Hoja de Datos del LED SMD 19-213 Naranja Rojizo - Dimensiones del Paquete - Voltaje Directo 2.0V - Disipación de Potencia 60mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 19-213 es un LED de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones miniaturizadas y de alta densidad. Utiliza material semiconductor de AlGaInP para emitir una luz de color naranja rojizo. Su tamaño compacto y construcción ligera lo hacen ideal para diseños electrónicos modernos donde el espacio es limitado.

1.1 Ventajas Principales

Las ventajas principales de este componente incluyen una huella significativamente más pequeña en comparación con los LEDs de tipo con patillas, lo que permite reducir el tamaño de la placa y aumentar la densidad de empaquetado. Se suministra en cinta de 8 mm en un carrete de 7 pulgadas de diámetro para compatibilidad con equipos de colocación automática. El dispositivo está libre de plomo, cumple con RoHS, es conforme con las regulaciones REACH de la UE y cumple con los estándares libres de halógenos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Aplicaciones Objetivo

Las aplicaciones típicas incluyen retroiluminación para cuadros de mandos e interruptores, indicadores y retroiluminación en dispositivos de telecomunicaciones como teléfonos y faxes, retroiluminación plana para LCDs, interruptores y símbolos, así como uso general como indicador.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Voltaje Inverso (VR):5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar la ruptura de la unión.
• Corriente Directa (IF):25 mA. La corriente continua máxima permitida a través del LED.
• Corriente Directa de Pico (IFP):60 mA. Esta es la corriente pulsada máxima, especificada con un ciclo de trabajo de 1/10 y una frecuencia de 1 kHz. No debe usarse para operación continua.
• Disipación de Potencia (Pd):60 mW. La potencia máxima que el paquete puede disipar sin exceder sus límites térmicos.
• Descarga Electroestática (ESD) Modelo Cuerpo Humano (HBM):2000 V. Esto indica la sensibilidad del dispositivo a la electricidad estática; se requieren procedimientos de manejo ESD adecuados.
• Temperatura de Operación (Topr):-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente en el que se garantiza que el dispositivo funcionará.
• Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura (Tsol):Soldadura por reflujo: pico de 260°C durante un máximo de 10 segundos. Soldadura manual: 350°C durante un máximo de 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros definen la salida de luz y el rendimiento eléctrico en condiciones típicas de operación (Ta=25°C, IF=20mA).

• Intensidad Luminosa (Iv):36.0 mcd (Mín), 72.0 mcd (Máx). El valor típico se encuentra dentro de este rango. La salida real se clasifica (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ1/2):120 grados (Típico). Este amplio ángulo de visión lo hace adecuado para aplicaciones que requieren una iluminación amplia.
• Longitud de Onda de Pico (λp):621 nm (Típico). La longitud de onda a la cual la emisión espectral es más fuerte.
• Longitud de Onda Dominante (λd):605.5 nm (Mín), 625.5 nm (Máx). Este es el color percibido de la luz y también se clasifica.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):18 nm (Típico). El ancho del espectro emitido a la mitad de la intensidad máxima.
• Voltaje Directo (VF):1.75 V (Mín), 2.00 V (Típ), 2.35 V (Máx) a IF=20mA. Este parámetro se clasifica y tiene un impacto directo en el diseño de la fuente de alimentación.
• Corriente Inversa (IR):10 μA (Máx) a VR=5V. Nótese que el dispositivo no está diseñado para operar en polarización inversa; este parámetro es solo para pruebas de corriente de fuga.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción, los LEDs se clasifican en grupos (bins) según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan criterios de rendimiento específicos para su aplicación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los grupos se definen por valores mínimos y máximos de intensidad luminosa a IF=20mA.

• Grupo N2:36.0 mcd a 45.0 mcd
• Grupo P1:45.0 mcd a 57.0 mcd
• Grupo P2:57.0 mcd a 72.0 mcd

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Los grupos se definen por valores mínimos y máximos de longitud de onda dominante a IF=20mA.

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

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

Los grupos se definen por valores mínimos y máximos de voltaje directo a IF=20mA.

• Grupo 0:1.75 V a 1.95 V
• Grupo 1:1.95 V a 2.15 V
• Grupo 2:2.15 V a 2.35 V

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones variables.

4.1 Distribución Espectral

La curva muestra una salida espectral típica centrada alrededor de 621 nm (longitud de onda de pico) con un ancho de banda de aproximadamente 18 nm. Esto confirma la característica de emisión monocromática naranja rojiza del material AlGaInP.

4.2 Patrón de Radiación

El diagrama polar ilustra la distribución espacial de la intensidad de la luz. Se confirma el ángulo de visión de 120 grados, mostrando un patrón de emisión casi Lambertiano donde la intensidad es máxima a 0° (perpendicular al chip) y disminuye gradualmente hacia los bordes.

