Hoja de Datos del LED SMD 16-213/GHC-YR1S1/3T - Verde Brillante - 2.7-3.7V - 25mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 16-213/GHC-YR1S1/3T es un LED de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren tamaño compacto, alta fiabilidad y excelente rendimiento óptico. Este componente utiliza un chip semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) para producir una salida de luz verde brillante. Sus principales ventajas incluyen una huella significativamente reducida en comparación con los LED tradicionales de pines, permitiendo una mayor densidad de componentes en las placas de circuito impreso (PCB), reduciendo los requisitos de almacenamiento y contribuyendo finalmente a la miniaturización del equipo final. El dispositivo es ligero, lo que lo hace especialmente adecuado para aplicaciones portátiles y con limitaciones de espacio.

El posicionamiento clave del producto incluye su uso como indicador de alta eficiencia y fuente de retroiluminación. Se suministra en cinta de 8 mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, garantizando compatibilidad con el equipo estándar de montaje automático pick-and-place. El LED está construido con un encapsulado de resina transparente, que maximiza la salida de luz y proporciona una apariencia limpia y brillante.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los límites operativos del dispositivo se definen en condiciones de Ta=25°C. Exceder estos valores puede causar daños permanentes.

• Voltaje Inverso (V_R):5V. Aplicar un voltaje inverso superior a este puede romper la unión PN del LED.
• Corriente Directa Continua (I_F):25mA. Esta es la corriente máxima en CC recomendada para operación continua.
• Corriente Directa Pico (I_FP):100mA. Este valor aplica en condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 a 1kHz, permitiendo breves períodos de mayor brillo.
• Disipación de Potencia (P_d):110mW. Esta es la potencia máxima que el encapsulado puede disipar como calor sin exceder sus límites térmicos.
• Descarga Electroestática (ESD):Resiste 150V (Modelo de Cuerpo Humano). Son esenciales los procedimientos de manejo ESD adecuados durante el montaje.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C. El LED está clasificado para operar en un amplio rango de condiciones ambientales.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura (T_sol):El dispositivo puede soportar soldadura por reflujo con una temperatura pico de 260°C por hasta 10 segundos, o soldadura manual a 350°C por hasta 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas

El rendimiento típico se mide a Ta=25°C con I_F=20mA, a menos que se especifique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (I_v):Varía desde un mínimo de 112 mcd hasta un máximo de 225 mcd, con un valor típico dentro de este rango de clasificación. Aplica una tolerancia de ±11%.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120 grados. Este ángulo amplio asegura una buena visibilidad desde varias perspectivas.
• Longitud de Onda Pico (λ_p):Típicamente 518 nm, indicando la longitud de onda a la que la intensidad de la luz emitida es más alta.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Varía de 520 nm a 535 nm, definiendo el color percibido (verde). Aplica una tolerancia de ±1 nm.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):Típicamente 35 nm, medido a la mitad de la intensidad máxima (FWHM).
• Voltaje Directo (V_F):Varía de 2.7V (mín.) a 3.7V (máx.), con un valor típico de 3.3V a 20mA. Aplica una tolerancia de ±0.05V.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo de 50 μA cuando se aplica un voltaje inverso de 5V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto se clasifica en lotes (bins) basados en parámetros ópticos y eléctricos clave para garantizar consistencia en el diseño de aplicaciones.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los lotes se definen para I_va I_F=20mA:

• R1:112 mcd a 140 mcd
• R2:140 mcd a 180 mcd
• S1:180 mcd a 225 mcd

El código de lote específico (ej., parte de GHC-YR1S1) indica el rango de intensidad garantizado para esa unidad particular.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Los lotes se definen para λ_da I_F=20mA:

• X:520 nm a 525 nm
• Y:525 nm a 530 nm
• Z:530 nm a 535 nm

Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs con un tono de verde muy específico para aplicaciones de coincidencia de color.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características que son críticas para el diseño.

