Especificación del LED SMD 19-217/GHC-YR1S2/3T - Verde Brillante - Ángulo de Visión de 120° - 3.3V Típ. - 20mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 19-217/GHC-YR1S2/3T es un LED de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren tamaño compacto, alta fiabilidad y montaje eficiente. Este componente representa un avance significativo respecto a los LED tradicionales con patillas, permitiendo reducciones sustanciales en el espacio de la placa, mayor densidad de componentes y contribuyendo a la miniaturización del equipo final. Su construcción ligera lo hace especialmente adecuado para aplicaciones donde el espacio y el peso son limitaciones críticas.

El LED emite una luz verde brillante, lograda mediante un chip semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) encapsulado en una resina transparente. Esta combinación proporciona una alta intensidad luminosa y una excelente pureza de color. El dispositivo se suministra en cinta estándar de 8 mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, garantizando total compatibilidad con el equipo automático de colocación de alta velocidad utilizado en la fabricación electrónica moderna.

1.1 Ventajas Principales y Conformidad

El producto ofrece varias ventajas clave que se alinean con los estándares de fabricación y medioambientales contemporáneos:

• Miniaturización:El encapsulado SMD es significativamente más pequeño que las alternativas con patillas, permitiendo directamente diseños de PCB más pequeños y mayor densidad de componentes.
• Amigable con la Automatización:Empaquetado en cinta y carrete, es totalmente compatible con los procesos de montaje automatizados, reduciendo costes de mano de obra y mejorando la precisión de colocación.
• Conformidad Medioambiental:El dispositivo se fabrica como un componente sin plomo (Pb-free). Está diseñado para mantenerse conforme con la directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS) de la UE.
• REACH y Libre de Halógenos:El producto cumple con el reglamento REACH de la UE sobre productos químicos. También se clasifica como libre de halógenos, con un contenido de bromo (Br) y cloro (Cl) cada uno por debajo de 900 ppm, y su total combinado por debajo de 1500 ppm.
• Compatibilidad con Procesos de Soldadura:Es adecuado tanto para procesos de soldadura por reflujo por infrarrojos como por fase de vapor, ofreciendo flexibilidad en la configuración de la línea de producción.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de las especificaciones eléctricas, ópticas y térmicas del LED, tal como se definen en las tablas de límites absolutos máximos y características electroópticas.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. No se recomienda operar en o más allá de estos límites.

• Corriente Directa Continua (I_F):25 mA. Esta es la corriente máxima de CC que se puede aplicar continuamente al ánodo del LED.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):50 mA. Esta corriente más alta solo es permisible en condiciones pulsadas, específicamente con un ciclo de trabajo de 1/10 y una frecuencia de 1 kHz. Exceder la clasificación continua, incluso brevemente en operación de CC, conlleva el riesgo de fallo catastrófico.
• Disipación de Potencia (P_d):95 mW. Esta es la potencia máxima que el encapsulado puede disipar como calor, calculada como la Tensión Directa (V_F) multiplicada por la Corriente Directa (I_F). Los diseñadores deben asegurar que las condiciones de operación se mantengan dentro de este límite, considerando la temperatura ambiente.
• Descarga Electroestática (ESD):Modelo de Cuerpo Humano (HBM) 150V. Esta es una tolerancia ESD relativamente baja. Los procedimientos estrictos de manipulación ESD (uso de estaciones de trabajo conectadas a tierra, pulseras, etc.) sonesencialesdurante el montaje y la manipulación para prevenir daños latentes o inmediatos.
• Rangos de Temperatura:
  • Temperatura de Operación (T_opr): -40°C a +85°C. Se garantiza que el dispositivo funcione dentro de este rango de temperatura ambiente.
  • Temperatura de Almacenamiento (T_stg): -40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura (T_sol):
  • Soldadura por Reflujo: Temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos.
  • Soldadura Manual: Temperatura de la punta del soldador no superior a 350°C durante un máximo de 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electroópticas

Estos parámetros, medidos en condiciones de prueba estándar de 25°C de temperatura ambiente y una corriente directa de 20mA, definen el rendimiento del dispositivo.

