Hoja de Datos de LED Rojo Profundo SMD 19-21 - Dimensiones 2.0x1.25x0.8mm - Voltaje 1.7-2.3V - Potencia 60mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED Rojo Profundo compacto de montaje superficial en formato de encapsulado 19-21. Diseñado para procesos modernos de montaje automatizado, este componente ofrece ventajas significativas en la utilización del espacio en la placa y la miniaturización del diseño. Su aplicación principal es como indicador o fuente de retroiluminación en diversos dispositivos electrónicos, aprovechando su alto brillo y rendimiento fiable en un tamaño reducido.

1.1 Características y Ventajas Principales

Las ventajas clave de este LED derivan de su construcción SMD (Dispositivo de Montaje Superficial). En comparación con los componentes tradicionales con patillas, permite:

• Reducción del Tamaño de la Placa y Mayor Densidad:El pequeño encapsulado 19-21 permite una colocación más compacta de componentes, lo que conduce a diseños de PCB más reducidos.
• Compatibilidad con la Automatización:Suministrado en cinta de 8mm en carretes de 7 pulgadas, es totalmente compatible con equipos de colocación automática de alta velocidad, optimizando la fabricación.
• Cumplimiento Ambiental:El producto está libre de plomo, cumple con las normativas RoHS y REACH de la UE, y cumple con los estándares libres de halógenos (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Soldadura Robusta:Es adecuado tanto para procesos de soldadura por reflujo infrarroja como por fase de vapor.

1.2 Aplicaciones Objetivo

Este LED es adecuado para una variedad de aplicaciones que requieren un indicador rojo o retroiluminación fiable, incluyendo:

• Retroiluminación de paneles de instrumentos, interruptores y símbolos.
• Indicadores de estado y retroiluminación en equipos de telecomunicaciones (por ejemplo, teléfonos, máquinas de fax).
• Retroiluminación general para paneles LCD.
• Uso como indicador de propósito general en electrónica de consumo e industrial.

2. Análisis de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos clave que definen el rango de rendimiento del LED.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.

• Voltaje Inverso (V_R):5V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar una ruptura inmediata de la unión.
• Corriente Directa Continua (I_F):25mA. La corriente máxima en DC para un funcionamiento fiable a largo plazo.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):60mA (a un ciclo de trabajo de 1/10, 1kHz). Adecuada para operación pulsada, pero no para DC.
• Disipación de Potencia (P_d):60mW. La potencia máxima que el encapsulado puede disipar a Ta=25°C, limitando la combinación de voltaje directo y corriente.
• Sensibilidad a ESD (HBM):2000V. Clasifica al dispositivo como moderadamente robusto contra descargas electrostáticas, pero aún son necesarias las precauciones estándar de manejo ESD.
• Rango de Temperatura:Funcionamiento desde -40°C hasta +85°C; almacenamiento desde -40°C hasta +90°C.
• Temperatura de Soldadura:Resiste perfiles de reflujo con un pico de 260°C durante 10 segundos o soldadura manual a 350°C durante 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas a Ta=25°C e I_F=20mA, estos son los parámetros de rendimiento típicos.

• Intensidad Luminosa (I_v):Varía desde 36.0 mcd (mín.) hasta 90.0 mcd (máx.), con una tolerancia típica de ±11%. Esto define el brillo percibido.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):Aproximadamente 100 grados (típico). Este ángulo amplio proporciona una buena visibilidad fuera del eje.
• Longitud de Onda Pico (λ_p):650 nm (típico). La longitud de onda a la que la salida espectral es más fuerte.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Entre 636.0 nm y 646.0 nm. Esto define el color percibido (rojo profundo).
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):Aproximadamente 20 nm (típico). Indica la pureza espectral de la luz emitida.
• Voltaje Directo (V_F):Entre 1.70 V y 2.30 V a 20mA, con una tolerancia típica de ±0.05V. Esto es crítico para el cálculo de la resistencia limitadora de corriente.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10 μA a V_R=5V. El dispositivo no está diseñado para operar en polarización inversa.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto se clasifica en rangos de rendimiento para garantizar la consistencia dentro de un lote de producción. El número de parte 19-21/R8C-FN2Q1/3T incorpora estos códigos de clasificación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Clasificado a I_F=20mA. El código "Q1" en el número de parte corresponde al nivel de brillo más alto.

• N2:36.0 – 45.0 mcd
• P1:45.0 – 57.0 mcd
• P2:57.0 – 72.0 mcd
• Q1:72.0 – 90.0 mcd

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Clasificado a I_F=20mA. El código "FN2" probablemente se relaciona con esta clasificación de cromaticidad.

• FF4:636.0 – 641.0 nm
• FF5:641.0 – 646.0 nm

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

Clasificado a I_F=20mA. El código "19-21" en el número de parte indica el rango de clasificación de voltaje.