4.3 Corriente Directa vs. Voltaje Directo

Esta curva IV muestra la relación exponencial típica de un diodo. El voltaje directo aumenta logarítmicamente con la corriente. La curva es esencial para determinar el punto de operación y diseñar el circuito limitador de corriente.

4.4 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

Esta curva demuestra que la salida de luz es aproximadamente proporcional a la corriente directa dentro del rango de operación especificado. Sin embargo, la eficiencia puede disminuir a corrientes muy altas debido al aumento de calor.

4.5 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Esta es una curva crítica para la gestión térmica. La intensidad luminosa disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. La curva muestra que la salida puede caer significativamente cuando la temperatura se acerca al límite máximo de operación, destacando la necesidad de una disipación de calor adecuada en entornos de alta temperatura.

4.6 Curva de Reducción de Corriente Directa

Este gráfico define la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente. Para evitar el sobrecalentamiento y garantizar la fiabilidad, la corriente directa debe reducirse cuando se opera a altas temperaturas ambiente. Esta curva es fundamental para un diseño de potencia confiable.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El dispositivo presenta un paquete SMD estándar. El dibujo dimensional proporciona medidas críticas que incluyen largo, ancho, alto del cuerpo y espaciado de las almohadillas. Todas las tolerancias no especificadas son de ±0.1mm. Las dimensiones exactas son cruciales para el diseño de la huella en el PCB y para garantizar una colocación y soldadura adecuadas.

5.2 Identificación de Polaridad

El cátodo está típicamente marcado en el dispositivo, a menudo por una muesca, un punto o una marca verde en el paquete. La orientación correcta de la polaridad durante el montaje es esencial para el funcionamiento adecuado.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se recomienda un perfil de soldadura por reflujo libre de plomo: precalentamiento entre 150-200°C durante 60-120 segundos, tiempo por encima del líquido (217°C) durante 60-150 segundos, con una temperatura máxima que no exceda los 260°C durante un máximo de 10 segundos. La tasa máxima de calentamiento es de 6°C/seg, y la tasa máxima de enfriamiento es de 3°C/seg. No se debe realizar el reflujo más de dos veces.

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. Utilice un soldador con una capacidad de 25W o menos. Permita un intervalo de más de 2 segundos entre soldar cada terminal para evitar choques térmicos.

6.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LEDs se empaquetan en bolsas resistentes a la humedad con desecante. La bolsa no debe abrirse hasta que los componentes estén listos para su uso. Después de abrir, los LEDs no utilizados deben almacenarse a 30°C o menos y con una humedad relativa del 60% o menos. La "vida útil en planta" después de abrir es de 168 horas (7 días). Si se excede este tiempo o el indicador de desecante ha cambiado de color, se requiere un tratamiento de horneado a 60 ±5°C durante 24 horas antes de su uso para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" durante el reflujo.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de la Cinta y el Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora de 8 mm de ancho enrollada en un carrete de 7 pulgadas de diámetro. Se proporcionan las dimensiones del carrete y de los alvéolos de la cinta portadora para garantizar la compatibilidad con las máquinas automáticas pick-and-place. Cada carrete contiene 3000 piezas.

7.2 Información de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene información clave para la trazabilidad e identificación: Número de Producto 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) y Número de Lote (LOT No).

8. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

8.1 Limitación de Corriente

Crítico:Siempre se debe usar una resistencia limitadora de corriente externa en serie con el LED. El voltaje directo tiene un coeficiente de temperatura negativo y una tolerancia estrecha, lo que significa que un pequeño aumento en el voltaje de alimentación puede causar un gran aumento, potencialmente destructivo, en la corriente. El valor de la resistencia debe calcularse en función del voltaje de alimentación (Vs), el voltaje directo máximo (VF_max del grupo seleccionado) y la corriente directa deseada (IF), usando la fórmula: R = (Vs - VF_max) / IF.

8.2 Gestión Térmica

Aunque el paquete es pequeño, se debe considerar la disipación de potencia (hasta 60 mW), especialmente en altas temperaturas ambiente o cuando se maneja a corrientes altas. Use la curva de reducción para seleccionar una corriente de operación apropiada. Asegúrese de que el PCB tenga un área de cobre adecuada o vías térmicas para conducir el calor lejos de las almohadillas del LED, particularmente en espacios cerrados o diseños de alta densidad.

