Hoja de Datos del LED SMD 17-21/BHC-AP1Q2/3T - Azul - 2.0x1.25x0.8mm - 3.3V - 75mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED azul compacto de montaje superficial, diseñado para aplicaciones electrónicas modernas. El dispositivo utiliza un chip semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) para producir luz azul con una longitud de onda dominante típica de 468 nm. Sus principales ventajas derivan de su miniatura encapsulado SMD (Dispositivo de Montaje Superficial), que permite reducciones significativas en el área ocupada en la PCB (Placa de Circuito Impreso), posibilita una mayor densidad de componentes y contribuye a la miniaturización general del equipo. La naturaleza ligera del encapsulado lo hace además adecuado para aplicaciones portátiles y con limitaciones de espacio.

1.1 Características Principales y Cumplimiento Normativo

El LED se suministra en cinta de 8 mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, siendo totalmente compatible con equipos automáticos de colocación pick-and-place. Está diseñado para ser utilizado con procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo y por fase de vapor. El dispositivo es de tipo monocromático (azul). Desde una perspectiva de materiales y cumplimiento ambiental, está libre de plomo (Pb-free), cumple con la directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), es conforme con las regulaciones REACH de la UE y cumple con los estándares libres de halógenos con límites de Bromo (Br) < 900 ppm, Cloro (Cl) < 900 ppm y su suma (Br+Cl) < 1500 ppm.

1.2 Aplicaciones Destinadas

Las aplicaciones típicas para este LED incluyen retroiluminación de cuadros de instrumentos, interruptores y símbolos. En telecomunicaciones, sirve como indicador o retroiluminación en dispositivos como teléfonos y máquinas de fax. También es adecuado como fuente de luz plana para retroiluminación de LCDs y para uso general como indicador donde se requiera una fuente de luz azul compacta y fiable.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No están destinados para operación continua. Los valores máximos absolutos se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Voltaje Inverso (VR):5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Corriente Directa Continua (IF):20 mA.
• Corriente Directa de Pico (IFP):40 mA, permisible solo bajo condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 a 1 kHz.
• Disipación de Potencia (Pd):75 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el dispositivo puede disipar en forma de calor.
• Descarga Electroestática (ESD) Modelo Cuerpo Humano (HBM):150 V. Deben seguirse los procedimientos adecuados de manejo ESD.
• Rango de Temperatura de Operación (Topr):-40°C a +85°C.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura (Tsol):Para soldadura por reflujo, se especifica una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos. Para soldadura manual, la temperatura de la punta del soldador no debe exceder los 350°C durante un máximo de 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros definen el rendimiento del dispositivo en condiciones normales de operación, típicamente medidos a Ta=25°C y una corriente directa (IF) de 20 mA, a menos que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 45.0 mcd hasta un máximo de 112.0 mcd. El valor típico no se especifica en la tabla, cayendo dentro de este rango dependiente de la clasificación.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):El ángulo de media intensidad es típicamente de 140 grados, indicando un cono de visión amplio.
• Longitud de Onda de Pico (λp):Típicamente 468 nm. Esta es la longitud de onda a la cual la distribución espectral de potencia es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Varía de 464.5 nm a 476.5 nm. Esta es la longitud de onda de color percibida.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):Típicamente 25 nm, medido a la mitad de la intensidad máxima (FWHM).
• Voltaje Directo (VF):Varía de 2.7 V (mín.) a 3.7 V (máx.), con un valor típico de 3.3 V a IF=20mA.
• Corriente Inversa (IR):Máximo de 50 µA cuando se aplica un voltaje inverso (VR) de 5V. El dispositivo no está diseñado para operar en polarización inversa.

Notas Importantes:Las tolerancias se especifican como ±11% para la intensidad luminosa, ±1 nm para la longitud de onda dominante y ±0.1V para el voltaje directo. La clasificación de voltaje inverso aplica solo a la condición de prueba de IR.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

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

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los lotes se definen por los códigos P1, P2, Q1 y Q2, cada uno cubriendo un rango específico de intensidad luminosa medida en milicandelas (mcd) a IF=20mA.

• P1:45.0 – 57.0 mcd
• P2:57.0 – 72.0 mcd
• Q1:72.0 – 90.0 mcd
• Q2:90.0 – 112.0 mcd

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Los lotes de longitud de onda se definen por los códigos A9 a A12, cada uno cubriendo un rango de 3 nm, asegurando un control estricto del color.

• A9:464.5 – 467.5 nm
• A10:467.5 – 470.5 nm
• A11:470.5 – 473.5 nm
• A12:473.5 – 476.5 nm

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características que son cruciales para el diseño de circuitos y la gestión térmica.

