Hoja de Datos del LED SMD 19-217 - Naranja Rojizo - Ángulo de Visión de 120° - Corriente Directa de 5mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 19-217 es un LED de montaje superficial (SMD) diseñado para ensamblajes electrónicos modernos y compactos. Utiliza un chip de AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio) para producir una luz de color naranja rojizo. Su ventaja principal radica en su huella significativamente reducida en comparación con los LED tradicionales de pines, lo que permite una mayor densidad de componentes en las placas de circuito impreso (PCB), reduce los requisitos de almacenamiento y contribuye a la miniaturización del equipo final. El componente es ligero, lo que lo hace adecuado para aplicaciones donde el espacio y el peso son limitaciones críticas.

1.1 Ventajas Principales

• Miniaturización:El encapsulado SMD permite diseños de placa más pequeños.
• Compatibilidad con Automatización:Suministrado en cinta de 8 mm en carretes de 7 pulgadas, es totalmente compatible con equipos automáticos de alta velocidad pick-and-place.
• Compatibilidad de Proceso:Adecuado para procesos de soldadura por reflujo infrarrojo y por fase de vapor.
• Cumplimiento Ambiental:El producto está libre de plomo, cumple con RoHS, REACH de la UE y estándares libres de halógenos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Aplicaciones Objetivo

Este LED es versátil y encuentra uso en diversas funciones de iluminación e indicación, incluyendo:

• Iluminación trasera para paneles de instrumentos, interruptores y símbolos.
• Indicadores de estado e iluminación trasera de teclados en dispositivos de telecomunicaciones como teléfonos y máquinas de fax.
• Luces indicadoras de propósito general.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente al dispositivo. No se garantiza la operación bajo estas condiciones.

• Voltaje Inverso (V_R):5 V
• Corriente Directa Continua (I_F):25 mA
• Corriente Directa Pico (I_FP):60 mA (a un ciclo de trabajo de 1/10, 1 kHz)
• Disipación de Potencia (P_d):60 mW
• Descarga Electroestática (ESD) Modelo Cuerpo Humano (HBM):2000 V
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +90°C
• Temperatura de Soldadura (T_sol):Reflujo: 260°C máximo por 10 seg; Manual: 350°C máximo por 3 seg.

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas a una temperatura ambiente (T_a) de 25°C y una corriente de prueba estándar (I_F) de 5 mA, salvo que se especifique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (I_v):14.5 mcd (Mín), 36.0 mcd (Máx). Aplica una tolerancia de ±11%.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120 grados (Típico). Este ángulo amplio asegura una buena visibilidad desde varias perspectivas.
• Longitud de Onda Pico (λ_p):621 nm (Típico).
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):605.5 nm (Mín), 625.5 nm (Máx). Aplica una tolerancia de ±1 nm. Este parámetro define el color percibido.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):18 nm (Típico). Esto indica la pureza espectral de la luz emitida.
• Voltaje Directo (V_F):1.7 V (Mín), 2.2 V (Máx) a I_F=5mA. Aplica una tolerancia de ±0.05V. Esto es crítico para el cálculo de la resistencia limitadora de corriente.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (Máx) a V_R=5V. El dispositivo no está diseñado para operar en polarización inversa.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LED se clasifican en grupos (bins) según parámetros clave.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Clasificado a I_F= 5 mA.

• L2:14.5 – 18.0 mcd
• M1:18.0 – 22.5 mcd
• M2:22.5 – 28.5 mcd
• N1:28.5 – 36.0 mcd

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Clasificado a I_F= 5 mA. Esto se correlaciona directamente con el tono de naranja rojizo.

• E1:605.5 – 609.5 nm
• E2:609.5 – 613.5 nm
• E3:613.5 – 617.5 nm
• E4:617.5 – 621.5 nm
• E5:621.5 – 625.5 nm

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

Clasificado a I_F= 5 mA. Importante para diseñar circuitos de excitación de corriente uniforme en múltiples LED.

• 19:1.7 – 1.8 V
• 20:1.8 – 1.9 V
• 21:1.9 – 2.0 V
• 22:2.0 – 2.1 V
• 23:2.1 – 2.2 V

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características esenciales para comprender el comportamiento del LED bajo diferentes condiciones de operación.

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

Esta relación no lineal muestra que un pequeño aumento en el voltaje más allá del V_Ftípico puede causar un gran aumento, potencialmente dañino, en la corriente. Esto subraya la absoluta necesidad de usar una resistencia limitadora de corriente o un driver de corriente constante en serie con el LED.

4.2 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

La salida de luz aumenta con la corriente directa, pero no de forma lineal. Operar por encima de la corriente continua recomendada (25mA) puede aumentar el brillo, pero reducirá la vida útil y la confiabilidad debido al aumento de la temperatura de unión.

