Hoja de Datos del LED SMD 16-213/BHC-ZL1M2QY/3T - 1.6x0.8mm - 3.2V - 110mW - Azul - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

El 16-213/BHC-ZL1M2QY/3T es un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) que utiliza un chip semiconductor azul de InGaN. Este componente está diseñado para ensamblajes electrónicos modernos de alta densidad, donde el espacio y el peso son limitaciones críticas. Su principal propuesta de valor radica en permitir la miniaturización de los productos finales manteniendo un rendimiento óptico fiable.

El LED se suministra en cinta de 8 mm enrollada en un carrete de 7 pulgadas de diámetro, lo que lo hace totalmente compatible con equipos automáticos de colocación y montaje. Esta compatibilidad agiliza los procesos de fabricación en volumen. El dispositivo está construido con materiales sin plomo (Pb-free) y cumple con la directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS) de la Unión Europea, el reglamento REACH (Registro, Evaluación, Autorización y Restricción de Sustancias Químicas) y los estándares libres de halógenos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Está cualificado para su uso en procesos de soldadura por reflujo infrarrojo y por fase de vapor.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites y deben evitarse en el diseño del circuito.

• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Superar este voltaje en polarización inversa puede causar la ruptura de la unión.
• Corriente Directa Continua (I_F):25 mA. Esta es la corriente máxima en DC recomendada para un funcionamiento fiable a largo plazo.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100 mA. Esta especificación de corriente pulsada (a un ciclo de trabajo de 1/10, 1 kHz) es para condiciones transitorias breves, no para operación continua.
• Disipación de Potencia (P_d):110 mW. Esta es la pérdida de potencia máxima permitida (V_F* I_F) dentro del dispositivo a una temperatura ambiente de 25°C. Es necesario aplicar una reducción de especificaciones (derating) a temperaturas más altas.
• Resistencia a Descarga Electroestática (ESD):150 V (Modelo de Cuerpo Humano). Los procedimientos adecuados de manipulación ESD son esenciales durante el montaje y manejo.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C. El dispositivo es funcional en este amplio rango de temperatura industrial.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura (T_sol):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 un máximo de 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electroópticas

Estos parámetros se miden típicamente a una temperatura ambiente (T_a) de 25°C y una corriente directa (I_F) de 5 mA, salvo que se especifique lo contrario. Definen el rendimiento central de salida de luz y eléctrico.

• Intensidad Luminosa (I_v):Varía desde un mínimo de 11,5 mcd hasta un máximo de 28,5 mcd. El valor típico se encuentra dentro de este rango. Se aplica una tolerancia de ±11%.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):Aproximadamente 120 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad máxima medida a 0 grados (en el eje).
• Longitud de Onda de Pico (λ_p):Típicamente 468 nm. Esta es la longitud de onda a la que la distribución espectral de potencia alcanza su máximo.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Varía de 465 nm a 475 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, que define el color. Se aplica una tolerancia de ±1 nm.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):Típicamente 25 nm. Este es el ancho total a media altura (FWHM) del espectro de emisión, que indica la pureza del color.
• Voltaje Directo (V_F):Varía de 2,7 V a 3,2 V a I_F= 5mA. Se aplica una tolerancia de ±0,05V. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando conduce corriente.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo de 50 μA cuando se aplica un voltaje inverso de 5 V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican en rangos de rendimiento (bins) según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de la aplicación.

3.1 Rangos de Intensidad Luminosa

Clasificados a I_F= 5 mA. Los códigos L1, L2, M1, M2 representan niveles crecientes de salida de luz.

• L1:11,5 – 14,5 mcd
• L2:14,5 – 18,0 mcd
• M1:18,0 – 22,5 mcd
• M2:22,5 – 28,5 mcd

3.2 Rangos de Longitud de Onda Dominante

Clasificados a I_F= 5 mA. Define el tono preciso de azul.

• X:465 – 470 nm
• Y:470 – 475 nm

3.3 Rangos de Voltaje Directo

Clasificados a I_F= 5 mA. Importante para diseñar circuitos limitadores de corriente y gestionar el consumo de energía.

• 29:2,7 – 2,8 V
• 30:2,8 – 2,9 V
• 31:2,9 – 3,0 V
• 32:3,0 – 3,1 V
• 33:3,1 – 3,2 V

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características medidas a T_a=25°C, que ofrecen información sobre el rendimiento en condiciones variables.

