Hoja de Datos del LED Blanco SMD 19-218/T1D-CQ2R2TY/3T - Blanco Puro - 5mA - 90-180mcd - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 19-218/T1D-CQ2R2TY/3T es un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren iluminación compacta, eficiente y fiable. Este componente representa un avance significativo respecto a los LED tradicionales con pines, permitiendo una miniaturización sustancial y mejoras de rendimiento en los equipos finales.

1.1 Ventajas Principales y Posicionamiento

La ventaja principal de este LED SMD es su huella física significativamente reducida. Al eliminar los voluminosos marcos de pines, permite diseños de placa de circuito impreso (PCB) más pequeños, mayor densidad de componentes y un tamaño total del equipo reducido. Su construcción ligera lo hace ideal para aplicaciones portátiles y miniaturizadas donde el peso y el espacio son limitaciones críticas. El dispositivo se suministra en cinta de 8mm enrollada en un carrete de 7 pulgadas de diámetro, garantizando compatibilidad con equipos automáticos de montaje pick-and-place de alta velocidad, estándar en la fabricación electrónica moderna.

1.2 Mercado Objetivo y Aplicaciones

Este LED está dirigido a una amplia gama de aplicaciones de electrónica industrial y de consumo. Sus áreas clave de aplicación incluyen la retroiluminación de paneles de instrumentos, interruptores y teclados. En telecomunicaciones, sirve como indicadores de estado y retroiluminación para dispositivos como teléfonos y máquinas de fax. También es adecuado para proporcionar retroiluminación plana y uniforme para pantallas de cristal líquido (LCD) y para uso general como indicador donde se requiere una fuente de luz compacta y fiable.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Una comprensión exhaustiva de los parámetros eléctricos y ópticos es esencial para un diseño de circuito fiable y para garantizar el rendimiento a largo plazo.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los niveles de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o cerca de estos límites y debe evitarse para un rendimiento fiable.

• Voltaje Inverso (V_R):5V. Superar este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Corriente Directa Continua (I_F):25mA. Esta es la corriente máxima en CC recomendada para funcionamiento continuo.
• Corriente Directa Pico (I_FP):100mA. Este límite de corriente pulsada (a ciclo de trabajo 1/10, 1kHz) permite condiciones breves de sobrecorriente, como durante picos de encendido.
• Disipación de Potencia (P_d):95mW. Esta es la potencia máxima que el encapsulado puede disipar sin exceder sus límites térmicos, calculada como Voltaje Directo (V_F) multiplicado por la Corriente Directa (I_F).
• Descarga Electroestática (ESD) Modelo Cuerpo Humano (HBM):150V. Esto indica una sensibilidad moderada a la electricidad estática, lo que requiere procedimientos de manejo ESD adecuados durante el montaje.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:-40°C a +85°C (operación), -40°C a +90°C (almacenamiento). El amplio rango garantiza la funcionalidad en entornos hostiles.
• Temperatura de Soldadura:El dispositivo es compatible con procesos de reflujo (260°C máximo 10 seg) y soldadura manual (350°C máximo 3 seg), cumpliendo con los requisitos de montaje sin plomo.

2.2 Características Electroópticas

Estos parámetros, medidos a una temperatura de unión estándar de 25°C, definen el rendimiento del dispositivo en condiciones normales de operación.

• Intensidad Luminosa (I_v):90.0 mcd (Mín) a 180 mcd (Máx) a una corriente de prueba de 5mA. El valor típico cae dentro de este rango de clasificación. Se aplica una tolerancia de ±11% a la intensidad luminosa.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados (Típico). Este amplio ángulo de visión asegura una buena visibilidad en un área amplia, haciéndolo adecuado para aplicaciones de indicador.
• Voltaje Directo (V_F):2.6V (Mín) a 3.0V (Máx) a 5mA. El voltaje directo típico es de alrededor de 2.8V. Se especifica una tolerancia ajustada de ±0.05V.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 50 µA a un voltaje inverso de 5V. Esta baja corriente de fuga indica una buena calidad de la unión.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LED se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan requisitos específicos de la aplicación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La salida luminosa se categoriza en lotes distintos, cada uno con un valor mínimo y máximo definido medido a I_F= 5mA.