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

Esta curva muestra la relación no lineal entre la corriente que fluye a través del LED y el voltaje a través de él. El voltaje directo (VF) aumenta con la corriente. Los diseñadores usan esta curva para determinar el valor necesario de la resistencia limitadora de corriente para un voltaje de alimentación dado, con el fin de lograr la corriente de operación deseada (ej., 20 mA). El VF típico de 3.3V es un parámetro de diseño clave.

4.2 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

Este gráfico ilustra cómo la salida de luz escala con la corriente de accionamiento. Aunque aumentar la corriente incrementa el brillo, la relación no es lineal y está limitada por la corriente máxima nominal y los efectos térmicos. Operar más allá de los valores máximos absolutos reducirá la vida útil y puede causar fallos.

4.3 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

La salida de luz del LED depende de la temperatura. Esta curva típicamente muestra que la intensidad luminosa disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Comprender esta reducción de capacidad (derating) es esencial para aplicaciones que operan a altas temperaturas ambiente, para garantizar que se mantenga un brillo suficiente.

4.4 Curva de Reducción de Corriente Directa

Este es un gráfico crítico para la fiabilidad. Muestra la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente. A medida que aumenta la temperatura, la corriente segura máxima disminuye para evitar sobrecalentamiento y garantizar el rendimiento a largo plazo. Los diseñadores deben asegurarse de que su punto de operación caiga dentro de esta región de capacidad reducida.

4.5 Distribución Espectral

El gráfico espectral traza la potencia radiante relativa frente a la longitud de onda. Confirma la emisión de color azul con un pico alrededor de 468 nm y un ancho de banda espectral típico (Δλ) de 25 nm, indicando la pureza del color.

4.6 Diagrama de Radiación

Este gráfico polar visualiza la distribución espacial de la intensidad de la luz, confirmando el amplio ángulo de visión de 140 grados. La intensidad está normalizada a su valor máximo (típicamente a 0 grados, perpendicular a la superficie emisora).

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED está alojado en un encapsulado compacto de montaje superficial. Las dimensiones clave (en mm, con una tolerancia típica de ±0.1 mm a menos que se indique) incluyen una longitud del cuerpo de 2.0 mm, un ancho de 1.25 mm y una altura de 0.8 mm. La hoja de datos proporciona un dibujo detallado que muestra el diseño de las almohadillas, el espaciado de terminales y la ubicación de la marca de identificación del cátodo, lo cual es esencial para la orientación correcta en la PCB durante el ensamblaje.

5.2 Identificación de Polaridad

La polaridad correcta es obligatoria. El encapsulado presenta una marca distintiva del cátodo. Conectar el dispositivo en polarización inversa puede dañarlo, ya que el voltaje inverso máximo es de solo 5V.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se especifica un perfil de temperatura de soldadura por reflujo libre de plomo. Los parámetros clave incluyen: una etapa de precalentamiento entre 150°C y 200°C durante 60-120 segundos; un tiempo por encima del líquido (217°C) de 60-150 segundos; una temperatura máxima que no exceda los 260°C, mantenida por un máximo de 10 segundos; y tasas controladas de calentamiento y enfriamiento (ej., calentamiento máximo de 3°C/seg, enfriamiento máximo de 6°C/seg). El reflujo no debe realizarse más de dos veces.

6.2 Precauciones para Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, se requiere extremo cuidado. La temperatura de la punta del soldador debe estar por debajo de 350°C, y el tiempo de contacto por terminal no debe exceder los 3 segundos. Se recomienda un soldador de baja potencia (<25W). Se debe permitir un intervalo de enfriamiento de al menos 2 segundos entre la soldadura de cada terminal para evitar choque térmico.

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 y ≤ 60% de Humedad Relativa. 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 Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Carrete y Cinta

Los componentes se suministran en cinta portadora embutida en carretes de 7 pulgadas de diámetro. El ancho de la cinta es de 8 mm. Cada carrete contiene 3000 piezas. Se proporcionan dimensiones detalladas para el carrete, los alvéolos de la cinta portadora y la cinta de cubierta para garantizar la compatibilidad con alimentadores automáticos.

7.2 Explicación de la Etiqueta

Las etiquetas del empaquetado incluyen varios códigos: CPN (Número de Producto del Cliente), P/N (Número de Producto), QTY (Cantidad Empaquetada), CAT (Código de Lote de Intensidad Luminosa), HUE (Código de Lote de Cromaticidad/Longitud de Onda Dominante), REF (Rango de Voltaje Directo) y LOT No (Número de Lote para trazabilidad).

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 La Limitación de Corriente es Obligatoria

Los LEDs son dispositivos accionados por corriente. Una resistencia limitadora de corriente en serie es absolutamente esencial en el diseño del circuito. Sin ella, incluso un pequeño aumento en el voltaje de alimentación puede causar un gran aumento, potencialmente destructivo, en la corriente directa debido a la característica exponencial I-V del diodo.

