en una máquina pick-and-place. Toda la placa sufre un único paso de reflujo utilizando el perfil sin plomo especificado, asegurando que todos los componentes, incluidos los LED, se suelden simultánea y fiablemente.
5. Resultado:Un sistema de indicadores robusto, fiable y compacto que cumple con todos los requisitos iniciales, aprovechando el pequeño tamaño, el rendimiento especificado y las certificaciones de conformidad de los LED 19-223.

12. Introducción al Principio Tecnológico

Los LED 19-223 utilizan material semiconductor de AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio) para el chip emisor de luz. Este sistema de material es particularmente eficiente para producir luz en las regiones roja, naranja, ámbar y amarillo-verdosa del espectro (aproximadamente 560nm a 650nm).

Principio de Funcionamiento:Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n del LED, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa. Su recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del semiconductor AlGaInP, que se diseña controlando con precisión las proporciones de Aluminio, Galio, Indio y Fósforo durante el crecimiento del cristal. La lente de resina "transparente como el agua" permite que la luz coloreada intrínseca del chip se emita sin un filtrado significativo ni conversión de longitud de onda.

13. Tendencias y Evolución de la Industria

El mercado de LED SMD como la serie 19-223 continúa evolucionando. Las tendencias clave que influyen en este segmento de producto incluyen:

• Mayor Miniaturización:La demanda de tamaños de encapsulado aún más pequeños (por ejemplo, 0402, 0201 métricos) sigue creciendo para dispositivos ultracompactos.
• Mayor Eficiencia:Las mejoras continuas en el crecimiento epitaxial y el diseño de chips conducen a una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por unidad de entrada eléctrica), reduciendo el consumo de energía para un brillo dado.
• Fiabilidad y Robustez Mejoradas:Las mejoras en los materiales y la construcción del encapsulado tienen como objetivo aumentar la resistencia a la humedad, el rendimiento en ciclos térmicos y la longevidad general, especialmente para aplicaciones automotrices e industriales.
• Integración:Una tendencia hacia la integración de múltiples chips LED (RGB, o múltiples monocromáticos) en un solo encapsulado, o combinar LED con CI de control (como controladores de corriente constante) para formar módulos de luz más inteligentes y fáciles de usar.
• Cumplimiento Estricto:Las regulaciones medioambientales y de seguridad (RoHS, REACH, sin halógenos) se están volviendo más estrictas y generalizadas, haciendo del cumplimiento un requisito básico en lugar de un diferenciador.

La serie 19-223 representa una solución madura y fiable que aborda las necesidades principales de miniaturización, montaje automatizado y cumplimiento normativo para una amplia gama de aplicaciones de indicación e iluminación de fondo.