• Lote Q2:90.0 mcd a 112 mcd
• Lote R1:112 mcd a 140 mcd
• Lote R2:140 mcd a 180 mcd

Esta clasificación permite la selección basada en los niveles de brillo requeridos para una aplicación dada.

3.2 Clasificación por Voltaje Directo

El voltaje directo también se clasifica para ayudar en el diseño del circuito, particularmente para el cálculo de la resistencia limitadora y el diseño de la fuente de alimentación.

• Lote 28:2.6V a 2.7V
• Lote 29:2.7V a 2.8V
• Lote 30:2.8V a 2.9V
• Lote 31:2.9V a 3.0V

3.3 Clasificación por Coordenadas de Cromaticidad

El color de la luz blanca emitida se controla con precisión mediante la clasificación de coordenadas de cromaticidad en el diagrama CIE 1931, con una tolerancia de ±0.01. La hoja de datos define cuatro lotes (1, 2, 3, 4), cada uno especificando una región cuadrilátera en el gráfico de coordenadas de color x,y. Esto asegura que el punto de color blanco sea consistente dentro de una especificación ajustada, lo cual es crítico para aplicaciones como retroiluminación de pantallas donde la uniformidad del color es primordial.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

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

4.1 Distribución Espectral

La curva de distribución espectral muestra la intensidad relativa de la luz emitida a través de diferentes longitudes de onda. Para un LED blanco que utiliza un chip InGaN con fósforo amarillo, el espectro típicamente presenta un pico azul dominante del chip y una emisión amarilla más amplia del fósforo, combinándose para producir luz blanca. La curva ayuda a evaluar las propiedades de reproducción cromática.

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

Esta curva fundamental ilustra la relación exponencial entre la corriente y el voltaje a través de la unión p-n del LED. Es crucial para diseñar el circuito de excitación. La curva muestra el voltaje de encendido y cómo el voltaje directo aumenta con la corriente. Los diseñadores usan esto para calcular el valor apropiado de la resistencia limitadora para un voltaje de alimentación dado.

4.3 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

Esta curva demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente directa. Generalmente es lineal en un rango, pero se satura a corrientes más altas debido a efectos térmicos y de eficiencia. Se recomienda operar dentro de la región lineal para un control de brillo predecible mediante modulación de corriente.

4.4 Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente

La salida de luz del LED depende de la temperatura. Esta curva muestra cómo la intensidad luminosa relativa disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. Comprender esta reducción es vital para aplicaciones que operan en entornos de temperatura elevada para garantizar que se mantenga un brillo suficiente.

4.5 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 proporciona el área de operación segura, especificando la I_Fmáxima para cualquier temperatura ambiente dada hasta la temperatura máxima nominal.

4.6 Diagrama de Radiación

Se representa el patrón de radiación, o distribución espacial de la luz. El ángulo de visión de 130 grados indica 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 bordes.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

La hoja de datos proporciona un dibujo mecánico detallado del encapsulado del LED. Las dimensiones clave incluyen la longitud, anchura y altura totales, así como el tamaño y posición de los terminales soldables. Todas las tolerancias son típicamente ±0.1mm a menos que se especifique lo contrario. Este dibujo es esencial para crear la huella en el PCB (patrón de pistas).

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Soldadura

Se proporciona un diseño sugerido de pads de soldadura como referencia para el diseño del PCB. Esta recomendación tiene como objetivo garantizar una junta de soldadura fiable y una alineación adecuada durante el reflujo. La hoja de datos establece explícitamente que esto es solo una referencia y que los diseñadores deben modificar las dimensiones de los pads según su proceso de fabricación específico, material del PCB y requisitos de fiabilidad.