4.3 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

La intensidad luminosa disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. Esta reducción térmica es una consideración crítica para aplicaciones que operan en entornos de alta temperatura. La curva muestra el rendimiento desde -40°C hasta +100°C.

4.4 Curva de Reducción de Corriente Directa

Esta curva define la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente. Para evitar el sobrecalentamiento, la corriente máxima debe reducirse cuando se opera por encima de cierta temperatura (típicamente 25°C).

4.5 Distribución Espectral

El gráfico muestra la intensidad relativa de la luz emitida en diferentes longitudes de onda, centrada alrededor de la longitud de onda pico de 621 nm. La forma y el ancho (18 nm) de esta curva determinan la pureza del color.

4.6 Patrón de Radiación

Un diagrama polar que ilustra la distribución angular de la intensidad de la luz, confirmando el ángulo de visión de 120 grados donde la intensidad cae a la mitad de su valor máximo.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El LED viene en un encapsulado SMD estándar. Las dimensiones exactas (largo, ancho, alto) y el diseño de las almohadillas se definen en el dibujo del encapsulado dentro de la hoja de datos. El dibujo incluye dimensiones críticas como el espaciado de los terminales y el patrón de soldadura recomendado en el PCB para garantizar una soldadura adecuada y estabilidad mecánica. El componente presenta una lente de resina transparente. La polaridad se indica mediante una marca en el encapsulado o por un diseño asimétrico de las almohadillas (típicamente, la almohadilla del cátodo puede estar marcada o tener una forma diferente). Los diseñadores deben consultar el dibujo de dimensiones específico para crear la huella con precisión.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo (Sin Plomo)

Un proceso crítico para un ensamblaje confiable.

• Precalentamiento:150–200°C durante 60–120 segundos.
• Tiempo por Encima del Líquidus (217°C):60–150 segundos.
• Temperatura Pico:260°C máximo.
• Tiempo en el Pico:10 segundos máximo.
• Tasa de Calentamiento:Máximo 6°C/segundo.
• Tasa de Enfriamiento:Máximo 3°C/segundo.

Importante:La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces en el mismo LED.

6.2 Soldadura Manual

Si la soldadura manual es inevitable:

• Use un soldador con una temperatura de punta < 350°C.
• Limite el tiempo de contacto a 3 segundos por terminal.
• Use un soldador con una potencia nominal de 25W o menos.
• Permita un intervalo mínimo de 2 segundos entre soldar cada terminal para evitar choque térmico.

6.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LED se empaquetan en una bolsa resistente a la humedad con desecante.

• No abrala bolsa hasta que esté listo para su uso.
• Después de abrir, los LED no utilizados deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% de humedad relativa.
• La "vida útil en planta" después de abrir es de 168 horas (7 días).
• Si se excede la vida útil en planta o el desecante indica absorción de humedad, se requiere un tratamiento de horneado: 60 ±5°C durante 24 horas antes de su uso.

7. Información de Embalaje y Pedido

El embalaje estándar es de 3000 piezas por carrete. Las dimensiones del carrete, la cinta portadora y la cinta de cubierta se especifican para garantizar compatibilidad con equipos automatizados. La etiqueta en el carrete proporciona información clave para la trazabilidad y la aplicación correcta: Número de Producto (P/N), cantidad (QTY) y los códigos de clasificación específicos para Intensidad Luminosa (CAT), Longitud de Onda Dominante (HUE) y Voltaje Directo (REF).

8. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

8.1 El Limitador de Corriente es Obligatorio

Siempre se debe usar una resistencia limitadora de corriente externa en serie con el LED. El valor de la resistencia (R) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_fuente- V_F) / I_F, donde V_Fes el voltaje directo del LED a la corriente deseada I_F. Siempre use el V_Fmáximo de la hoja de datos para un diseño conservador y evitar sobrecorriente.

8.2 Gestión Térmica

Aunque el encapsulado es pequeño, la disipación de potencia (hasta 60mW) genera calor. Asegure un área de cobre adecuada en el PCB (almohadillas de alivio térmico) alrededor de las almohadillas de soldadura del LED para ayudar a disipar el calor, especialmente cuando se opera a corrientes altas o en ambientes cálidos. Adhiérase a la curva de reducción de corriente directa.

8.3 Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

Aunque está clasificado para 2000V HBM, se deben observar las precauciones estándar de manejo ESD durante el ensamblaje y manipulación para prevenir daños latentes.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El LED 19-217, basado en tecnología AlGaInP, ofrece ventajas distintivas para aplicaciones de color naranja rojizo en comparación con otras tecnologías como AllnGaP o LED filtrados. AlGaInP generalmente proporciona una mayor eficiencia luminosa y una mejor estabilidad de color frente a variaciones de temperatura y corriente para colores en el espectro del rojo al ámbar. Su ángulo de visión de 120 grados es más amplio que el de muchos LED de "vista superior", lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren una amplia visibilidad. El formato SMD proporciona un perfil más bajo y una mejor idoneidad para el ensamblaje automatizado que sus contrapartes de orificio pasante.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

10.1 ¿Por qué mi LED necesita una resistencia?

