Hoja de Datos del LED SMD 19-117/T1D-AP2Q2QY/3T - Blanco Puro - 5mA - 2.7-3.2V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED de montaje superficial (SMD) identificado como 19-117/T1D-AP2Q2QY/3T. Este componente es un LED monocromático de color blanco puro diseñado para procesos modernos de montaje electrónico. Su compacto encapsulado SMD ofrece ventajas significativas sobre los componentes tradicionales con patillas, permitiendo el diseño de placas de circuito impreso (PCB) más pequeñas, una mayor densidad de componentes y, en última instancia, equipos finales más compactos. Su naturaleza ligera lo hace además adecuado para aplicaciones miniaturizadas y portátiles.

1.1 Características Principales y Cumplimiento Normativo

El LED se suministra en cinta de 8 mm enrollada en un carrete de 7 pulgadas de diámetro, siendo totalmente compatible con equipos automáticos estándar de pick-and-place para fabricación en volumen. Está diseñado para ser procesado mediante técnicas de soldadura por reflujo por infrarrojos y por fase de vapor. El dispositivo está construido con materiales libres de plomo (Pb-free) e incorpora protección contra descargas electrostáticas (ESD). Cumple con normativas clave medioambientales y de seguridad, incluyendo la directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas) de la UE, el reglamento REACH (Registro, Evaluación, Autorización y Restricción de Sustancias Químicas), y está clasificado como libre de halógenos, con contenido de Bromo (Br) y Cloro (Cl) por debajo de 900 ppm cada uno y su suma por debajo de 1500 ppm.

1.2 Aplicaciones Destinadas

Este LED es versátil y encuentra uso en diversos roles de iluminación e indicación. Las aplicaciones principales incluyen la retroiluminación de salpicaderos de paneles de instrumentos e interruptores de membrana. En equipos de telecomunicaciones, puede servir como indicador de estado o retroiluminación para dispositivos como teléfonos y máquinas de fax. También es adecuado para proporcionar retroiluminación plana para pantallas de cristal líquido (LCD), paneles de interruptores y símbolos. Su naturaleza de propósito general permite su uso en una amplia gama de electrónica de consumo e industrial donde se requiere una fuente de luz blanca compacta y fiable.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

Esta sección proporciona un análisis detallado de los límites y características eléctricos, ópticos y térmicos del LED. Comprender estos parámetros es crucial para un diseño de circuito fiable y para garantizar el rendimiento a largo plazo.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los Valores Máximos Absolutos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estos valores se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C y no deben excederse bajo ninguna condición de funcionamiento. Los límites clave son:

• Tensión Inversa (VR):5V. Aplicar una tensión de polarización inversa superior a esta puede romper la unión semiconductora del LED.
• Corriente Directa Continua (IF):10mA. Esta es la corriente continua máxima que puede pasar a través del LED de forma continua.
• Corriente Directa de Pico (IFP):100mA. Esta es la corriente pulsada máxima permitida, especificada con un ciclo de trabajo de 1/10 y una frecuencia de 1 kHz. Es adecuada para destellos breves de alta intensidad.
• Disipación de Potencia (Pd):40mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el dispositivo puede disipar en forma de calor, calculada como Tensión Directa (VF) × Corriente Directa (IF).
• Resistencia a ESD (HBM):2000V. El dispositivo puede soportar descargas electrostáticas hasta este nivel según el Modelo de Cuerpo Humano (HBM), lo que indica una buena robustez para el manejo.
• Temperatura de Funcionamiento (Topr):-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente para el cual está diseñado para funcionar el LED.
• Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-40°C a +90°C. El rango de temperatura para almacenar el dispositivo cuando no está alimentado.
• Temperatura de Soldadura:El encapsulado puede soportar soldadura por reflujo con una temperatura máxima de 260°C durante hasta 10 segundos, o soldadura manual a 350°C durante hasta 3 segundos.

2.2 Características Electro-Ópticas

Las Características Electro-Ópticas se miden a Ta=25°C y una corriente de prueba estándar (IF) de 5mA. Estos representan los parámetros de rendimiento típicos.