5.3 Identificación de Polaridad

El cátodo (terminal negativo) típicamente se identifica en el encapsulado, a menudo mediante una marca como una muesca, un punto, un tinte verde o una forma diferente en el lado del cátodo. Se debe observar la polaridad correcta durante el montaje para garantizar el funcionamiento adecuado.

6. Guías de Soldadura y Montaje

El manejo y soldadura adecuados son críticos para mantener la fiabilidad y el rendimiento del dispositivo.

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se especifica un perfil de temperatura de reflujo sin plomo detallado:

• Precalentamiento:150–200°C durante 60–120 segundos para calentar gradualmente la placa y los componentes, minimizando el choque térmico.
• Tiempo por Encima del Líquido (TAL):El tiempo por encima de 217°C debe ser de 60–150 segundos.
• Temperatura Pico:Máximo 260°C, mantenida por un máximo de 10 segundos.
• Tasas de Calentamiento/Enfriamiento:Tasa máxima de calentamiento de 3°C/seg hasta 255°C, y tasa máxima de enfriamiento de 6°C/seg.

La hoja de datos aconseja firmemente que la soldadura por reflujo no se realice más de dos veces para evitar un estrés térmico excesivo en el encapsulado y las uniones de alambre.

6.2 Instrucciones para Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, se deben tomar precauciones específicas:

• Usar un soldador con una temperatura de punta inferior a 350°C.
• Aplicar calor a cada terminal durante no más de 3 segundos.
• Usar un soldador con una potencia inferior a 25W.
• Permitir un intervalo de al menos 2 segundos entre soldar cada terminal.
• El documento advierte que los daños a menudo ocurren durante la soldadura manual, por lo que se debe tener mucho cuidado.

6.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LED se empaquetan en una bolsa barrera resistente a la humedad con desecante para evitar la absorción de humedad atmosférica, lo que puede causar \"efecto palomita\" (agrietamiento del encapsulado) durante el reflujo.

• Antes de Abrir:Almacenar a ≤30°C y ≤90% de Humedad Relativa (HR).
• Después de Abrir:La \"vida útil en planta\" es de 1 año bajo ≤30°C y ≤60% HR. Los dispositivos no utilizados deben volver a sellarse en un paquete a prueba de humedad.
• Secado (Baking):Si el indicador de desecante cambia de color o se excede el tiempo de almacenamiento, se requiere un secado a 60 ±5°C durante 24 horas antes del reflujo para eliminar la humedad.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de la Cinta y el Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora con alveolos para montaje automático.

• Ancho de la Cinta Portadora: 8mm.
• Diámetro del Carrete:7 pulgadas.
• Cantidad por Carrete:3000 piezas.

Se proporcionan dibujos dimensionales detallados de los alveolos de la cinta portadora y del carrete para garantizar la compatibilidad con los alimentadores de equipos automáticos.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene información crítica para la trazabilidad y la aplicación correcta:

• P/N:Número de Producto (el número de parte completo, ej., 19-218/T1D-CQ2R2TY/3T).
• CAT:Rango de Intensidad Luminosa (ej., R1, R2).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidad y Rango de Longitud de Onda Dominante.
• REF:Rango de Voltaje Directo (ej., 29, 30).
• LOT No:Número de Lote para trazabilidad de fabricación.
• QTY:Cantidad Empaquetada en el carrete.

8. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

8.1 Limitación de Corriente y Protección

Regla de Diseño Crítica:Sedebeusar una resistencia limitadora de corriente externa en serie con el LED. El voltaje directo de un LED tiene un coeficiente de temperatura negativo y una tolerancia de fabricación ajustada. Un ligero aumento en el voltaje de alimentación o una disminución en V_Fdebido a la temperatura puede causar un gran aumento en la corriente, potencialmente destructivo, si no está limitado por una resistencia. El valor de la resistencia (R) se calcula usando la Ley de Ohm: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Siempre use el V_Fmáximo de la hoja de datos para un diseño conservador que asegure que I_Fno exceda el límite máximo en las peores condiciones.