Los LED son dispositivos controlados por corriente. Su característica I-V es exponencial, lo que significa que un pequeño aumento en el voltaje causa un gran aumento de corriente, que puede destruir instantáneamente el LED. Una resistencia limita la corriente a un valor seguro y especificado.

10.2 ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de 5V?

Sí, pero debe usar una resistencia en serie. Por ejemplo, para lograr I_F=5mA con una V_fuente=5V y un V_Ftípico de 2.0V, el valor de la resistencia sería R = (5V - 2.0V) / 0.005A = 600 Ohmios. Use un valor estándar como 620 Ohmios.

10.3 ¿Qué sucede si excedo la temperatura o tiempo máximo de soldadura?

El calor excesivo puede dañar el chip semiconductor interno, los alambres de unión o la lente de epoxi, lo que lleva a una falla inmediata o a una reducción de la confiabilidad a largo plazo (disminución de la salida de luz, cambio de color). Siempre siga el perfil recomendado.

10.4 ¿Cómo interpreto los códigos de clasificación en la etiqueta?

Los códigos de clasificación (ej., CAT: N1, HUE: E4, REF: 21) le indican el grupo de rendimiento específico de los LED en ese carrete. "N1" significa que la intensidad luminosa está entre 28.5-36.0 mcd, "E4" significa que la longitud de onda dominante es 617.5-621.5 nm, y "21" significa que el voltaje directo es 1.9-2.0V. Esto permite un rendimiento consistente en su producto.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario:Diseño de un panel de indicadores de estado para un controlador industrial. El panel requiere múltiples indicadores de color naranja rojizo que deben ser uniformemente brillantes y tener el mismo tono de color, visibles desde un ángulo amplio por un operador.

Implementación:

1. Selección de Componentes:Se elige el LED 19-217 por su formato SMD (facilita el ensamblaje automatizado), su amplio ángulo de visión de 120° y la disponibilidad de clasificación para consistencia.
2. Diseño del Circuito:Hay disponible un riel de 5V. Objetivo I_F= 5mA para larga vida y brillo moderado. Usando el V_Fmáximo de 2.2V para un diseño conservador: R = (5V - 2.2V) / 0.005A = 560 Ohmios. Se coloca una resistencia de 560Ω, 1/8W en serie con cada LED.
3. Diseño del PCB:Los LED se colocan con un espaciado adecuado. La huella en el PCB sigue el patrón de soldadura recomendado en la hoja de datos. Se conecta un área de cobre adicional a la almohadilla del cátodo para una ligera mejora térmica.
4. Adquisición:Los LED se solicitan especificando requisitos de clasificación estrictos (ej., CAT: M2 o N1, HUE: E3 o E4) para garantizar uniformidad visual en todos los indicadores del panel.
5. Ensamblaje:Los componentes se ensamblan utilizando un perfil de reflujo sin plomo estándar, adhiriéndose estrictamente a los límites de tiempo y temperatura.

Este enfoque resulta en un panel indicador confiable, consistente y de aspecto profesional.

12. Principio de Funcionamiento

La luz se produce a través de un proceso llamado electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el potencial incorporado del diodo, los electrones del semiconductor tipo n y los huecos del semiconductor tipo p se inyectan en la región activa (el pozo cuántico en la capa de AlGaInP). Cuando estos electrones y huecos se recombinan, se libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación AlGaInP determina la energía de la banda prohibida, que a su vez dicta la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, naranja rojizo (~621 nm). El encapsulado de resina epoxi transparente actúa como una lente, dando forma a la salida de luz en el patrón de radiación deseado.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en LED indicadores como el 19-217 es hacia una eficiencia cada vez mayor (más salida de luz por unidad de entrada eléctrica), lo que reduce el consumo de energía y la generación de calor. También hay un impulso continuo hacia la miniaturización, lo que lleva a tamaños de encapsulado más pequeños (ej., 0402, 0201 métricos) manteniendo o mejorando el rendimiento óptico. Los avances en materiales de fósforo y semiconductores continúan mejorando la reproducción cromática, la estabilidad y la vida útil. Además, la integración de electrónica de control (como drivers de corriente constante) directamente en los encapsulados LED se está volviendo más común para simplificar el diseño. La tecnología subyacente AlGaInP sigue siendo un estándar de alto rendimiento para colores rojo, naranja y ámbar debido a su eficiencia y estabilidad.