• Intensidad Luminosa (Iv):La salida de luz oscila entre un mínimo de 57.0 milicandelas (mcd) y un máximo de 112.0 mcd. El valor típico se encuentra dentro de este rango, y se definen clasificaciones específicas (ver Sección 3). La tolerancia es de ±11%.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):El ángulo de visión típico, definido como el ángulo donde la intensidad cae a la mitad de su valor máximo, es de 130 grados. Esto indica un patrón de emisión amplio y difuso, adecuado para iluminación de área.
• Tensión Directa (VF):La caída de tensión a través del LED cuando conduce 5mA típicamente oscila entre 2.70V y 3.20V. La tolerancia es de ±0.05V. Este parámetro es crítico para diseñar el circuito limitador de corriente.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican en "bins" según parámetros clave de rendimiento. Esto permite a los diseñadores seleccionar piezas que cumplan con requisitos específicos de brillo y eléctricos para su aplicación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La salida luminosa se categoriza en tres bins (P2, Q1, Q2) cuando se mide a IF=5mA:

• Bin P2:57.0 mcd (Mín.) a 72.0 mcd (Máx.)
• Bin Q1:72.0 mcd (Mín.) a 90.0 mcd (Máx.)
• Bin Q2:90.0 mcd (Mín.) a 112.0 mcd (Máx.)

El código de bin específico (por ejemplo, Q2 en el número de pieza 19-117/T1D-AP2Q2QY/3T) indica la salida de luz mínima garantizada para esa unidad particular.

3.2 Clasificación por Tensión Directa

La tensión directa se categoriza en cinco bins (29 a 33) a IF=5mA:

• Bin 29:2.70V a 2.80V
• Bin 30:2.80V a 2.90V
• Bin 31:2.90V a 3.00V
• Bin 32:3.00V a 3.10V
• Bin 33:3.10V a 3.20V

Esta clasificación ayuda en el diseño de fuentes de alimentación y a predecir el consumo de corriente con mayor precisión en un lote de LED.

3.3 Clasificación por Coordenadas de Cromaticidad

El color de la luz blanca se define por sus coordenadas de cromaticidad (x, y) en el diagrama CIE 1931. La hoja de datos define seis bins (1 a 6), cada uno especificando un área cuadrilátera en la carta de colores. Se proporcionan las coordenadas de las cuatro esquinas de cada bin. Esto garantiza que la luz blanca emitida caiga dentro de un espacio de color específico y controlado. La tolerancia para estas coordenadas es de ±0.01.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Los datos gráficos proporcionan una visión más profunda del comportamiento del LED bajo condiciones variables.

4.1 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V)

La curva I-V muestra la relación exponencial entre corriente y tensión. Para este LED, a una temperatura ambiente fija de 25°C, la tensión directa aumenta a medida que aumenta la corriente. Esta curva es esencial para determinar el punto de operación y el valor de la resistencia en serie necesaria para lograr una corriente deseada.

4.2 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

Este gráfico demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente directa. Típicamente muestra una relación casi lineal a corrientes bajas, que puede saturarse a corrientes más altas debido a efectos térmicos y de eficiencia. La curva se traza en una escala semilogarítmica, mostrando la intensidad desde un 10% hasta un 1000% en relación con una línea base.

4.3 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

La eficiencia del LED disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esta curva representa la salida de luz relativa frente a la temperatura ambiente (Ta). Típicamente muestra un pico cerca de la temperatura ambiente, con la salida disminuyendo a medida que la temperatura aumenta o disminuye significativamente. Esto es crítico para aplicaciones que operan en entornos térmicos no ideales.

4.4 Curva de Reducción de Corriente Directa

Para evitar el sobrecalentamiento, la corriente directa continua máxima permitida debe reducirse a medida que aumenta la temperatura ambiente. Esta curva de reducción especifica la corriente de funcionamiento segura para temperaturas ambiente superiores a 25°C hasta la temperatura máxima de funcionamiento.