8.2 Gestión Térmica

Aunque los LED SMD son eficientes, una parte de la potencia eléctrica de entrada se convierte en calor. Para una longevidad óptima y una salida de luz estable:

• Cumpla con las especificaciones de disipación de potencia (95mW) y reducción de corriente.
• Proporcione un área de cobre adecuada en el PCB conectada a las almohadillas térmicas del LED (si las tiene) o a los terminales para actuar como disipador de calor.
• Asegure una buena ventilación en la carcasa del producto final, especialmente en entornos de alta temperatura ambiente.

8.3 Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

Con una clasificación ESD HBM de 150V, este dispositivo tiene una sensibilidad moderada. Implemente precauciones ESD estándar durante el manejo, montaje y prueba:

• Use estaciones de trabajo y pulseras conectadas a tierra.
• Almacene y transporte los componentes en empaques conductivos o antiestáticos.
• Considere agregar diodos de supresión de voltaje transitorio (TVS) u otros circuitos de protección en el PCB si el LED está conectado a interfaces externas propensas a eventos ESD.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los encapsulados de LED antiguos de orificio pasante, este LED SMD ofrece ventajas distintivas:

• Tamaño y Densidad:Significativamente más pequeño, permitiendo diseños de PCB de alta densidad imposibles con componentes con pines.
• Costo y Velocidad de Montaje:Totalmente compatible con líneas de tecnología de montaje superficial (SMT) automatizadas, reduciendo el tiempo y costo de montaje en comparación con la inserción y soldadura manual.
• Rendimiento:A menudo proporciona una mejor ruta térmica hacia el PCB (a través de las juntas de soldadura) que los LED de orificio pasante con cuerpo de epoxi, ofreciendo potencialmente una mayor longevidad a corrientes de excitación similares.
• Sin Plomo y RoHS:Fabricado con materiales compatibles con RoHS, cumpliendo con las regulaciones ambientales globales.

La principal desventaja es el requisito de procesos de fabricación y montaje de PCB más precisos.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ) Basadas en Parámetros Técnicos

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

Usando el V_Fmáximo de 3.0V de la hoja de datos y una I_Fobjetivo de 20mA (por debajo del máximo de 25mA para margen), el cálculo es: R = (5V - 3.0V) / 0.020A = 100 Ohmios. La potencia disipada en la resistencia es P = I²² * R = (0.02)² * 100 = 0.04W, por lo que una resistencia estándar de 1/8W (0.125W) o 1/4W es adecuada. Siempre verifique el brillo con el lote real de LED recibido.²* 100 = 0.04W, so a standard 1/8W (0.125W) or 1/4W resistor is suitable. Always verify brightness with the actual bin of LEDs received.

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

Sí, un driver de corriente constante es un método excelente y a menudo preferido, especialmente para mantener un brillo consistente frente a variaciones de temperatura y voltaje. Configure la fuente de corriente constante a la I_Fdeseada (ej., 20mA). El driver ajustará automáticamente el voltaje a través del LED para mantener esa corriente. Este método es más eficiente y preciso que usar una resistencia en serie.

10.3 ¿Por qué la intensidad luminosa se especifica a 5mA en lugar del máximo de 25mA?

La condición de prueba de 5mA es un punto de referencia estándar de la industria que permite una fácil comparación entre diferentes modelos de LED de varios fabricantes. Representa un punto de operación común y moderado. Los diseñadores pueden usar las curvas de rendimiento (Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa) para extrapolar el brillo esperado a su corriente de operación prevista, como 20mA.

10.4 ¿Cómo interpreto las clasificaciones de coordenadas de cromaticidad?

