Hoja de Datos del LED SMD Azul 19-213/BHC-AP1Q2/3T - Color Azul - Corriente Directa 20mA - Disipación de Potencia 75mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 19-213/BHC-AP1Q2/3T es un LED de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren fuentes de luz compactas, eficientes y fiables. Este componente es de tipo monocromático, emitiendo específicamente luz azul, y está fabricado con materiales libres de plomo, garantizando el cumplimiento de estándares ambientales y de seguridad contemporáneos como RoHS, REACH de la UE y requisitos libres de halógenos (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm).

La principal ventaja de este LED SMD radica en su huella miniatura, que es significativamente más pequeña que la de los LEDs tradicionales de tipo con patillas. Esta reducción de tamaño permite a los diseñadores lograr diseños de placa de circuito impreso (PCB) más pequeños, mayor densidad de componentes, menores requisitos de espacio de almacenamiento y, en última instancia, el desarrollo de equipos finales más compactos. Además, su construcción ligera lo convierte en una opción ideal para aplicaciones donde minimizar el peso es un factor crítico.

El dispositivo se suministra en cinta estándar de la industria de 8 mm en bobinas de 7 pulgadas de diámetro, asegurando compatibilidad con equipos automáticos de colocación de alta velocidad comúnmente utilizados en fabricación en volumen. También está diseñado para ser compatible con procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) y por fase de vapor, facilitando su integración en líneas de montaje automatizadas.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los valores máximos absolutos definen los límites 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 operación.

• Tensión Inversa (VR):5 V. El LED no está diseñado para operación inversa; exceder esta tensión puede causar una falla inmediata.
• Corriente Directa (IF):20 mA. Esta es la corriente de operación continua recomendada.
• Corriente Directa de Pico (IFP):40 mA. Esto solo es permisible bajo condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 a 1 kHz.
• Disipación de Potencia (Pd):75 mW. Esta es la potencia máxima que el encapsulado puede disipar sin exceder sus límites térmicos.
• Descarga Electroestática (ESD) Modelo Cuerpo Humano (HBM):150 V. Los procedimientos adecuados de manejo ESD son esenciales para prevenir daños latentes.
• Temperatura de Operación (Topr):-40°C a +85°C. El dispositivo está clasificado para operar dentro de este amplio rango de temperatura.
• 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

Las características electro-ópticas se miden a Ta=25°C y una IF de 20 mA, representando el rendimiento típico del dispositivo en condiciones estándar de operación.

• Intensidad Luminosa (Iv):El valor típico no se especifica como un número único; en su lugar, el dispositivo se clasifica en rangos. El rango abarca desde un mínimo de 45.0 mcd hasta un máximo de 112.0 mcd. El ángulo de visión (2θ1/2) es típicamente de 120 grados, proporcionando un patrón de haz amplio.
• Longitud de Onda de Pico (λp):Típicamente 468 nm, indicando la longitud de onda a la cual la emisión espectral es más fuerte.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Varía desde 464.5 nm hasta 476.5 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano y también está sujeta a clasificación.
• Ancho de Banda de Radiación Espectral (Δλ):Típicamente 25 nm, definiendo el ancho del espectro emitido a la mitad de la intensidad máxima (FWHM).
• Tensión Directa (VF):Varía de 2.7 V a 3.7 V a IF=20mA. Este parámetro tiene una tolerancia de ±0.1V y también se clasifica.
• Corriente Inversa (IR):Máximo 50 μA cuando se aplica una tensión inversa (VR) de 5V. Esta condición de prueba es solo para caracterización.

Notas Importantes:Se especifican tolerancias para parámetros clave: Intensidad Luminosa (±11%), Longitud de Onda Dominante (±1 nm) y Tensión Directa (±0.1 V). El dispositivo explícitamente no está diseñado para operación inversa; la clasificación VR aplica solo para la prueba de IR.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar un color y brillo consistentes en la producción, los LEDs se clasifican en rangos (bins) basados en intensidad luminosa y longitud de onda dominante.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los rangos se definen mediante un código letra-número (P1, P2, Q1, Q2), cada uno cubriendo un rango específico de intensidad luminosa medida en milicandelas (mcd) a IF=20mA.