4.5 Distribución Espectral

La curva de distribución espectral de potencia muestra la intensidad de la luz emitida en cada longitud de onda. Para un LED blanco basado en un chip azul de InGaN con fósforo amarillo (como se indica en la Guía de Selección del Dispositivo), el espectro típicamente mostrará un pico azul dominante del chip y una emisión amarilla/verde más amplia del fósforo, combinándose para producir luz blanca.

4.6 Patrón de Radiación

Un diagrama polar ilustra la distribución espacial de la intensidad luminosa. El diagrama proporcionado, con valores de intensidad normalizados en varios ángulos, confirma el amplio ángulo de visión de 130 grados, mostrando un patrón de emisión Lambertiano o casi Lambertiano donde la intensidad es máxima a 0 grados (perpendicular a la superficie emisora) y disminuye hacia los lados.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

La hoja de datos incluye un dibujo mecánico detallado del encapsulado del LED. Las dimensiones clave incluyen la longitud, anchura y altura totales, así como el tamaño y la posición de las almohadillas de soldadura (ánodo y cátodo). El dibujo especifica tolerancias, típicamente de ±0.1 mm a menos que se indique lo contrario. La interpretación correcta de este dibujo es vital para el diseño de la huella en el PCB para garantizar una soldadura y alineación adecuadas.

5.2 Identificación de Polaridad

El dibujo del encapsulado indica claramente qué almohadilla de soldadura corresponde al ánodo (positivo) y al cátodo (negativo). Una conexión de polaridad incorrecta impedirá que el LED se ilumine y puede exceder la tensión inversa nominal.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

6.1 Requisito de Limitación de Corriente

Crítico:Se debe utilizar una resistencia limitadora de corriente externa (o un controlador de corriente constante)debeusarse en serie con el LED. La tensión directa del LED tiene un coeficiente de temperatura negativo y una pequeña variación puede causar un gran cambio en la corriente debido a sus características de diodo. Operar sin control de corriente casi con certeza conducirá a una fuga térmica y a un fallo rápido.

6.2 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LED se embalan en una bolsa de barrera resistente a la humedad con desecante para evitar la absorción de humedad atmosférica, lo que puede causar "popcorning" (agrietamiento del encapsulado) durante la soldadura por reflujo.

• Antes de Abrir:Almacenar a ≤ 30°C y ≤ 90% de Humedad Relativa (HR).
• Después de Abrir:La "vida útil en planta" (tiempo que los componentes pueden estar expuestos a las condiciones ambientales de la fábrica) es de 1 año a ≤ 30°C y ≤ 60% HR. Las piezas no utilizadas deben volver a sellarse en una bolsa a prueba de humedad con desecante nuevo.
• Secado (Baking):Si el indicador de desecante muestra saturación o se excede el tiempo de exposición, los componentes deben secarse a 60 ± 5°C durante 24 horas para eliminar la humedad antes de soldar.

6.3 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de temperatura de reflujo sin plomo recomendado:

• Precalentamiento:Rampa desde ambiente hasta 150-200°C durante 60-120 segundos.
• Remojo/Preflujo:Mantener por encima de 217°C (el punto de fusión de la soldadura sin plomo) durante 60-150 segundos.
• Reflujo:La temperatura máxima no debe exceder los 260°C, y el tiempo por encima de 255°C debe limitarse a un máximo de 30 segundos. El tiempo en el pico real debe ser de un máximo de 10 segundos.
• Enfriamiento:La velocidad máxima de enfriamiento se especifica como 6°C/segundo.

Notas Importantes:La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces. Evitar el estrés mecánico sobre el LED durante el calentamiento, y no deformar el PCB después de soldar, ya que esto puede dañar las uniones de soldadura o el propio componente.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de la Cinta y el Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora con relieve para manejo automatizado.