• Intensidad Luminosa (I_v):Varía desde un mínimo de 112 mcd hasta un máximo de 285 mcd. El valor específico está determinado por el código de clasificación (bin) del producto (ver Sección 3). No se indica un valor típico, lo que implica una variación significativa en la producción.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120 grados (típico). Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor máximo. Un ángulo de 120° indica un patrón de visión muy amplio, adecuado para aplicaciones que requieren iluminación amplia o visibilidad desde ángulos abiertos.
• Longitud de Onda de Pico (λ_p):518 nm (típico). Esta es la longitud de onda en la que la distribución espectral de potencia es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Varía de 520 nm a 535 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano como el color de la luz. Está estrechamente relacionada con las coordenadas de cromaticidad y también está sujeta a clasificación (binning).
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):35 nm (típico). Este es el ancho del espectro emitido a la mitad de la intensidad máxima (Ancho a Media Altura - FWHM). Un valor de 35nm es característico de un color verde relativamente puro de un chip de InGaN.
• Tensión Directa (V_F):Varía de 2.7V (mín.) a 3.7V (máx.), con un valor típico de 3.3V a I_F=20mA. Este parámetro es crucial para el diseño del circuito, particularmente para calcular el valor de la resistencia limitadora de corriente: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo de 50 μA cuando se aplica una tensión inversa (V_R) de 5V. Los LED no están diseñados para ser polarizados en inversa, y este parámetro indica el nivel de fuga en tal condición.

Nota Crítica sobre Tolerancias:La hoja de datos especifica una tolerancia de intensidad luminosa de ±11% y una tolerancia de longitud de onda dominante de ±1nm. Estas son variaciones inherentes de fabricación que se gestionan a través del sistema de clasificación (binning) descrito a continuación.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para gestionar las variaciones naturales en la fabricación de semiconductores, los LED se clasifican (binning) en función de parámetros clave de rendimiento. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de aplicación para brillo y color.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

El LED se clasifica en cuatro categorías distintas según su intensidad luminosa medida a 20mA. El código de clasificación es parte del código de pedido del producto (ej., S2 en GHC-YR1S2/3T).

• Clasificación R1:112 mcd (Mín.) a 140 mcd (Máx.)
• Clasificación R2:140 mcd a 180 mcd
• Clasificación S1:180 mcd a 225 mcd
• Clasificación S2:225 mcd a 285 mcd

Seleccionar una clasificación más alta (ej., S2) asegura un LED más brillante, lo que puede ser necesario para aplicaciones en condiciones de alta luz ambiental o donde la máxima visibilidad es crítica.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El color (tono) de la luz verde se controla clasificando la longitud de onda dominante. Esto asegura la consistencia de color dentro de un lote de LEDs.

• Clasificación X:520 nm (Mín.) a 525 nm (Máx.) – Una longitud de onda más verde, ligeramente más corta.
• Clasificación Y:525 nm a 530 nm
• Clasificación Z:530 nm a 535 nm – Un verde ligeramente más amarillento, longitud de onda más larga.

La clasificación específica (ej., Y en GHC-YR1S2/3T) debe especificarse cuando la coincidencia de color entre múltiples LEDs es importante para la estética o los requisitos funcionales de la aplicación.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características típicas que ilustran cómo cambia el rendimiento del LED con las condiciones de operación. Comprender esto es clave para un diseño robusto.

