Hoja de Datos del LED SMD 19-21/T1D-CPQTY/3T - 1.9x2.1mm - 3.0V Máx. - 40mW - Blanco Puro - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LED SMD 19-21 es un dispositivo compacto de montaje superficial diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren una funcionalidad fiable de indicación o retroiluminación. Su principal ventaja reside en su huella significativamente reducida en comparación con los LEDs tradicionales con pines, lo que permite una mayor densidad de empaquetado en las PCB, reduce el espacio de almacenamiento y, en última instancia, contribuye a la miniaturización del equipo final. Su construcción ligera lo hace ideal para aplicaciones portátiles y con limitaciones de espacio.

Este LED es de tipo monocromático, emite una luz blanca pura y está construido con una resina difusora amarilla. Cumple plenamente con los estándares medioambientales y de fabricación contemporáneos, ya que está libre de plomo, es compatible con RoHS, cumple con el reglamento REACH de la UE y está libre de halógenos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). El producto se suministra en cinta de 8 mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, siendo totalmente compatible con equipos automáticos de montaje pick-and-place y con los procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo o en fase de vapor.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

2.1 Especificaciones Máximas Absolutas

Estas especificaciones definen los límites de estrés más allá de los cuales puede producirse un daño permanente en el dispositivo. No se recomienda operar en o más allá de estos límites.

• Tensión Inversa (VR):5V. Superar esta tensión en polarización inversa puede causar la ruptura de la unión.
• Corriente Directa (IF):10mA. La corriente continua máxima recomendada para un funcionamiento fiable.
• Corriente Directa de Pico (IFP):40mA con un ciclo de trabajo de 1/10 y 1kHz. Esta especificación permite pulsos breves de corriente más alta, útiles en esquemas de multiplexación, pero la disipación de potencia media debe gestionarse.
• Disipación de Potencia (Pd):40mW. La potencia máxima que el encapsulado puede disipar a Ta=25°C, calculada como VF * IF.
• Descarga Electroestática (ESD) HBM:150V. Esta clasificación según el Modelo de Cuerpo Humano indica un nivel moderado de sensibilidad a la ESD; son esenciales los procedimientos de manejo adecuados.
• Temperatura de Funcionamiento y Almacenamiento:-40°C a +85°C (funcionamiento) y -40°C a +90°C (almacenamiento). Este amplio rango garantiza la funcionalidad en entornos hostiles.
• Temperatura de Soldadura:Perfil de reflujo con pico a 260°C durante un máximo de 10 segundos; soldadura manual a 350°C durante un máximo de 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden en condiciones estándar de prueba de Ta=25°C e IF=5mA, proporcionando el rendimiento de referencia.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 45.0 mcd hasta un máximo de 112.0 mcd, con un valor típico proporcionado. Se aplica una tolerancia de ±11%.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):Un amplio ángulo de visión típico de 110 grados, característico de un encapsulado LED difusor.
• Tensión Directa (VF):Varía de 2.60V a 3.00V a IF=5mA, con una tolerancia de ±0.05V. Este parámetro es crítico para el cálculo de la resistencia limitadora de corriente.
• Corriente Inversa (IR):Máximo de 50 µA a VR=5V. El dispositivo no está diseñado para operar en polarización inversa; esta prueba es solo para caracterizar la corriente de fuga.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LEDs se clasifican en bins.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Se definen dos bins basados en la intensidad luminosa mínima a IF=5mA:

• Código de Bin P:45 mcd (Mín.) a 72 mcd (Máx.).
• Código de Bin Q:72 mcd (Mín.) a 112 mcd (Máx.).

3.2 Clasificación por Tensión Directa

Se definen cuatro bins para la tensión directa a IF=5mA:

• Código de Bin 28:2.6V a 2.7V
• Código de Bin 29:2.7V a 2.8V
• Código de Bin 30:2.8V a 2.9V
• Código de Bin 31:2.9V a 3.0V

3.3 Clasificación por Coordenadas de Cromaticidad

El punto de color blanco se controla dentro de regiones específicas en el diagrama de cromaticidad CIE 1931, definidas por cuatro bins cuadriláteros (Códigos 1-4) con una tolerancia de ±0.01. Las coordenadas proporcionadas definen las esquinas de cada bin, asegurando que la luz blanca emitida caiga dentro de un espacio de color predecible.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Las curvas características típicas proporcionan información sobre el comportamiento del dispositivo en condiciones variables.