• Carrete:Carrete estándar de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro.
• Ancho de la Cinta: 8mm.
• Paso de Bolsillo y Cantidad:Las dimensiones de la cinta portadora están especificadas para contener 3000 piezas por carrete.
• Dimensiones del Carrete:Los dibujos detallados muestran el diámetro del núcleo del carrete, el diámetro de la brida y el ancho total.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del embalaje contiene varios códigos:

• CPN:Número de Producto del Cliente (opcional).
• P/N:El número de pieza completo del fabricante (por ejemplo, 19-117/T1D-AP2Q2QY/3T).
• QTY:Cantidad de embalaje en el carrete.
• CAT:Rango de clasificación de Intensidad Luminosa (por ejemplo, Q2).
• HUE:Rango de coordenadas de cromaticidad y longitud de onda dominante.
• REF:Rango de clasificación de Tensión Directa (por ejemplo, 29-33).
• LOT No:Número de lote para trazabilidad.

8. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

8.1 Diseño del Circuito de Conducción

El método de conducción más común es una resistencia en serie. El valor de la resistencia (R) se calcula usando la Ley de Ohm: R = (Vsupply - VF) / IF. Elija VF del valor máximo absoluto o un valor conservador del rango de clasificación para garantizar que la corriente no exceda los límites incluso con variaciones de los componentes. Por ejemplo, con una fuente de 5V y usando VF_max de 3.2V para un IF objetivo de 5mA: R = (5V - 3.2V) / 0.005A = 360Ω. Se seleccionaría el valor estándar más cercano (por ejemplo, 390Ω), resultando en una corriente ligeramente menor. Para precisión o voltajes de alimentación variables, se recomiendan controladores de corriente constante.

8.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja (máx. 40mW), una gestión térmica efectiva en el PCB sigue siendo importante para mantener la salida de luz y la longevidad, especialmente en altas temperaturas ambiente o cuando se conduce cerca de la corriente máxima. Asegúrese de que el PCB tenga un área de cobre adecuada conectada a la almohadilla térmica del LED (si está presente) o a las almohadillas de soldadura para actuar como disipador de calor. Siga la curva de reducción de corriente para operación a temperaturas elevadas.

8.3 Integración Óptica

El amplio ángulo de visión de 130 grados hace que este LED sea adecuado para aplicaciones que requieren una iluminación uniforme y difusa sobre un área, como detrás de una guía de luz o un panel difusor. Para una luz más enfocada, serían necesarias lentes o reflectores externos. La resina difusa amarilla ayuda a dispersar la luz, contribuyendo al amplio ángulo de visión.

9. Comparación y Posicionamiento Técnico

Este LED, basado en sus parámetros, se posiciona como una fuente de iluminación blanca de propósito general y baja potencia. En comparación con los LED antiguos de orificio pasante, su formato SMD ofrece un ahorro de espacio significativo y eficiencia de fabricación. Dentro del panorama de los LED blancos SMD, sus diferenciadores clave son su combinación específica de una tensión directa relativamente baja (compatible con fuentes de lógica de 3.3V), una intensidad luminosa moderada adecuada para indicación y retroiluminación local, y el cumplimiento de estándares medioambientales modernos (libre de halógenos, sin plomo). No es un LED de alta potencia o alto brillo para iluminación primaria, sino que está optimizado para iluminación secundaria e indicación de estado compacta y fiable.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

10.1 ¿Qué resistencia necesito para una fuente de alimentación de 3.3V?

Usando un VF conservador de 3.2V y un IF objetivo de 5mA: R = (3.3V - 3.2V) / 0.005A = 20Ω. Esta es una resistencia muy pequeña, y la corriente será muy sensible a las variaciones en VF y el voltaje de alimentación. Se recomienda usar un controlador de corriente constante o considerar usar una corriente objetivo más baja (por ejemplo, 3-4mA) para sistemas de 3.3V, o elegir un LED con un bin de VF más bajo.

10.2 ¿Puedo controlarlo con una señal PWM para atenuar?

Sí, la modulación por ancho de pulso (PWM) es un método excelente para atenuar LED. Implica encender y apagar el LED a una frecuencia lo suficientemente alta como para ser imperceptible para el ojo humano (típicamente >100 Hz). La salida de luz promedio es proporcional al ciclo de trabajo. Este método mantiene la temperatura de color mejor que la atenuación analógica (reducción de corriente). Asegúrese de que la corriente de pico en cada pulso no exceda la clasificación de Corriente Directa de Pico (IFP) de 100mA.