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa:Esta curva muestra que la salida de luz es aproximadamente proporcional a la corriente directa en el rango de operación típico. Sin embargo, conducir el LED por encima de su corriente nominal conduce a una generación de calor superlineal y una caída de eficiencia, reduciendo la vida útil.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:La salida de luz de un LED disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esta curva cuantifica esa reducción. Para aplicaciones de alta fiabilidad o aquellas que operan en entornos calurosos, la gestión térmica (área de cobre adecuada en el PCB, posible disipador de calor) es necesaria para mantener el brillo.
• Tensión Directa vs. Corriente Directa:Esta es la curva IV del diodo. Es no lineal, mostrando la relación exponencial típica. La tensión aumenta bruscamente una vez que se supera el umbral de encendido. La V_Fespecificada a 20mA es el punto de operación en esta curva.
• Distribución Espectral:Aunque no es un gráfico detallado, la longitud de onda de pico (518nm) y el ancho de banda (35nm) definen una curva aproximadamente con forma gaussiana centrada en la luz verde.
• Patrón de Radiación:El diagrama polar confirma el ángulo de visión de 120°, mostrando una distribución tipo Lambertiana donde la intensidad es máxima a 0° (perpendicular a la cara del LED) y disminuye simétricamente hacia los lados.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED presenta un encapsulado SMD estándar. El dibujo dimensional proporciona medidas críticas para el diseño de la huella en el PCB (footprint), incluyendo la longitud, anchura y altura del cuerpo, y la ubicación y tamaño de las almohadillas de soldadura. Adherirse a estas dimensiones es necesario para una soldadura fiable y un alineamiento adecuado durante el montaje automatizado. Todas las tolerancias no especificadas son de ±0.1mm.

5.2 Identificación de Polaridad

El cátodo está típicamente marcado en el dispositivo, a menudo por un punto verde, una muesca en el encapsulado o una almohadilla de forma diferente. La huella del PCB debe incluir un marcador de polaridad correspondiente (como un contorno en serigrafía o un punto) para evitar una colocación incorrecta. Conectar el LED en polarización inversa, aunque limitado a 5V según la especificación I_R, debe evitarse en el diseño del circuito.

6. Guía de Soldadura y Montaje

La manipulación y soldadura adecuadas son críticas para lograr la fiabilidad prometida por las especificaciones del componente.

6.1 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LEDs se empaquetan en una bolsa resistente a la humedad con desecante para evitar la absorción de humedad atmosférica.

• No abrala bolsa hermética hasta que los componentes estén listos para su uso en la línea de producción.
• Después de abrir, los LEDs no utilizados deben almacenarse en un entorno de 30°C o menos y 60% de humedad relativa o menos.
• La"vida útil en planta"después de abrir la bolsa es de 168 horas (7 días). Si no se utilizan dentro de este tiempo, deben volver a secarse (baking) según el perfil especificado (típicamente 125°C durante 24 horas) y volver a embolsarse con desecante nuevo.
• Si el indicador de desecante ha cambiado de color (ej., de azul a rosa), se requiere secado antes de su uso.

6.2 Perfil de Soldadura por Reflujo

El perfil de reflujo sin plomo recomendado es crucial para formar uniones de soldadura fiables sin dañar el LED.

• Precalentamiento:Rampa desde ambiente hasta 150-200°C durante 60-120 segundos. Este calentamiento gradual minimiza el choque térmico.
• Mantenimiento/Preflujo:Mantener entre 150-200°C. Esto permite que el PCB y los componentes se igualen térmicamente y activa el fundente.
• Reflujo:Rampa rápida (máx. 6°C/seg) hacia la zona de reflujo. La temperatura máxima debe alcanzar por encima de 217°C (el punto de fusión de la soldadura sin plomo típica) durante 60-150 segundos. Elpico máximo absolutoes de 260°C, y el tiempo por encima de 255°C no debe exceder los 30 segundos. El tiempo en el pico real (ej., 260°C) no debe exceder los 10 segundos.
• Enfriamiento:Enfriamiento controlado a una velocidad máxima de 3°C/seg para minimizar el estrés en las uniones de soldadura.

Restricciones Críticas:

1. No se debe realizar el reflujo más de dos veces.Un tercer ciclo de reflujo conlleva el riesgo de dañar los hilos de unión internos del LED o el encapsulante epoxi.
2. Evitar el estrés mecánico en el LED durante las fases de calentamiento y enfriamiento de la soldadura.
3. No deformar ni doblar el PCB después de soldar, ya que esto puede agrietar las uniones de soldadura o el propio LED.

6.3 Soldadura Manual y Retrabajo

La soldadura manual es permisible pero conlleva un mayor riesgo.