• Rango P1:45.0 mcd (Mín) a 57.0 mcd (Máx)
• Rango P2:57.0 mcd a 72.0 mcd
• Rango Q1:72.0 mcd a 90.0 mcd
• Rango Q2:90.0 mcd a 112.0 mcd

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Los rangos de longitud de onda se definen mediante un código alfanumérico (A9, A10, A11, A12), cada uno cubriendo un rango específico de longitud de onda dominante medida en nanómetros (nm) a IF=20mA.

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

Esta clasificación permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con los requisitos precisos de brillo y consistencia de color para su aplicación.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características típicas que ilustran el comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables. Estas son esenciales para comprender el rendimiento en escenarios del mundo real.

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva muestra cómo la salida de luz disminuye a medida que la temperatura ambiente aumenta por encima de los 25°C. Es crucial para el diseño de gestión térmica para mantener los niveles de brillo deseados.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa:Este gráfico ilustra la relación no lineal entre la corriente de accionamiento y la salida de luz. Operar por encima de los 20mA recomendados puede producir rendimientos decrecientes en brillo mientras aumenta el calor y el estrés en el dispositivo.
• Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva IV):Esta curva fundamental muestra la relación exponencial entre tensión y corriente en un diodo. El rango VF especificado (2.7V-3.7V a 20mA) se lee de esta curva.
• Curva de Reducción de Corriente Directa:Esta curva dicta la corriente directa máxima permitida en función de la temperatura ambiente. A medida que aumenta la temperatura, la corriente segura máxima disminuye para evitar el sobrecalentamiento.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, centrado alrededor de la longitud de onda de pico típica de 468 nm con un ancho de banda de aproximadamente 25 nm.
• Diagrama de Radiación:Un gráfico polar que representa la distribución espacial de la intensidad de la luz, confirmando el ángulo de visión típico de 120 grados.

5. Información Mecánica y de Embalaje

5.1 Dimensiones del Encapsulado

La hoja de datos incluye un dibujo mecánico detallado del encapsulado del LED. El dibujo especifica todas las dimensiones críticas, incluidos largo, ancho, alto, tamaños de las almohadillas y sus posiciones. A menos que se indique lo contrario, la tolerancia dimensional es de ±0.1 mm. Esta información es vital para el diseño de la huella en la PCB (patrón de soldadura) para garantizar una soldadura y alineación adecuadas.

5.2 Dimensiones de la Bobina y la Cinta

El producto se suministra en embalaje resistente a la humedad. Se especifican las dimensiones de la cinta portadora para sujetar los componentes de forma segura. Cada bobina contiene 3000 piezas. Se proporcionan dibujos detallados de la bobina (diámetro de 7 pulgadas), la cinta portadora y la cinta de cubierta, todos con una tolerancia estándar de ±0.1 mm a menos que se indique lo contrario. Esto asegura la compatibilidad con equipos de montaje automatizados.

5.3 Explicación de la Etiqueta

Las etiquetas del embalaje contienen información crítica para la trazabilidad y la aplicación correcta:

• CPN:Número de Producto del Cliente.
• P/N:Número de Producto (ej., 19-213/BHC-AP1Q2/3T).
• QTY:Cantidad de Embalaje.
• CAT:Rango de Intensidad Luminosa (Código de clasificación para intensidad).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidad y Rango de Longitud de Onda Dominante (Código de clasificación para longitud de onda).
• REF:Rango de Tensión Directa.
• LOT No:Número de Lote de Fabricación para trazabilidad.