10.3 ¿Por qué la intensidad luminosa se da en mcd en lugar de lúmenes?

Las milicandelas (mcd) miden la intensidad luminosa, que es la cantidad de luz emitida en una dirección particular. Los lúmenes miden el flujo luminoso total (salida de luz en todas las direcciones). Para un componente direccional como un LED con un ángulo de visión definido, mcd es una especificación común. El flujo luminoso puede aproximarse si se conoce el patrón de radiación, pero para fines de comparación e indicación, mcd es estándar.

10.4 ¿Qué significa "T1D" en el número de pieza?

Aunque no se decodifica explícitamente en esta hoja de datos, en las convenciones de nomenclatura comunes de la industria para tales LED SMD, "T1" a menudo se refiere al tamaño/estilo del encapsulado (una huella SMD específica de 2 almohadillas), y "D" puede referirse al color (Difuso) u otra variante. Los parámetros de rendimiento críticos están definidos por los códigos de bin posteriores (AP2Q2QY).

11. Caso de Estudio de Diseño: Retroiluminación de Interruptores de Salpicadero

Escenario:Diseñar la retroiluminación para un interruptor del salpicadero de un automóvil que requiere una iluminación blanca uniforme y de bajo nivel a través de un pequeño icono.

Implementación:Un único LED 19-117 se coloca debajo de una tapa de interruptor translúcida. El LED se controla desde el sistema de 12V del vehículo a través de una resistencia en serie. La resistencia se calcula para una corriente segura de 8mA (por debajo del máximo de 10mA) usando un VF alto de 3.2V: R = (12V - 3.2V) / 0.008A = 1.1kΩ. Se selecciona una resistencia de 1.2kΩ, produciendo ~7.3mA. El amplio ángulo de visión de 130 grados garantiza que el icono se ilumine uniformemente sin puntos calientes. El rango de temperatura de funcionamiento del LED (-40°C a +85°C) cubre cómodamente el entorno automotriz. El cumplimiento sin plomo y libre de halógenos cumple con los estándares de la industria automotriz.

12. Principio Tecnológico

Este LED blanco opera bajo el principio de conversión por fósforo. El elemento semiconductor central es un chip de Nitruro de Galio e Indio (InGaN) que emite luz azul cuando la corriente eléctrica pasa a través de su unión p-n (electroluminiscencia). Esta luz azul no se emite directamente. En su lugar, incide sobre una capa de material fosforescente de emisión amarilla (por ejemplo, Granate de Aluminio e Itrio dopado con Cerio, YAG:Ce) que se deposita sobre o alrededor del chip. El fósforo absorbe una porción de los fotones azules y re-emite fotones a través de un amplio espectro en la región amarilla. La combinación de la luz azul restante no absorbida y la luz amarilla recién generada es percibida por el ojo humano como luz blanca. Las proporciones específicas de azul y amarillo, controladas por la composición y el grosor del fósforo, determinan la temperatura de color correlacionada (CCT) de la luz blanca, que se gestiona a través del proceso de clasificación por cromaticidad.

13. Tendencias de la Industria

La tendencia general en los LED SMD para indicación y retroiluminación local continúa hacia una mayor eficiencia (más lúmenes o mcd por vatio), lo que permite una salida más brillante con la misma potencia o un consumo de energía reducido para el mismo brillo. También hay un impulso hacia una mejor consistencia de color (clasificación más estricta) y una mayor fiabilidad en condiciones adversas. La adopción de materiales de encapsulado avanzados mejora el rendimiento térmico, permitiendo corrientes de conducción más altas en la misma huella. Además, la integración con circuitos de control a bordo (por ejemplo, CI controladores en el mismo encapsulado) es una tendencia creciente para simplificar el diseño del sistema. Los estándares de cumplimiento medioambiental destacados en esta hoja de datos (RoHS, REACH, libre de halógenos) se han convertido en requisitos básicos en la industria electrónica global.