Cada número de lote (1, 2, 3, 4) corresponde a un área cuadrilátera específica en el gráfico de color CIE 1931 (x,y) proporcionado en la hoja de datos. Las coordenadas definen el punto de color de la luz blanca. Para aplicaciones que requieren coincidencia de color (ej., retroiluminación con múltiples LED), especificar y usar LED del mismo lote de cromaticidad es crucial para evitar diferencias de color visibles entre LED adyacentes.

11. Ejemplos Prácticos de Diseño y Uso

11.1 Retroiluminación de Interruptores en un Tablero

En un tablero de automóvil, múltiples interruptores requieren retroiluminación uniforme y fiable. Se pueden colocar varios LED 19-218 detrás de tapas de interruptor translúcidas. Alimentando todos los LED desde el mismo circuito de corriente constante y asegurando que sean del mismo lote de intensidad luminosa (CAT) y cromaticidad (HUE), se puede lograr un brillo y color consistentes en todos los interruptores. El amplio ángulo de visión de 130 grados asegura que la luz sea visible desde la perspectiva del conductor.

11.2 Indicador de Estado en un Dispositivo de Red

Para un indicador de estado de encendido o enlace en un router, un solo LED alimentado a 10-15mA proporciona un brillo suficiente. El encapsulado SMD permite colocarlo muy cerca de un pequeño tubo de luz o lente difusor en la carcasa del dispositivo. La resistencia limitadora se puede calcular en función del voltaje lógico interno del dispositivo (ej., 3.3V). El cumplimiento sin plomo asegura que el dispositivo cumpla con los estándares ambientales para la venta global.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este LED se basa en una unión p-n de semiconductor fabricada con materiales de Nitruro de Galio e Indio (InGaN). Cuando se aplica un voltaje directo que excede el voltaje de encendido de la unión (aproximadamente 2.6-3.0V), los electrones y huecos se inyectan a través de la unión. Su recombinación libera energía en forma de fotones (luz). El chip InGaN en sí emite luz en el espectro azul. Para crear luz blanca, el componente incorpora un recubrimiento de fósforo amarillo (el color de la resina es amarillo difuso). Parte de la luz azul del chip excita este fósforo, haciendo que emita luz amarilla. La combinación de la luz azul restante y la luz amarilla generada es percibida por el ojo humano como blanca. Este método se conoce como tecnología de LED blanco convertido por fósforo.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

El LED 19-218 representa una tecnología de encapsulado SMD madura y ampliamente adoptada. La tendencia general en el desarrollo de LED continúa hacia varias áreas clave:

• Mayor Eficiencia (Lúmenes por Vatio):Las mejoras continuas en el crecimiento epitaxial, diseño de chips y tecnología de fósforos producen más salida de luz para la misma entrada eléctrica, reduciendo el consumo de energía y la carga térmica.
• Índice de Reproducción Cromática (IRC) más Alto:Para aplicaciones donde la percepción precisa del color es importante (ej., iluminación comercial, fotografía), se desarrollan LED con mezclas de múltiples fósforos o estructuras novedosas para emitir un espectro más completo, mejorando los valores de IRC.
• Miniaturización:Existen huellas de encapsulado aún más pequeñas (ej., tamaños métricos 0402, 0201) para aplicaciones extremadamente limitadas en espacio, aunque a menudo con una compensación en la salida de luz total y la capacidad de manejo térmico.
• Soluciones Integradas:El mercado observa un crecimiento en LED con resistencias limitadoras integradas, diodos de protección o incluso circuitos integrados drivers completos, simplificando el diseño de circuitos para los usuarios finales.
• LED Inteligentes y Controlables:La integración con circuitos de atenuación por modulación de ancho de pulso (PWM) e interfaces direccionables digitales (como WS2812) es común, permitiendo un control dinámico del color y el brillo.

Si bien este componente específico es un dispositivo estándar, monocromático y no direccionable, su rendimiento fiable y compatibilidad con procesos automatizados aseguran su relevancia continua en una amplia gama de aplicaciones de indicación y retroiluminación donde la simplicidad, la rentabilidad y la robustez son los objetivos principales de diseño.