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

Esta curva muestra la relación exponencial entre corriente y voltaje. El punto de operación para una corriente dada (ej., 5mA, 20mA) se puede determinar a partir de este gráfico, lo cual es crucial para seleccionar una resistencia limitadora de corriente o un circuito de excitación apropiado.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La salida de luz aumenta con la corriente directa, pero la relación no es perfectamente lineal, especialmente a corrientes más altas. Este gráfico ayuda a los diseñadores a comprender la compensación de eficiencia al excitar el LED a diferentes niveles de corriente.

4.3 Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente

La salida de luz del LED disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esta curva de reducción de especificaciones (derating) es crítica para aplicaciones que operan en temperaturas ambiente elevadas. Muestra cómo la intensidad luminosa relativa cae a medida que la temperatura aumenta desde -40°C hasta +100°C.

4.4 Curva de Reducción de Corriente Directa

Directamente relacionada con el límite de disipación de potencia, esta curva especifica la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente. Para evitar el sobrecalentamiento y garantizar la longevidad, la corriente de excitación debe reducirse cuando se opera por encima de 25°C.

4.5 Distribución Espectral

Este gráfico muestra la potencia óptica relativa emitida a través del espectro de longitudes de onda, centrada alrededor de la longitud de onda de pico de ~468 nm con un ancho de banda característico. Confirma la emisión de color azul.

4.6 Patrón de Radiación

Un diagrama polar que ilustra la distribución espacial de la intensidad de la luz. El ángulo de visión de 120 grados se confirma visualmente con este patrón, mostrando cómo la luz se emite en una amplia distribución de tipo Lambertiana.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED se ajusta a la huella estándar de LED chip 1608 (1,6mm x 0,8mm). Las dimensiones clave incluyen la longitud, anchura y altura totales, así como el espaciado y tamaño de las almohadillas de electrodo. Todas las tolerancias son típicamente ±0,1 mm a menos que se indique lo contrario. Se proporciona una huella de soldadura sugerida para el diseño de PCB como referencia, aunque se recomienda a los diseñadores adaptarla según su proceso de montaje específico y requisitos de fiabilidad.

5.2 Identificación de Polaridad

El cátodo suele estar marcado por un tinte verde u otro indicador visual en el propio encapsulado. Se debe consultar la hoja de datos para conocer el esquema de marcado exacto. La polaridad correcta es esencial para el funcionamiento del circuito.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se especifica un perfil de temperatura de reflujo sin plomo (Pb-free):

• Precalentamiento:150–200°C durante 60–120 segundos.
• Tiempo por Encima del Líquido (TAL):60–150 segundos por encima de 217°C.
• Temperatura Máxima:Máximo de 260°C, mantenida durante un máximo de 10 segundos.
• Tasa de Calentamiento:Máximo 6°C/segundo hasta 255°C.
• Tasa de Enfriamiento:Máximo 3°C/segundo.
• Límite de Reflujo:El ensamblaje no debe someterse a soldadura por reflujo más de dos veces.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, la temperatura de la punta del soldador debe mantenerse 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 soldar cada terminal para evitar choques térmicos.

6.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LED se envasan en una bolsa resistente a la humedad con desecante.

• 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 en condiciones de ≤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 ha cambiado de color o se ha excedido el tiempo de almacenamiento, se requiere un tratamiento de secado a 60 ±5°C durante 24 horas antes del reflujo para prevenir el "efecto palomita" (agrietamiento del encapsulado debido a la presión de vapor).

6.4 Precauciones Críticas

• Limitación de Corriente:Es obligatorio un resistor limitador de corriente externo o un excitador de corriente constante. La característica exponencial I-V del LED significa que un pequeño cambio de voltaje provoca un gran cambio de corriente, lo que puede llevar a un fallo inmediato.
• Estrés Mecánico:Evite aplicar estrés al cuerpo del LED durante la soldadura o en el ensamblaje final. No deforme el PCB después de soldar.
• Reparación:No se recomienda la reparación después de la soldadura. Si es inevitable, se debe usar un soldador de doble punta especializado para calentar ambos terminales simultáneamente, evitando el estrés mecánico en las soldaduras. El impacto en las características del LED debe evaluarse de antemano.