La bolsa hermética incluye un desecante y una tarjeta indicadora de humedad para proteger los componentes de la absorción de humedad durante el almacenamiento y transporte.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Almacenamiento y Manipulación

Estos LEDs son sensibles a la humedad. La bolsa resistente a la humedad no debe abrirse hasta que los componentes estén listos para su uso. Después de abrir:

• Los LEDs deben mantenerse a ≤30°C y ≤60% de Humedad Relativa.
• Deben usarse dentro de las 168 horas (7 días).
• Los LEDs no utilizados deben resellarse en un paquete hermético con desecante nuevo.
• Si se excede el tiempo de almacenamiento o el desecante indica alta humedad, se requiere un tratamiento de horneado a 60 ±5°C durante 24 horas antes de soldar.

6.2 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se especifica un perfil de temperatura de soldadura por reflujo libre de plomo:

• Precalentamiento:150-200°C durante 60-120 segundos.
• Tiempo por Encima del Líquidus (217°C):60-150 segundos.
• Temperatura Máxima:Máximo 260°C.
• Tiempo en el Pico:Máximo 10 segundos.
• Tasa de Calentamiento:Máximo 6°C/seg hasta 255°C, luego máximo 3°C/seg hasta el pico.

Precauciones Críticas:La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces. No se debe aplicar estrés a los LEDs durante el calentamiento, y la PCB no debe deformarse después de la soldadura.

6.3 Soldadura Manual y Reparación

Si la soldadura manual es inevitable:

• Use un soldador con una temperatura de punta de<350°C.
• Limite el tiempo de soldadura a ≤3 segundos por terminal.
• Use un soldador con potencia ≤25W.
• Permita un intervalo mínimo de 2 segundos entre soldar cada terminal.

Se desaconseja firmemente la reparación después de soldar. Si es absolutamente necesario, se debe usar un soldador de doble punta para calentar ambos terminales simultáneamente y evitar estrés mecánico. Se debe evaluar de antemano el potencial de dañar las características del LED durante la reparación.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Basándose en la hoja de datos, este LED SMD azul es adecuado para una variedad de aplicaciones de indicación e iluminación trasera de baja a media potencia, incluyendo:

• Iluminación Trasera:Para cuadros de instrumentos, interruptores y símbolos en electrónica de consumo, interiores automotrices (no críticos) y paneles de control industrial.
• Equipos de Telecomunicaciones:Indicadores de estado e iluminación trasera de teclados en teléfonos y máquinas de fax.
• Iluminación Trasera de LCD:Como fuente de luz trasera plana para pantallas LCD monocromáticas o segmentadas pequeñas.
• Indicación General:Estado de encendido, selección de modo y otros indicadores de interfaz de usuario en una amplia gama de dispositivos electrónicos.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Una resistencia limitadora de corriente externa esobligatoria. La tensión directa tiene un rango (2.7V-3.7V), y un pequeño cambio en la tensión de alimentación puede causar un cambio grande, potencialmente destructivo, en la corriente directa debido a la característica exponencial IV del diodo. El valor de la resistencia debe calcularse en base al peor caso de VF (mínimo) para asegurar que la corriente nunca exceda el valor máximo absoluto de 20mA continuos.
• Gestión Térmica:Aunque el encapsulado es pequeño, se debe considerar la disipación de potencia (75mW máx.) y la curva de reducción, especialmente en entornos de alta temperatura ambiente o espacios cerrados. Un área adecuada de cobre en la PCB (almohadillas de alivio térmico) puede ayudar a disipar el calor.
• Protección ESD:La clasificación ESD HBM de 150V es relativamente baja. Implemente medidas de protección ESD en las PCBs que manejen estos LEDs, y siempre siga protocolos ESD adecuados durante el montaje y manipulación.

7.3 Restricciones de Aplicación

La hoja de datos establece explícitamente que este productono se recomienda para aplicaciones de alta fiabilidadcomo sistemas militares/aeroespaciales o sistemas de seguridad/seguridad automotriz (ej., luces de freno, indicadores de airbag). Para tales aplicaciones, se deben seleccionar LEDs con calificaciones automotrices (AEC-Q101) o militares correspondientes.

8. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Por qué es absolutamente necesaria una resistencia limitadora de corriente?

