Especificación del LED SMD 19-117/BHC-ZL1M2RY/3T - Azul 468nm - 2.8x3.5x0.8mm - 3.1V - 40mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 19-117/BHC-ZL1M2RY/3T es un LED azul compacto de montaje superficial, diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren alta fiabilidad y un ensamblaje eficiente. Este componente representa un avance significativo respecto a los LED tradicionales con pines, ofreciendo beneficios sustanciales en términos de aprovechamiento del espacio en la placa y eficiencia de fabricación.

1.1 Ventajas Principales y Posicionamiento del Producto

La ventaja principal de este LED es su huella miniaturizada, que permite directamente el diseño de placas de circuito impreso (PCB) más pequeñas. Esta reducción de tamaño contribuye a una mayor densidad de componentes, permitiendo una funcionalidad más compleja en un espacio limitado. Además, los menores requisitos de almacenamiento tanto para los componentes como para el equipo final ensamblado conducen a un ahorro general de costes en logística y carcasas del producto.

Su construcción ligera lo hace especialmente adecuado para dispositivos electrónicos portátiles y miniaturizados donde el peso es un factor de diseño crítico. El componente se suministra en cinta estándar de 8 mm montada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, garantizando total compatibilidad con equipos automáticos de pick-and-place de alta velocidad, esenciales para la producción en masa.

1.2 Aplicaciones y Mercados Objetivo

Este LED es versátil y encuentra uso en varias áreas de aplicación clave. Un caso de uso principal es la retroiluminación de paneles de instrumentos, indicadores de tablero e interruptores de membrana, donde su salida azul consistente proporciona una iluminación clara. En el sector de las telecomunicaciones, sirve como indicadores de estado y retroiluminación de teclados en dispositivos como teléfonos y máquinas de fax.

También se emplea para soluciones de retroiluminación plana detrás de pantallas de cristal líquido (LCD), símbolos y varios interfaces de interruptores. Su naturaleza de propósito general significa que puede adaptarse a una amplia gama de aplicaciones indicadoras en los sectores de consumo, industrial y automoción donde se requiere una fuente de luz azul fiable.

2. Especificaciones Técnicas e Interpretación en Profundidad

Comprender los valores máximos absolutos es crucial para garantizar la fiabilidad a largo plazo y prevenir fallos prematuros del LED en un circuito de aplicación.

2.1 Valores Máximos Absolutos

El dispositivo está clasificado para una corriente directa continua (IF) de 10 mA. Superar este valor generará un calor excesivo, degradando la unión semiconductora interna y provocando una rápida disminución de la salida luminosa y, eventualmente, un fallo catastrófico. Para operación pulsada, se permite una corriente directa de pico (IFP) de 40 mA, pero solo bajo un ciclo de trabajo estricto de 1/10 a una frecuencia de 1 kHz. Esto permite momentos breves de mayor brillo sin sobrecalentamiento.

La disipación de potencia total (Pd) no debe exceder los 40 mW, que es una función de la corriente y la tensión directas. Los rangos de temperatura de operación y almacenamiento se especifican de -40°C a +85°C y de -40°C a +90°C, respectivamente, lo que indica idoneidad para entornos hostiles. El componente ofrece un grado de protección contra descargas electrostáticas (ESD), clasificado en 2000V según el Modelo de Cuerpo Humano (HBM), que es un nivel estándar para el manejo en un entorno controlado, pero que aún requiere precauciones ESD adecuadas durante el montaje.

2.2 Características Electro-Ópticas

Bajo condiciones de prueba estándar (temperatura ambiente Ta=25°C y una corriente directa de 5 mA), el LED exhibe parámetros clave de rendimiento. La intensidad luminosa (Iv) tiene un rango típico, con valores mínimos y máximos definidos por el sistema de clasificación detallado más adelante. El ángulo de visión (2θ1/2) es un amplio 120 grados, proporcionando un patrón de emisión difuso y amplio, adecuado para iluminación de área en lugar de un haz focalizado.

Las características espectrales son centrales para su color azul. La longitud de onda de pico (λp) es típicamente de 468 nanómetros (nm), mientras que la longitud de onda dominante (λd) se sitúa entre 465.0 nm y 475.0 nm. El ancho de banda espectral (Δλ) es de aproximadamente 25 nm, definiendo la pureza del color azul. La tensión directa (VF) requerida para alcanzar la corriente de prueba de 5 mA oscila entre 2.50V y 3.10V. Este parámetro es crítico para el diseño del circuito, ya que determina la caída de tensión en el LED y el valor necesario de la resistencia limitadora de corriente.