7. Envasado e Información de Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora con relieve de 8 mm de ancho. La cinta se enrolla en un carrete estándar de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete contiene 3000 piezas (POS). Se proporcionan dimensiones detalladas para la cinta portadora, incluido el espaciado de los bolsillos y el tamaño del núcleo del carrete.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene varios códigos clave:

• CPN:Número de Parte del Cliente (opcional).
• P/N:Número de Parte completo del Fabricante (ej., 16-213/BHC-ZL1M2QY/3T).
• QTY:Cantidad de Empaque en el carrete.
• CAT:Rango de Intensidad Luminosa (ej., L1, M2).
• HUE:Rango de Cromaticidad/Longitud de Onda Dominante (ej., X, Y).
• REF:Rango de Voltaje Directo (ej., 30, 32).
• LOT No:Número de lote de fabricación trazable.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Retroiluminación:Ideal para retroiluminar indicadores, interruptores, símbolos y pequeñas pantallas LCD en tableros de automóviles, electrónica de consumo y paneles de control industrial.
• Indicadores de Estado:Perfecto para indicadores de encendido, conectividad o estado de función en equipos de telecomunicaciones (teléfonos, faxes), hardware de red y periféricos de computadora.
• Iluminación de Propósito General:Adecuado para cualquier aplicación que requiera una luz indicadora azul compacta, fiable y de bajo consumo.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Diseño del Circuito:Siempre use una resistencia en serie o un excitador de corriente constante. Calcule el valor de la resistencia usando R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F, donde V_Fdebe elegirse del valor máximo del rango (ej., 3,2V) para un diseño conservador.
• Gestión Térmica:Para operación continua a altas temperaturas ambiente o cerca de la corriente máxima, considere el diseño del PCB para ayudar a la disipación de calor. Use las curvas de reducción de especificaciones (derating) para seleccionar una corriente de operación segura.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 120 grados proporciona una amplia visibilidad. Para luz enfocada, puede ser necesaria una lente externa. El encapsulado de resina transparente es adecuado para aplicaciones donde el color del chip es aceptable.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La principal ventaja de este LED en encapsulado 1608 en comparación con los LED con pines más grandes es su extrema miniaturización, lo que permite una mayor densidad de empaquetado en los PCB y, en última instancia, productos finales más pequeños. En comparación con otros encapsulados SMD, el 1608 ofrece un buen equilibrio entre tamaño y facilidad de manejo durante el montaje. Su cumplimiento de las regulaciones ambientales modernas (RoHS, Libre de Halógenos) lo hace adecuado para mercados globales con restricciones estrictas de materiales. La estructura de clasificación especificada proporciona a los diseñadores un rendimiento predecible, lo cual es crítico para aplicaciones que requieren color y brillo consistentes en múltiples unidades.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

Usando el V_Fmáximo de 3,2V y un I_Fobjetivo de 5mA: R = (5V - 3,2V) / 0,005A = 360 Ω. El valor estándar más cercano superior (ej., 390 Ω) proporcionaría una corriente ligeramente más segura de ~4,6mA.

10.2 ¿Puedo excitar este LED a 20mA continuamente?

Sí, el límite absoluto máximo para la corriente directa continua es 25 mA. Sin embargo, debe consultar la curva de reducción de especificaciones (derating) si la temperatura ambiente supera los 25°C. A 85°C, la corriente máxima permitida es significativamente menor. Además, excitar a 20mA producirá una mayor salida de luz pero reducirá la eficiencia y aumentará la temperatura de la unión.

10.3 ¿Qué significa el color de resina "transparente" (water clear)?

Significa que el epoxi que encapsula el chip semiconductor es transparente, no difuso o teñido. Esto permite ver directamente el color real del chip azul de InGaN, resultando en un punto de color más saturado pero potencialmente haciendo visible el diminuto chip en sí.

10.4 ¿Por qué es tan importante la información de almacenamiento y secado (baking)?

Los encapsulados plásticos SMD pueden absorber humedad del aire. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede convertirse rápidamente en vapor, causando delaminación interna o agrietamiento ("efecto palomita"), lo que destruye el dispositivo. El secado prescrito elimina esta humedad.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseñar un panel de múltiples indicadores para un dispositivo médico portátil.El dispositivo requiere varios LED azules de estado ("encendido\