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa:Muestra la relación no lineal entre la corriente de excitación y la salida de luz. La intensidad aumenta con la corriente pero puede saturarse a niveles más altos.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra el coeficiente de temperatura negativo de la salida de luz. La intensidad luminosa típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión.
• Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva IV):Ilustra la relación exponencial, crucial para comprender la resistencia dinámica y la necesidad de regulación de corriente.
• Curva de Reducción de Corriente Directa:Especifica la corriente directa máxima permitida en función de la temperatura ambiente para garantizar que no se exceda la especificación de disipación de potencia (Pd).
• Distribución Espectral:Representa la distribución espectral de potencia de la luz blanca, mostrando típicamente un pico del LED azul combinado con una emisión más amplia del fósforo amarillo.
• Diagrama de Radiación:Un gráfico polar que visualiza la distribución espacial de la intensidad de la luz, confirmando el ángulo de visión de 110 grados.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED tiene un encapsulado SMD compacto con dimensiones nominales. El cátodo se identifica por una marca específica en el cuerpo del encapsulado. Todas las tolerancias no especificadas son de ±0.1mm. La longitud, anchura y altura exactas se definen en el dibujo dimensionado.

5.2 Identificación de Polaridad

Se proporciona una marca clara del cátodo en el encapsulado para garantizar la orientación correcta durante el montaje en PCB. Una polaridad incorrecta impedirá que el LED se ilumine y puede someterlo a estrés por tensión inversa.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

6.1 Condiciones de Soldadura

Se recomienda un perfil de soldadura por reflujo sin plomo: precalentamiento entre 150-200°C durante 60-120s, tiempo por encima de 217°C (líquidus) de 60-150s, con una temperatura máxima que no exceda los 260°C durante un máximo de 10 segundos. La velocidad máxima de calentamiento es de 6°C/seg y la de enfriamiento de 3°C/seg. La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces. Evite el estrés mecánico sobre el LED durante el calentamiento y no deforme la PCB después de soldar.

6.2 Precauciones de Almacenamiento y Manejo

Los LEDs son sensibles a la humedad (MSL). Las precauciones clave incluyen:

• Almacenamiento:No abra la bolsa antihumedad hasta que esté listo para su uso. Almacene las bolsas sin abrir en un lugar fresco y seco.
• Vida Útil en Planta:Después de abrir, utilice dentro de las 168 horas (7 días) si se almacena a ≤30°C y ≤60% HR. De lo contrario, se debe secar a 60±5°C durante 24 horas y reempaquetar.
• Protección contra ESD:El dispositivo tiene una clasificación ESD HBM de 150V, lo que requiere el uso de estaciones de trabajo y procedimientos de manejo seguros contra ESD.
• Limitación de Corriente:Una resistencia limitadora de corriente externa es obligatoria. La característica IV exponencial del LED significa que un pequeño cambio de tensión provoca un gran cambio de corriente, lo que puede llevar a una quemadura inmediata sin una regulación de corriente adecuada.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Empaquetado

El producto se suministra en un empaquetado resistente a la humedad que consta de:

• Cinta Portadora:Ancho de 8 mm, cargada en...
• Carrete:Diámetro de 7 pulgadas. La cantidad estándar cargada es de 3000 piezas por carrete.
• Bolsa Antihumedad:Bolsa de aluminio que contiene el carrete, junto con un desecante y una tarjeta indicadora de humedad.

Se proporcionan dimensiones detalladas para el carrete y la cinta portadora con una tolerancia estándar de ±0.1 mm a menos que se indique lo contrario.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del empaquetado incluye códigos para trazabilidad y especificación:

• CPN (Número de Producto del Cliente)
• P/N (Número de Producto)
• QTY (Cantidad de Empaquetado)
• CAT (Rango de Intensidad Luminosa, ej., P o Q)
• HUE (Coordenadas de Cromaticidad y Rango de Longitud de Onda Dominante, ej., 1-4)
• REF (Rango de Tensión Directa, ej., 28-31)
• LOT No (Número de Lote para trazabilidad)