• 19:1.70 – 1.80 V
• 20:1.80 – 1.90 V
• 21:1.90 – 2.00 V
• 22:2.00 – 2.10 V
• 23:2.10 – 2.20 V
• 24:2.20 – 2.30 V

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque no se detallan gráficos específicos en el texto proporcionado, las curvas típicas para un dispositivo de este tipo incluirían:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa:Muestra cómo el brillo aumenta con la corriente, típicamente de forma sub-lineal a corrientes más altas debido al calentamiento.
• Voltaje Directo vs. Corriente Directa:Demuestra la característica exponencial I-V del diodo.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Muestra la disminución de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de la unión, una consideración clave para la gestión térmica.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa vs. longitud de onda, centrado alrededor de 650nm con un ancho de banda de ~20nm.

Los diseñadores deben consultar estas curvas para comprender el rendimiento en condiciones no estándar (diferentes corrientes, temperaturas).

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El encapsulado SMD 19-21 tiene dimensiones nominales de 2.0mm (largo) x 1.25mm (ancho) x 0.8mm (alto). Se indica claramente una marca de cátodo en el encapsulado para la orientación correcta. Todas las tolerancias no especificadas son de ±0.1mm. El dibujo dimensional exacto es esencial para el diseño del patrón de pistas en el PCB.

5.2 Identificación de Polaridad

La polaridad correcta es crucial. El encapsulado presenta una marca de cátodo distintiva. Una inserción incorrecta impedirá que el LED se ilumine, ya que quedará polarizado inversamente.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El LED está clasificado para soldadura por reflujo libre de plomo. El perfil recomendado incluye:

• Precalentamiento:150–200°C durante 60–120 segundos.
• Tiempo por Encima del Líquidus (217°C):60–150 segundos.
• Temperatura Pico:260°C máximo, mantenida no más de 10 segundos.
• Tasas de Calentamiento/Enfriamiento:Calentamiento máximo de 6°C/seg y enfriamiento de 3°C/seg por encima de 255°C.

Crítico:No se debe realizar el reflujo más de dos veces para evitar daños por estrés térmico.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual:

• Utilice un soldador con una temperatura de punta <350°C.
• Limite el tiempo de contacto a 3 segundos por terminal.Use un soldador con potencia ≤25W.
• Permita un intervalo mínimo de 2 segundos entre soldar cada terminal.
• Evite aplicar estrés mecánico al componente durante la soldadura.

6.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

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

• Antes de Usar:No abra la bolsa hasta que esté listo para el montaje.
• Después de Abrir:Utilice dentro de las 168 horas (7 días) si se almacena a ≤30°C y ≤60% HR.
• Límite de Exposición:Si se excede el tiempo de exposición o el desecante indica saturación, se requiere un secado a 60±5°C durante 24 horas antes del reflujo.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Embalaje

Los LEDs se suministran en formato de cinta y carrete, adecuado para montaje automatizado.

• Ancho de la Cinta Portadora: 8mm.
• Diámetro del Carrete:7 pulgadas.
• Cantidad por Carrete:3000 piezas.
• Bolsa Antihumedad:Incluye desecante y etiqueta indicadora de humedad.

7.2 Explicación de la Etiqueta

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

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

8. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

8.1 La Limitación de Corriente es Obligatoria

Los LEDs son dispositivos controlados por corriente.Siempre se debe utilizar una resistencia limitadora de corriente externa en serie.El voltaje directo tiene un coeficiente de temperatura negativo; un ligero aumento en el voltaje puede causar un gran aumento, potencialmente destructivo, en la corriente si no se limita adecuadamente. Calcule el valor de la resistencia usando R = (V_fuente- V_F) / I_F.

8.2 Gestión Térmica

Aunque el encapsulado es pequeño, la disipación de potencia (hasta 60mW) genera calor. Para operación continua a corrientes altas o en temperaturas ambiente elevadas, asegúrese de utilizar un área de cobre adecuada en el PCB o vías térmicas para conducir el calor lejos de las pistas de soldadura del LED, manteniendo una temperatura de unión más baja para una vida útil óptima y estabilidad en la salida de luz.

8.3 Restricciones de Aplicación

Este producto está diseñado para aplicaciones comerciales e industriales generales. Puede no ser adecuado para aplicaciones de alta fiabilidad sin una calificación previa. Dichas aplicaciones incluyen, entre otras, sistemas de seguridad automotriz, aplicaciones militares/aeroespaciales y equipos médicos críticos para la vida. El dispositivo no debe operarse fuera de las especificaciones descritas en esta hoja de datos.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La diferenciación principal de este LED Rojo Profundo 19-21 radica en su combinación específica de atributos:

• vs. LEDs SMD más grandes (por ejemplo, 3528):Ofrece un tamaño significativamente menor para diseños con espacio limitado, aunque a menudo con una salida de luz total menor.
• vs. LEDs Rojos Estándar (por ejemplo, 630nm):La emisión rojo profundo de 650nm proporciona un punto de color distinto, que puede ser requerido por razones estéticas o funcionales específicas (por ejemplo, ciertas aplicaciones de sensores, requisitos de color de retroiluminación específicos).
• vs. LEDs sin Clasificar:El sistema integral de clasificación (intensidad, longitud de onda, voltaje) garantiza una consistencia de color y brillo mucho más estrecha dentro de una corrida de producción, lo cual es crítico para aplicaciones que utilizan múltiples LEDs donde la uniformidad es importante.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

10.1 ¿Por qué mi LED necesita una resistencia en serie?