• Utilice un soldador con control de temperatura ajustado a un máximo de 350°C.
• Aplique calor a cada terminal durante un máximo de 3 segundos.
• Utilice un soldador con una potencia nominal de 25W o menos para evitar una transferencia de calor excesiva.
• Permita un intervalo de enfriamiento de al menos 2 segundos entre soldar cada terminal.
• Se desaconseja encarecidamente la reparación/retrabajo.Si es absolutamente inevitable, utilice un soldador de doble punta especializado para componentes SMD para calentar ambos terminales simultáneamente y levantar la pieza sin torcer. Verifique siempre que las características del LED no se hayan degradado después del retrabajo.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de la Cinta y el Carrete

El producto se suministra para montaje automatizado:

• Cinta Portadora:Cinta de 8 mm de ancho.
• Carrete:Carrete de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro.
• Cantidad por Carrete:3000 piezas.

Se proporcionan dibujos dimensionales detallados de los huecos de la cinta portadora y del carrete para garantizar la compatibilidad con los mecanismos alimentadores de las máquinas de colocación.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene varios identificadores clave:

• P/N:El número de producto del fabricante (ej., 19-217/GHC-YR1S2/3T).
• CAT:Rango de Intensidad Luminosa (el código de clasificación, ej., S2).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidad y Rango de Longitud de Onda Dominante (la clasificación de color, ej., Y).
• REF:Rango de Tensión Directa.
• LOT No:Número de lote para trazabilidad.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Basándose en su amplio ángulo de visión, color verde y formato SMD, este LED es adecuado para:

• Retroiluminación:Iluminación de símbolos, iconos o paneles en cuadros de mandos, paneles de control, interruptores y teclados.
• Indicadores de Estado:Indicadores de encendido, actividad o modo en equipos de telecomunicaciones (teléfonos, faxes), electrónica de consumo y periféricos informáticos.
• Retroiluminación de LCD:Como fuente de luz discreta para pantallas LCD planas pequeñas donde se emplea iluminación lateral.
• Indicación de Propósito General:Cualquier aplicación que requiera una luz indicadora verde, brillante, fiable y compacta.

8.2 Consideraciones Críticas de Diseño

1. La Limitación de Corriente es Obligatoria:Un LED es un dispositivo controlado por corriente.Debe utilizar una resistencia limitadora de corriente en serie.La tensión directa tiene un rango (2.7V-3.7V). Un ligero aumento en la tensión de alimentación por encima de V_Fpuede causar un gran aumento, potencialmente destructivo, en la corriente si no está limitada por una resistencia. Calcule el valor de la resistencia utilizando la V_Fmáxima de la hoja de datos para garantizar una operación segura en todas las condiciones: R_mín= (V_{alimentación}- V_{F_máx}) / I_{F_deseada}.
2. Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja (95mW máx.), operar a altas temperaturas ambientales o altas corrientes reducirá la salida de luz y la vida útil. Proporcione un área de cobre adecuada en el PCB conectada a las almohadillas térmicas del LED (si las hay) o a las trazas del cátodo/ánodo para actuar como disipador de calor.
3. Protección ESD:Implemente protección ESD en las líneas de entrada si el LED está conectado a puertos accesibles por el usuario (como botones o conectores). Siga siempre los procedimientos de manipulación segura ESD durante el montaje.

9. Restricciones de Aplicación y Nota de Fiabilidad

La hoja de datos incluye una advertencia crítica sobre aplicaciones de alta fiabilidad. Este LED está diseñado y especificado para uso comercial e industrial general. Puede no ser adecuado para aplicaciones donde un fallo podría conducir a lesiones graves, pérdida de vidas o daños significativos a la propiedad sin una calificación adicional y posiblemente una variante de producto diferente diseñada para tales entornos.

Ejemplos de tales aplicaciones restringidas incluyen:

• Sistemas militares y aeroespaciales (especialmente críticos para el vuelo).
• Sistemas de seguridad y seguridad automotriz (ej., indicadores de airbag, luces de freno).
• Equipos médicos de soporte vital o diagnóstico crítico.