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). Este sistema permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan criterios mínimos específicos para su aplicación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La salida luminosa se categoriza en cuatro rangos distintos: L1, L2, M1 y M2. El rango L1 representa el rango de salida más bajo (11.5 - 14.5 mcd), mientras que el rango M2 representa el más alto (22.5 - 28.5 mcd). Los diseñadores pueden especificar un código de rango para garantizar un nivel mínimo de brillo para su producto, lo cual es esencial para aplicaciones que requieren una iluminación uniforme del panel o cumplir estándares de visibilidad específicos.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El color de la luz azul se controla mediante la clasificación por longitud de onda dominante. Se definen dos rangos: 'X' (465.0 - 470.0 nm) e 'Y' (470.0 - 475.0 nm). El rango 'X' produce una longitud de onda ligeramente más corta, un azul más profundo, mientras que el rango 'Y' es una longitud de onda ligeramente más larga, tendiendo hacia un tono azul-cian. Esto permite igualar el color entre diferentes LED en un arreglo o asegurar un tono azul específico por razones de marca o estética.

3.3 Clasificación por Tensión Directa

La tensión directa se clasifica en tres categorías: 9 (2.50 - 2.70V), 10 (2.70 - 2.90V) y 11 (2.90 - 3.10V). Conocer el rango de tensión es vital para diseñar un circuito de excitación eficiente. Usar LED del mismo rango de tensión o de uno conocido minimiza las variaciones en corriente y brillo cuando múltiples LED se conectan en paralelo sin regulación de corriente individual.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Las curvas características proporcionadas ofrecen una visión profunda del comportamiento del LED bajo condiciones operativas variables, lo cual es necesario para un diseño robusto del sistema.

4.1 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

La curva que muestra la intensidad luminosa relativa en función de la corriente directa es típicamente no lineal. La salida aumenta con la corriente pero eventualmente se satura. Más importante aún, operar por encima de la corriente recomendada conduce a una temperatura de unión excesiva, lo que no solo reduce la eficiencia sino que también acorta la vida útil del dispositivo. Esta curva ayuda a los diseñadores a encontrar el equilibrio óptimo entre el brillo deseado y la longevidad operativa.

4.2 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

El rendimiento del LED es altamente dependiente de la temperatura. A medida que la temperatura ambiente aumenta, la salida luminosa generalmente disminuye. Esta curva cuantifica esa reducción. Para aplicaciones sujetas a altas temperaturas (por ejemplo, dentro de un tablero de automóvil o cerca de otros componentes generadores de calor), estos datos son esenciales para asegurar que el LED permanezca suficientemente brillante bajo todas las condiciones de operación. Puede requerir diseñar para un rango de mayor brillo o implementar estrategias de gestión térmica.

4.3 Curva de Reducción de Corriente Directa

Esta es, sin duda, la curva más crítica para la fiabilidad. Define la corriente directa continua máxima permitida a cualquier temperatura ambiente dada. A medida que aumenta la temperatura, la corriente segura máxima disminuye. Adherirse a esta curva de reducción previene la fuga térmica y asegura que el LED opere dentro de su área de operación segura (SOA), lo cual es fundamental para alcanzar la vida útil especificada.

4.4 Distribución Espectral y Patrón de Radiación

El gráfico de distribución espectral muestra la intensidad de la luz emitida a través de diferentes longitudes de onda, centrada alrededor de 468 nm. El diagrama del patrón de radiación (a menudo un gráfico polar) ilustra cómo se emite la luz espacialmente desde el encapsulado. El amplio ángulo de visión de 120 grados confirma un patrón de emisión Lambertiano o casi Lambertiano, donde la intensidad es máxima perpendicular al chip y disminuye en ángulos más amplios.

5. Información Mecánica y de Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado y Tolerancias

El LED presenta un encapsulado SMD estándar. Las dimensiones críticas incluyen el tamaño del cuerpo, que dicta el patrón de pistas en el PCB, y la ubicación de los terminales de ánodo y cátodo. El dibujo dimensional especifica todas las medidas clave con una tolerancia estándar de ±0.1 mm a menos que se indique lo contrario. Esta información se utiliza para crear la huella en el PCB, asegurando una soldadura y alineación adecuadas.

5.2 Identificación de Polaridad y Diseño de Pads

La polaridad correcta es esencial para el funcionamiento del LED. El dibujo del encapsulado en la hoja de datos indica claramente el ánodo y el cátodo. Típicamente, una de las almohadillas puede estar marcada o tener una forma diferente (por ejemplo, una muesca o un borde biselado) en el propio componente para su identificación visual bajo aumento. El diseño recomendado de las almohadillas en el PCB asegura una unión de soldadura fiable y una conexión térmica y eléctrica adecuada.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

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

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo

El componente es compatible con procesos de reflujo por infrarrojos y fase de vapor. Se proporciona un perfil de temperatura específico para soldadura sin plomo. Los parámetros clave incluyen una etapa de precalentamiento (150-200°C durante 60-120 segundos), un tiempo por encima del líquido (217°C) de 60-150 segundos, y una temperatura máxima que no exceda los 260°C durante un máximo de 10 segundos. También se especifican las tasas máximas de calentamiento y enfriamiento para prevenir choques térmicos. Se recomienda encarecidamente que la soldadura por reflujo no se realice más de dos veces para evitar dañar los alambres de unión internos o la lente de epoxi.