R1: Los LEDs son dispositivos accionados por corriente. Su tensión directa (VF) tiene tolerancias de producción y varía con la temperatura. Sin una resistencia en serie, la corriente está determinada únicamente por la tensión de la fuente de alimentación y la resistencia dinámica del LED, que es muy baja. Un ligero aumento en la tensión de alimentación o una disminución en VF (debido al aumento de temperatura) puede hacer que la corriente se dispare más allá del máximo de 20mA, provocando un sobrecalentamiento rápido y falla. La resistencia proporciona una corriente estable, predecible y segura.

P2: ¿Cómo selecciono el rango (bin) correcto para mi aplicación?

R2: La elección depende de sus requisitos de uniformidad de brillo y consistencia de color. Si se usan múltiples LEDs uno al lado del otro (ej., en una matriz o gráfico de barras), seleccionar LEDs del mismo rango de intensidad luminosa (CAT) y del mismo rango de longitud de onda dominante (HUE) es crítico para evitar diferencias visibles en brillo o tono de azul. Para aplicaciones de indicador único menos críticas, un rango más amplio puede ser aceptable y más rentable.

P3: ¿Puedo accionar este LED con una corriente pulsada superior a 20mA para hacerlo más brillante?

R3: Sí, pero solo dentro de límites estrictos. La hoja de datos especifica una Corriente Directa de Pico (IFP) de 40mA con un ciclo de trabajo de 1/10 y frecuencia de 1kHz. La pulsación puede lograr un brillo percibido mayor. Sin embargo, debe asegurarse de que la corriente promedio en el tiempo no exceda la clasificación continua, y que la temperatura de unión no exceda sus límites. La curva de reducción y la clasificación de disipación de potencia aún deben respetarse.

P4: ¿Qué sucede si excedo los 7 días de vida útil después de abrir la bolsa hermética?

R4: Los encapsulados SMD de plástico pueden absorber humedad del aire. Durante la soldadura por reflujo, esta humedad atrapada se convierte rápidamente en vapor, lo que puede causar delaminación interna, agrietamiento del encapsulado o fallos en las soldaduras ("efecto palomita"). Si se excede la vida útil, los componentes deben hornearse (60°C durante 24 horas) para eliminar la humedad antes de poder soldarlos de forma segura.

9. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este LED se basa en una estructura de diodo semiconductor fabricada con materiales de Nitruro de Galio e Indio (InGaN), como se indica en la Guía de Selección de Dispositivos. Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral de encendido del diodo (aproximadamente 2.7-3.7V), los electrones y huecos se inyectan en la región activa del semiconductor. Estos portadores de carga se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación InGaN determina la energía de la banda prohibida del semiconductor, lo que dicta directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida. En este caso, la aleación está diseñada para producir fotones en la región azul del espectro visible, con una longitud de onda de pico alrededor de 468 nm. El encapsulante de resina transparente protege el chip semiconductor y actúa como una lente, dando forma a la luz emitida en un amplio ángulo de visión de 120 grados.

10. Tendencias Tecnológicas

El 19-213/BHC-AP1Q2/3T representa una tecnología SMD LED madura. Las tendencias generales en la industria LED que contextualizan este componente incluyen la búsqueda continua demayor eficiencia(más lúmenes por vatio), lo que permite una salida más brillante con la misma corriente o el mismo brillo con menor consumo de energía y menos calor. También hay una tendencia haciamayor consistencia de color y clasificaciones más estrictaspara satisfacer las demandas de aplicaciones de pantallas e iluminación. Además,la miniaturizacióncontinúa, con huellas de encapsulado aún más pequeñas (ej., 0402, 0201 métricos) volviéndose comunes para aplicaciones con espacio limitado. Finalmente,la fiabilidad y robustez mejoradas, incluyendo clasificaciones ESD más altas y una mejor resistencia a la humedad, son áreas clave de desarrollo para expandir el uso de los LED a entornos más exigentes como la iluminación automotriz.