La característica I-V de un LED es muy pronunciada. Sin una resistencia para limitar la corriente, cualquier pequeña variación en el voltaje de alimentación o en la caída de voltaje directo (que cambia con la temperatura) causará un gran cambio en la corriente, probablemente excediendo el Límite Absoluto Máximo y destruyendo el LED. La resistencia proporciona una corriente estable y predecible.

10.2 ¿Puedo alimentar este LED con un voltaje superior a su V_F?

Sí, perosolo si utiliza una resistencia en serie(o un controlador de corriente constante) para reducir el exceso de voltaje y establecer la corriente correcta. Aplicar una fuente de voltaje directamente igual a V_Fes poco práctico debido a las variaciones entre unidades y con la temperatura.

10.3 ¿Qué sucede si lo sueldo al revés?

El LED no se encenderá, ya que quedará polarizado inversamente. Siempre que el voltaje inverso no exceda el límite máximo de 5V, no debería ocurrir daño inmediato por una inserción incorrecta breve. Sin embargo, no funcionará.

10.4 ¿Por qué hay un límite de 7 días después de abrir la bolsa antihumedad?

El encapsulado plástico de los componentes SMD puede absorber humedad del aire. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede expandirse rápidamente, causando delaminación interna o "efecto palomita de maíz" que agrieta el chip del LED o el encapsulado. La vida útil de 7 días asume condiciones de almacenamiento adecuadas; excederla requiere un secado para eliminar la humedad.

11. Ejemplo Práctico de Diseño y Uso

Escenario:Diseñar un panel de indicadores de estado con 10 LEDs rojo profundo uniformes alimentados desde una línea de 5V de lógica digital.

1. Selección de Corriente:Elija una corriente de accionamiento. Para un buen brillo y longevidad, se especifica 20mA. Usar 15mA aumentaría la vida útil y reduciría el calor.
2. Cálculo de la Resistencia:Suponga el peor caso V_F= 2.3V (Máx. de la hoja de datos). Para I_F=20mA a 5V: R = (5V - 2.3V) / 0.02A = 135 Ω. El valor estándar más cercano es 130 Ω o 150 Ω. Usar 150 Ω da I_F≈ (5-2.3)/150 = 18mA, lo cual es seguro y está dentro de las especificaciones.
3. Potencia en la Resistencia:P = I²R = (0.018)²* 150 = 0.0486W. Una resistencia estándar de 1/8W (0.125W) es suficiente.
4. Diseño del PCB:Coloque la resistencia de 150Ω en serie con el ánodo de cada LED. Siga las dimensiones del encapsulado para el diseño de las pistas. Asegúrese de que la marca de cátodo en la serigrafía del PCB coincida con la marca del LED. Para el rendimiento térmico, conecte las pistas del LED a una pequeña zona de cobre.
5. Montaje:Mantenga los carretes sellados hasta que la línea de producción esté lista. Siga el perfil de reflujo con precisión. Después del montaje, evite doblar el PCB cerca de los LEDs.

12. Principio de Funcionamiento

Este LED se basa en un chip semiconductor de AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio). Cuando se aplica un voltaje directo que excede el potencial de unión del diodo (V_F), los electrones y los huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan. En este sistema de material específico, la energía liberada durante la recombinación corresponde a un fotón en la parte rojo profundo del espectro visible (aproximadamente 650nm). El encapsulado de resina epoxi es transparente para maximizar la extracción de luz y también sirve para proteger el chip semiconductor del entorno.

13. Tendencias Tecnológicas

El encapsulado 19-21 representa una tendencia continua en la optoelectrónica hacia la miniaturización y la integración. Aunque no es el encapsulado más pequeño disponible hoy en día, ofrece un equilibrio entre tamaño, fabricabilidad y rendimiento. Las tendencias de la industria para LEDs tipo indicador continúan enfocándose en:

• Mayor Eficiencia:Lograr una mayor intensidad luminosa (mcd) a corrientes de accionamiento más bajas para reducir el consumo de energía del sistema.
• Fiabilidad Mejorada:Mejorar materiales y encapsulados para resistir temperaturas de reflujo más altas y condiciones ambientales más severas.
• Clasificación Más Estrecha:Proporcionar una clasificación más precisa de color e intensidad para satisfacer las demandas de aplicaciones que requieren alta uniformidad, como pantallas a color completas o matrices de retroiluminación.
• Cumplimiento Ampliado:El cumplimiento de las normativas ambientales y de seguridad globales en evolución (RoHS, REACH, libre de halógenos) es ahora un requisito estándar.