4.1 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

La curva muestra que la intensidad luminosa es relativamente estable desde -40°C hasta aproximadamente 25°C. Más allá de 25°C, la intensidad disminuye gradualmente a medida que aumenta la temperatura, una característica común de los LEDs debido al aumento de la recombinación no radiativa y otros efectos térmicos. A la temperatura máxima de operación de 85°C, la salida puede reducirse significativamente en comparación con la temperatura ambiente. Esto debe tenerse en cuenta en diseños donde se esperan altas temperaturas ambientales.

4.2 Curva de Reducción de Corriente Directa

Este gráfico define la corriente directa máxima permitida en función de la temperatura ambiente. A 25°C, se permite el total de 25mA. A medida que la temperatura ambiente aumenta, la corriente máxima permitida debe reducirse linealmente para evitar exceder el límite de disipación de potencia de 110mW del dispositivo y garantizar la fiabilidad a largo plazo. Esto es crucial para prevenir la fuga térmica y fallos prematuros.

3.3 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La relación es generalmente lineal a corrientes bajas, pero puede mostrar signos de saturación o caída de eficiencia a corrientes más altas (acercándose al límite máximo). La curva permite a los diseñadores predecir el brillo para una corriente de accionamiento dada.

4.4 Distribución Espectral

El gráfico espectral muestra un único pico dominante centrado alrededor de 518 nm (verde), con el FWHM característico de 35 nm. Hay una emisión mínima en otras partes del espectro visible, confirmando un color verde puro.

4.5 Corriente Directa vs. Voltaje Directo

Esta curva IV demuestra la relación exponencial típica de un diodo. El voltaje directo aumenta con la corriente. El rango especificado de V_F(2.7V-3.7V a 20mA) es visible en esta curva. Los diseñadores la usan para calcular el valor necesario de la resistencia limitadora de corriente para un voltaje de suministro dado.

4.6 Patrón de Radiación

El diagrama polar ilustra el ángulo de visión de 120°. La intensidad es casi uniforme dentro del cono central y disminuye hacia los bordes. Este patrón es importante para aplicaciones que requieren ángulos de iluminación específicos.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED tiene una huella compacta SMD. Las dimensiones críticas incluyen el tamaño del cuerpo, el espaciado de los terminales y la altura total. Se proporciona un dibujo dimensionado detallado en la hoja de datos con una tolerancia estándar de ±0.1 mm a menos que se indique lo contrario. También se muestra el diseño sugerido de las almohadillas en el PCB, diseñado para una soldadura confiable y estabilidad mecánica. Se recomienda a los diseñadores modificar las dimensiones de las almohadillas según su proceso específico de fabricación de PCB y requisitos térmicos.

5.2 Identificación de Polaridad

El componente tiene un ánodo y un cátodo. El dibujo de la hoja de datos indica la polaridad, típicamente marcada por una muesca, un punto o una forma diferente del terminal. Se debe observar la polaridad correcta durante el diseño del PCB y el montaje para garantizar el funcionamiento adecuado.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de temperatura detallado para soldadura por reflujo sin plomo:

• Precalentamiento:150-200°C durante 60-120 segundos.
• Tiempo por Encima del Líquidus (217°C):60-150 segundos.
• Temperatura Pico:260°C máximo, mantenida por no más de 10 segundos.
• Tasa de Calentamiento:Máximo 6°C/segundo.
• Tasa de Enfriamiento:Máximo 3°C/segundo.

Se recomienda no someter el LED a más de dos ciclos de reflujo. Debe evitarse el estrés en el cuerpo del LED durante el calentamiento y el alabeo del PCB después de la soldadura.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, la temperatura de la punta del soldador debe ser inferior a 350°C, y el tiempo de contacto por terminal no debe exceder los 3 segundos. Se recomienda un soldador de baja potencia (≤25W). Se debe permitir un intervalo de enfriamiento de al menos 2 segundos entre soldar los dos terminales para prevenir choque térmico.