Para estas aplicaciones, es imperativo consultar con el fabricante del componente para discutir requisitos específicos, posibles reducciones de especificaciones (deratings) y la disponibilidad de productos calificados para estándares de fiabilidad más altos (como AEC-Q100 para automoción). Esta hoja de datos garantiza el rendimiento solo dentro de las especificaciones indicadas y no para su uso más allá de ellas o en condiciones no especificadas.

10. Preguntas Frecuentes Basadas en Parámetros Técnicos

P: ¿Qué valor de resistencia debo usar con una alimentación de 5V?

R: Usando el peor caso de V_Fmáxima de 3.7V y una I_Fdeseada de 20mA: R = (5V - 3.7V) / 0.020A = 65 ohmios. El valor estándar más cercano es 68 ohmios. La potencia nominal de la resistencia es (5V-3.3V)^2 / 68Ω ≈ 0.042W, por lo que una resistencia estándar de 1/8W (0.125W) es suficiente.

P: ¿Puedo conducir este LED a 30mA para obtener más brillo?

R: No. El Límite Absoluto Máximo para la corriente directa continua es de 25mA. Operar a 30mA excede esta clasificación, lo que reducirá significativamente la vida útil del LED y puede causar un fallo inmediato debido al sobrecalentamiento. Opere siempre dentro de los límites especificados.

P: El LED es más tenue en mi producto final que en una muestra. ¿Por qué?

R> Las causas comunes son: 1) Operar a una temperatura ambiente más alta que 25°C, causando una caída de intensidad. 2) Usar un valor de resistencia que resulta en una corriente directa real más baja. 3) Caída de tensión en las líneas de alimentación. 4) Seleccionar un LED de una clasificación de intensidad luminosa más baja (ej., R1 en lugar de S2).

P: ¿Cómo me aseguro de un color verde consistente en múltiples unidades de mi producto?

R> Debe especificar y pedir LEDs de la misma clasificación de Longitud de Onda Dominante (ej., todos de la Clasificación Y). Mezclar clasificaciones (X, Y, Z) resultará en diferencias de color visibles entre los LEDs.

11. Ejemplo de Caso de Estudio de Diseño

Escenario:Diseñando un panel de indicadores de estado para un router de red. El panel tiene 10 indicadores verdes idénticos de "Enlace Activo".

Decisiones de Diseño:

1. Consistencia de Brillo:Para asegurar que los 10 indicadores aparezcan igual de brillantes, el diseñador especifica la clasificación de intensidad luminosa más alta disponible (S2: 225-285 mcd) en la orden de compra.
2. Consistencia de Color:Para evitar que un indicador se vea ligeramente más amarillento o verde-azulado que otro, el diseñador también especifica una única clasificación de longitud de onda dominante (ej., Clasificación Y).
3. Diseño del Circuito:La alimentación lógica interna del router es de 3.3V. Usando la V_Ftípica de 3.3V, la caída de tensión en una resistencia limitadora sería casi cero. Por lo tanto, se elige un IC controlador de LED de corriente constante en lugar de una simple resistencia para garantizar un brillo estable independientemente de la variación de V_Fy para mejorar la eficiencia. El controlador se ajusta para proporcionar 20mA.
4. Diseño del PCB:La huella del PCB se diseña exactamente según el dibujo de dimensiones del encapsulado. Se conecta un área de cobre adicional a las almohadillas de soldadura del LED en las capas internas para ayudar en la disipación de calor, ya que el gabinete del router puede calentarse.
5. Montaje:Los LEDs se piden en cinta y carrete de 8mm. El equipo de fabricación sigue el perfil de reflujo especificado con precisión, asegurando que la temperatura máxima no exceda los 260°C. Los dispositivos sensibles a la humedad se secan antes de su uso porque el proceso de montaje del PCB implica múltiples pasadas.

Este enfoque sistemático, basado en una comprensión profunda de la hoja de datos, resulta en un producto fiable y de aspecto profesional con un rendimiento uniforme de los indicadores.