8.3 Diseño Óptico

El ángulo de visión de 120 grados proporciona una iluminación amplia y difusa. Para aplicaciones que requieren luz enfocada o dirigida, serán necesarias ópticas secundarias (lentes, guías de luz). El color de la resina transparente asegura una absorción mínima de la luz emitida.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs antiguos de orificio pasante, este tipo SMD ofrece una huella y perfil drásticamente reducidos, permitiendo productos finales más delgados y compactos. Su compatibilidad con el montaje automatizado reduce los costos de fabricación y mejora la precisión de colocación. La tecnología AlGaInP proporciona alta eficiencia y buena pureza de color en el espectro naranja-rojo. El sistema integral de clasificación (binning) ofrece a los diseñadores la capacidad de seleccionar componentes con características ópticas y eléctricas estrictamente controladas, lo cual es crucial para aplicaciones que requieren una apariencia uniforme o un emparejamiento preciso de corriente en matrices.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

10.1 ¿Cuál es el propósito de los diferentes códigos de clasificación (bin)?

La clasificación (binning) garantiza la consistencia de color y brillo dentro de un lote de producción. Por ejemplo, en una matriz de LEDs, especificar los mismos grupos de intensidad luminosa (CAT) y longitud de onda dominante (HUE) dará como resultado una apariencia visual uniforme. Especificar un grupo de voltaje directo (REF) puede ayudar a diseñar circuitos de excitación más simples y uniformes.

10.2 ¿Puedo alimentar este LED sin una resistencia limitadora de corriente?

No.Esto está fuertemente desaconsejado y probablemente conducirá a una falla inmediata. La característica V-I del LED es exponencial, e incluso una fuente de voltaje regulada con un ligero ruido o tolerancia puede hacer que la corriente exceda el valor máximo absoluto.

10.3 ¿Por qué hay un límite de tiempo de almacenamiento después de abrir la bolsa?

Los paquetes SMD pueden absorber humedad de la atmósfera. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede vaporizarse rápidamente, creando una presión interna que puede agrietar el paquete ("efecto palomita"). La vida útil en planta de 168 horas y las instrucciones de horneado son críticas para prevenir este modo de falla.

10.4 ¿Cómo interpreto la especificación de Corriente Directa de Pico?

La Corriente Directa de Pico de 60 mA (IFP) es solo para operación pulsada, con un ciclo de trabajo del 10% (1/10) y 1 kHz. No debe usarse para dimensionar la corriente de operación en DC. La corriente continua máxima en DC es de 25 mA (IF). El pulsado puede usarse para multiplexación o para lograr un brillo instantáneo más alto, pero la corriente promedio y la disipación de potencia deben permanecer dentro de los límites.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de un panel de indicadores de estado para una unidad de control industrial.El panel requiere múltiples indicadores uniformes de color naranja rojizo. El diseñador primero seleccionaría el grupo de intensidad luminosa apropiado (por ejemplo, P1 para brillo medio) y el grupo de longitud de onda dominante (por ejemplo, E3 para un tono naranja específico) para garantizar la consistencia visual en todos los indicadores. Se diseñaría un circuito excitador de corriente constante ajustado a 20 mA, con el valor de la resistencia limitadora calculado usando el VF máximo del grupo de voltaje seleccionado (por ejemplo, Grupo 1: 2.15V máx.). El diseño del PCB incluiría un alivio térmico adecuado para las almohadillas del LED, ya que el gabinete puede experimentar temperaturas ambiente elevadas. El equipo de producción seguiría los procedimientos de manejo de humedad, programando el montaje de la placa dentro de la vida útil en planta después de abrir el carrete o realizando el ciclo de horneado necesario.

12. Principio de Funcionamiento

Este LED se basa en un chip semiconductor hecho de Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio (AlGaInP). Cuando se aplica un voltaje directo que excede el voltaje de encendido del diodo (aproximadamente 1.8-2.2V), los electrones y huecos se inyectan en la región activa del semiconductor. Estos portadores de carga se recombinan, liberando energía en forma de fotones. La composición específica de la aleación AlGaInP determina la energía de la banda prohibida, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, naranja rojizo (~621 nm). El chip está encapsulado en una resina epoxi transparente que protege el semiconductor, da forma al haz de luz de salida y proporciona la estructura mecánica para el montaje superficial.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en los LEDs SMD es hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), tamaños de paquete más pequeños para aumentar la densidad y una fiabilidad mejorada en condiciones adversas (mayor temperatura, humedad). También hay un enfoque en tolerancias de clasificación más estrictas para satisfacer las demandas de aplicaciones como pantallas a color completas e iluminación automotriz, donde la uniformidad de color y brillo es primordial. Además, los avances en materiales de empaquetado apuntan a mejorar la resistencia al estrés térmico y a la degradación por luz azul/UV para una mayor vida operativa. El cambio hacia materiales libres de plomo y halógenos, como se ve en este componente, refleja tendencias ambientales y regulatorias más amplias en la industria electrónica.