6.3 Retrabajo y Reparación

Se desaconseja la reparación después de la soldadura. Si es inevitable, se debe usar un soldador de doble punta para calentar ambos terminales simultáneamente, minimizando el estrés en el LED. El impacto potencial en las características del LED por el retrabajo debe evaluarse de antemano.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de la Cinta y el Carrete

Los LEDs se suministran en cinta portadora con relieve con dimensiones especificadas en la hoja de datos. Cada carrete contiene 3000 piezas. Se proporcionan las dimensiones del carrete (7 pulgadas de diámetro) para la configuración del equipo de manejo automático.

7.2 Sensibilidad a la Humedad y Almacenamiento

El producto se envasa en una bolsa de aluminio a prueba de humedad con desecante y una tarjeta indicadora de humedad. Para prevenir daños inducidos por la humedad ("efecto palomita") durante el reflujo:

• Antes de abrir:Almacenar a ≤30°C y ≤90% HR.
• Después de abrir:La "vida útil en planta" es de 1 año bajo ≤30°C y ≤60% HR. Las piezas no utilizadas deben resellarse.
• Secado (Baking):Si el desecante indica saturación o se excede el tiempo de almacenamiento, se debe secar a 60±5°C durante 24 horas antes de usar.

7.3 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene códigos para:

• Número de Parte del Cliente (CPN)
• Número de Producto (P/N)
• Cantidad de Empaque (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. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Retroiluminación:Ideal para indicadores de tablero, iluminación de interruptores y retroiluminación plana para paneles LCD y símbolos.
• Telecomunicaciones:Indicadores de estado y retroiluminación de teclado en teléfonos y máquinas de fax.
• Indicación General:Estado de alimentación, selección de modo y otros indicadores de interfaz de usuario en una amplia variedad de electrónica de consumo, industrial y automotriz.

8.2 Consideraciones Críticas de Diseño

• Limitación de Corriente:Una resistencia externa en serie esabsolutamente obligatoriapara limitar la corriente directa. La característica exponencial V-I del LED significa que un pequeño aumento de voltaje puede causar una gran y destructiva oleada de corriente.
• Gestión Térmica:Adherirse a la curva de reducción de corriente directa. Asegurar un área de cobre en el PCB u otro disipador de calor adecuado si se opera a altas temperaturas ambientales o cerca de la corriente máxima.
• Protección ESD:Implementar circuitos de protección ESD en líneas sensibles y seguir procedimientos de manejo adecuados durante el montaje.
• Diseño Óptico:Considerar el ángulo de visión de 120° y el patrón de radiación al diseñar guías de luz, lentes o difusores para lograr el efecto de iluminación deseado.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con las tecnologías de LED más antiguas de orificio pasante, este LED SMD ofrece ventajas significativas:

• Tamaño y Densidad:Huella drásticamente más pequeña que permite la miniaturización.
• Automatización:Totalmente compatible con el montaje SMT de alta velocidad, reduciendo el costo de fabricación.
• Rendimiento:La tecnología InGaN proporciona mayor eficiencia y una salida verde más brillante en comparación con materiales más antiguos.
• Fiabilidad:La construcción SMD a menudo conduce a un mejor rendimiento térmico y robustez mecánica cuando se suelda correctamente.
• Cumplimiento:El dispositivo está libre de plomo, cumple con las regulaciones RoHS y REACH de la UE, y cumple con los estándares libres de halógenos (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm), lo que lo hace adecuado para diseños conscientes del medio ambiente y mercados globales.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Qué valor de resistencia debo usar con una fuente de 5V?

Usando la Ley de Ohm (R = (V_suministro- V_F) / I_F) y asumiendo un V_Ftípico de 3.3V a 20mA: R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85 ohmios. Una resistencia estándar de 82 o 100 ohmios sería apropiada. Siempre calcule para el V_Fmínimo (2.7V) para asegurar que la corriente no exceda el límite máximo.

10.2 ¿Puedo alimentar este LED a 30mA para obtener más brillo?