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Retroiluminación:Ideal para indicadores de tablero, iluminación de interruptores y retroiluminación plana para LCDs y símbolos.
• Equipos de Telecomunicaciones:Indicadores de estado y retroiluminación de teclados en teléfonos y máquinas de fax.
• Indicación General:Cualquier aplicación que requiera una fuente de luz blanca compacta y fiable.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Excitación de Corriente:Utilice siempre una resistencia en serie o un driver de corriente constante. Calcule el valor de la resistencia usando R = (Vsuministro - VF) / IF, donde VF debe elegirse del valor máximo del bin (ej., 3.0V) para un diseño seguro.
• Gestión Térmica:Aunque la potencia es baja, asegure un área de cobre en la PCB o vías térmicas adecuadas si opera a altas temperaturas ambiente o cerca de la corriente máxima, según la curva de reducción.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 110 grados y la resina difusora proporcionan un patrón de emisión amplio y suave, adecuado para visión directa o guías de luz.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La principal diferenciación del LED 19-21 radica en su equilibrio entre tamaño, rendimiento y fiabilidad. En comparación con LEDs SMD más grandes (ej., 3528), ofrece un ahorro de espacio significativo. En comparación con encapsulados más pequeños tipo chip-scale, es más fácil de manejar y soldar utilizando procesos SMT estándar. Su estructura específica de clasificación por intensidad, tensión y cromaticidad permite un diseño de sistema más preciso y una mejor consistencia en la producción en masa en comparación con alternativas no clasificadas o con clasificación laxa.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Por qué es obligatoria una resistencia limitadora de corriente?

La tensión directa del LED tiene un coeficiente de temperatura negativo y varía en producción (bins 28-31). Una fuente de tensión fija conectada directamente causaría un flujo de corriente incontrolado, excediendo rápidamente la especificación máxima absoluta de 10mA y destruyendo el dispositivo. La resistencia en serie proporciona un método simple y lineal de regulación de corriente.

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

Sí, pero una resistencia en serie es esencial. Por ejemplo, para IF=5mA con un VF en el peor caso de 3.0V: R = (5V - 3.0V) / 0.005A = 400 Ohmios. Una resistencia estándar de 390 o 430 Ohmios sería adecuada. Verifique siempre la corriente real en condiciones de funcionamiento.

10.3 ¿Qué significa la vida útil en planta de 168 horas?

Este es el tiempo máximo que el LED puede estar expuesto a las condiciones ambientales de la fábrica (≤30°C/60% HR) después de abrir la bolsa antihumedad, antes de que la absorción de humedad pueda causar daños (\"efecto palomita\") durante la soldadura por reflujo. Si se excede este tiempo, se requiere un secado de 24 horas a 60°C para eliminar la humedad.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un panel de indicadores de estado con brillo uniforme.Para garantizar la consistencia visual entre múltiples LEDs en un panel, especifique requisitos de clasificación más estrictos al realizar el pedido. Por ejemplo, solicite todos los LEDs del Bin Q (mayor intensidad) y del Bin 29 (VF 2.7-2.8V). Usar un driver de corriente constante ajustado a 5mA en lugar de una fuente de tensión + resistencias minimizará aún más las variaciones de brillo causadas por pequeñas diferencias en la tensión directa entre los lotes, logrando una apariencia perfectamente uniforme.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este es un LED blanco convertido por fósforo. El núcleo es un chip semiconductor, típicamente hecho de Nitruro de Galio e Indio (InGaN), que emite luz azul cuando se polariza directamente (los electrones y huecos se recombinan en la unión PN). Esta luz azul excita un recubrimiento de fósforo amarillo (Granate de Aluminio e Itrio, YAG:Ce) dentro del encapsulado. La combinación de la luz azul restante y la emisión de amplio espectro amarilla del fósforo resulta en la percepción de luz blanca por el ojo humano. La resina difusora amarilla ayuda a dispersar la luz, creando el amplio ángulo de visión.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia en los LEDs indicadores SMD continúa hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), un índice de reproducción cromática (IRC) mejorado para los LEDs blancos y tamaños de encapsulado aún más pequeños, manteniendo o mejorando el rendimiento térmico. También hay un enfoque en mejorar la fiabilidad y la longevidad bajo corrientes de excitación y temperaturas de funcionamiento más altas. La estandarización de la clasificación y la provisión de datos técnicos detallados, como se ve en esta hoja de datos, reflejan el movimiento de la industria hacia componentes más predecibles y amigables para el diseño, destinados a la fabricación automatizada y de gran volumen.