8.2 Gestión Térmica

Aunque el encapsulado es pequeño, se deben considerar la disipación de potencia (hasta 75 mW) y el coeficiente de temperatura negativo de la salida de luz. Para un rendimiento y longevidad óptimos, asegúrese de utilizar un área de cobre adecuada en la PCB o vías térmicas para disipar el calor, especialmente cuando se opera a altas temperaturas ambiente o cerca de la corriente máxima.

8.3 Diseño Óptico

El amplio ángulo de visión de 140 grados hace que este LED sea adecuado para aplicaciones que requieren iluminación amplia o visibilidad desde múltiples ángulos. Para luz enfocada, se requerirían ópticas secundarias (lentes). La resina transparente permite una buena extracción de luz.

9. Comparación y Posicionamiento Técnico

En comparación con los LEDs tradicionales de orificio pasante, este tipo SMD ofrece ventajas significativas en velocidad de ensamblaje (compatible con pick-and-place), ahorro de espacio en la placa y flexibilidad de diseño. Dentro de la categoría de LEDs azules SMD, sus diferenciadores clave son su tamaño de encapsulado específico (2.0x1.25mm), su voltaje directo típico de 3.3V, su amplio ángulo de visión y su estructura definida de clasificación para consistencia de brillo y color. La tecnología de chip InGaN proporciona una emisión azul eficiente.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

R: Usando la Ley de Ohm (R = (Vfuente - Vf) / If) y valores típicos: R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 Ohmios. Use el valor estándar más cercano (ej., 82 u 91 Ohmios) y considere el Vf mín./máx. para asegurar que la corriente se mantenga dentro de los límites.

P: ¿Puedo accionar este LED a 30 mA para más brillo?

R: No. La corriente directa continua máxima absoluta es de 20 mA. Exceder esta especificación compromete la fiabilidad y puede causar un fallo inmediato o prematuro. Use la curva de reducción de capacidad si opera a alta temperatura.

P: El LED está muy tenue. ¿Qué podría estar mal?

R> Primero, verifique la polaridad. Segundo, verifique la corriente directa usando la caída de voltaje en la resistencia limitadora. Tercero, asegúrese de que la temperatura ambiente no sea excesivamente alta, ya que la salida de luz disminuye con la temperatura.

P: ¿Necesito hornear los LEDs antes de soldar?

R> Solo si la bolsa a prueba de humedad ha estado abierta por más de 168 horas (7 días) o si el indicador de desecante muestra exposición a la humedad. Siga el procedimiento de horneado especificado (60°C durante 24 horas).

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando un panel de indicadores de estado con múltiples LEDs azules.

Un diseñador necesita 10 indicadores azules uniformes en un panel de control. Debería:

1. Seleccionar LEDs del mismo lote de intensidad luminosa (ej., Q1) y del mismo lote de longitud de onda dominante (ej., A10) para garantizar consistencia visual.

2. Diseñar la PCB con una resistencia limitadora de corriente para cada LED (calculada para un Vf típico de 3.3V) para evitar el acaparamiento de corriente.

3. Distribuir la placa para proporcionar algo de área de cobre alrededor de las almohadillas del LED para una disipación menor de calor.

4. Especificar a la casa de ensamblaje que utilice el perfil de reflujo libre de plomo proporcionado y maneje los dispositivos sensibles a la humedad según las pautas (almacenar en bolsas selladas, usar dentro de la vida útil en planta).

Este enfoque garantiza una operación confiable, una apariencia consistente y un rendimiento a largo plazo.

12. Principio de Funcionamiento

Este LED opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión p-n semiconductor. La región activa está hecha de InGaN. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el potencial incorporado de la unión, los electrones y huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan. Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La energía específica de la banda prohibida del material InGaN determina la longitud de onda de los fotones emitidos, que en este caso está en la región azul del espectro visible (~468 nm). La resina epoxi transparente encapsula el chip y ayuda a dar forma al haz de luz de salida.

13. Tendencias Tecnológicas

Los LEDs azules basados en tecnología InGaN representan una tecnología madura y fundamental en la iluminación de estado sólido. Son componentes críticos no solo para indicadores azules, sino también como fuente de bombeo para generar luz blanca en LEDs blancos convertidos por fósforo, que dominan el mercado de iluminación general. El desarrollo continuo en este campo se centra en aumentar la eficacia luminosa (más salida de luz por vatio eléctrico), mejorar la consistencia y estabilidad del color a lo largo de la vida útil, mejorar la fiabilidad bajo operación a alta temperatura y alta corriente, y permitir tamaños de encapsulado aún más pequeños para aplicaciones ultra-miniatura. La búsqueda de mayor eficiencia y menor costo por lumen continúa siendo una tendencia clave de la industria.