No. El Límite Absoluto Máximo para la corriente directa continua es 25mA. Exceder este valor compromete la fiabilidad y puede causar fallos inmediatos o graduales. Para mayor brillo, seleccione un LED de un lote de mayor intensidad luminosa (ej., lote S1) o un producto clasificado para mayor corriente.

10.3 ¿Cómo afecta la temperatura a la salida de luz?

Como se muestra en las curvas de rendimiento, la intensidad luminosa disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. A 85°C, la salida puede ser solo del 60-70% de su valor a 25°C. Esto debe tenerse en cuenta en el diseño óptico del sistema.

10.4 ¿Se requiere un disipador de calor?

Para operación continua a 20mA y temperaturas ambientales moderadas (<50°C), el calor típicamente se disipa adecuadamente a través de los terminales del LED hacia el cobre del PCB. Seguir el diseño de almohadillas sugerido mejora esto. Para altas temperaturas ambientales o si se acciona cerca de la corriente máxima, aumentar el área de cobre del PCB conectada a las almohadillas del LED actúa como un disipador de calor efectivo.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando un panel de indicadores de estado para un controlador industrial.

1. Requisito:Múltiples LEDs verdes brillantes para indicar el estado "Sistema Listo". El panel opera en un entorno de hasta 60°C.
2. Selección:Se elige el 16-213/GHC-YR1S1/3T en el lote S1 (180-225 mcd) para alta visibilidad.
3. Diseño del Circuito:Usando un riel del sistema de 3.3V. Asumiendo V_F= 3.3V, se calcula una resistencia en serie: R = (3.3V - 3.3V) / 0.02A = 0 ohmios. Esto no es válido. Por lo tanto, el LED se acciona a una corriente más baja, ej., 15mA. R = (3.3V - 3.0V*) / 0.015A = 20 ohmios. (*V_Festimado más bajo para 15mA de la curva IV).
4. Verificación Térmica:A 60°C ambiente, la curva de reducción requiere reducir la corriente máxima. Operar a 15mA proporciona un buen margen de seguridad por debajo del límite reducido, asegurando fiabilidad a largo plazo.
5. Diseño del PCB:El diseño de las almohadillas del PCB sigue la recomendación de la hoja de datos, con áreas de cobre adicionales conectadas a la almohadilla del cátodo para dispersión de calor.
6. Resultado:Un sistema de indicadores confiable y consistentemente brillante adecuado para el entorno de operación.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este LED opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión PN semiconductor. La región activa está compuesta de InGaN. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el umbral del diodo, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa desde las capas tipo N y tipo P, respectivamente. Estos portadores de carga se recombinan, liberando energía en forma de fotones. La composición específica de la aleación de InGaN determina la energía del bandgap, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, verde (~518 nm). La resina epoxi transparente encapsula y protege el chip semiconductor, proporciona estabilidad mecánica y actúa como una lente para dar forma al haz de salida de luz.

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LEDs SMD como este es parte de tendencias más amplias en optoelectrónica:

• Miniaturización:Reducción continua del tamaño del encapsulado (ej., de tamaños métricos 0603 a 0402 a 0201) para permitir dispositivos cada vez más pequeños.
• Mayor Eficiencia:Mejoras continuas en el crecimiento epitaxial y el diseño del chip conducen a una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio eléctrico de entrada).
• Consistencia de Color:Especificaciones de clasificación más estrictas y procesos de fabricación avanzados aseguran un color y brillo muy uniformes entre lotes de producción, crítico para matrices de múltiples LEDs y pantallas.
• Fiabilidad Mejorada:Materiales de encapsulado mejorados y diseños de gestión térmica están extendiendo las vidas operativas y permitiendo su uso en entornos más severos (mayor temperatura, humedad).
• Integración:Las tendencias incluyen integrar circuitos integrados de control, resistencias limitadoras de corriente o incluso múltiples chips de color (RGB) en un solo encapsulado, simplificando el diseño del circuito para el usuario final.

Estas tendencias impulsan la evolución del componente hacia soluciones más capaces, fiables y amigables para la aplicación.