6.2 Precauciones para Soldadura Manual y Rework

Si la soldadura manual es inevitable, se debe tener extremo cuidado. La temperatura de la punta del soldador debe estar por debajo de los 350°C, y el tiempo de contacto con cada terminal no debe exceder los 3 segundos. Se recomienda un soldador de baja potencia (≤25W). Se proporciona una advertencia importante: los daños a menudo ocurren durante la soldadura manual. Para el rework, se debe usar un soldador especializado de doble punta diseñado para componentes SMD para calentar ambos terminales simultáneamente y levantar el componente sin forzar las uniones de soldadura o el cuerpo del LED.

6.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LED se embalan en una bolsa barrera resistente a la humedad con desecante para prevenir la absorción de humedad atmosférica. La bolsa no debe abrirse hasta que los componentes estén listos para su uso en producción. Una vez abierta, los LED deben usarse dentro de las 168 horas (7 días) si se almacenan en condiciones de ≤30°C y ≤60% de humedad relativa. Si se excede este tiempo de exposición, se requiere un tratamiento de horneado (60 ±5°C durante 24 horas) para eliminar la humedad y prevenir el "efecto palomita" o la delaminación durante el proceso de reflujo a alta temperatura.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de la Cinta y el Carrete

El producto se suministra en formato de cinta y carrete para montaje automático. Se especifican las dimensiones de la cinta portadora, el tamaño del bolsillo y las dimensiones del carrete. Cada carrete contiene 3000 piezas. Los materiales del carrete y la cinta están diseñados para ser resistentes a la humedad, protegiendo los componentes durante el almacenamiento y el transporte.

7.2 Explicación de la Etiqueta y Numeración del Modelo

La etiqueta del embalaje contiene varios campos clave: el número de pieza del cliente (CPN), el número de pieza del fabricante (P/N), la cantidad de embalaje (QTY) y los códigos de clasificación específicos para intensidad luminosa (CAT), longitud de onda dominante (HUE) y tensión directa (REF). También se proporciona el número de lote (LOT No.) para trazabilidad. Comprender este etiquetado es esencial para verificar que los componentes recibidos coincidan con las especificaciones pedidas.

8. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

8.1 Diseño del Circuito y Limitación de Corriente

La regla de diseño más crítica es el uso obligatorio de una resistencia limitadora de corriente en serie (o un driver de corriente constante para aplicaciones avanzadas). La tensión directa del LED tiene un coeficiente de temperatura negativo y una tolerancia de fabricación. Un ligero aumento en la tensión de alimentación sin limitación de corriente puede causar un gran aumento, potencialmente destructivo, en la corriente. El valor de la resistencia se calcula usando la Ley de Ohm: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F, donde V_Fe I_Fson los puntos de operación objetivo.

8.2 Gestión Térmica en el Uso Final

Aunque el LED en sí es pequeño, gestionar su calor es importante para el rendimiento y la vida útil. Los diseñadores deben considerar la ruta térmica desde las almohadillas de soldadura del LED hasta el PCB y potencialmente hasta un disipador de calor. Usar un PCB con un área de cobre adecuada (almohadillas de alivio térmico) alrededor de la huella del LED puede ayudar a disipar el calor. Se deben consultar las curvas de reducción para aplicaciones con altas temperaturas ambiente.

8.3 Integración Óptica

Para aplicaciones de retroiluminación o indicadores, considere la trayectoria óptica. El amplio ángulo de visión es beneficioso para iluminar uniformemente un difusor o una guía de luz. La distancia entre el LED y la superficie iluminada, así como el uso de reflectores o lentes, afectarán el brillo final y la uniformidad. El color azul también puede convertirse en blanco u otros colores usando lentes recubiertas de fósforo o técnicas de fósforo remoto en algunas aplicaciones.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con las tecnologías de LED más antiguas de orificio pasante, este LED SMD ofrece un rendimiento superior en áreas clave. La ausencia de pines elimina la inductancia parásita y permite una conmutación de mayor frecuencia si se usa en modo pulsado, aunque esta no es una aplicación típica. La menor masa térmica del encapsulado SMD puede permitir una respuesta térmica más rápida, pero también significa que el calor debe conducirse de manera más eficiente a través del PCB.

Dentro de la categoría de LED SMD azules, el 19-117 se diferencia por su combinación específica de tamaño de encapsulado (que permite diseños muy densos), amplio ángulo de visión (para iluminación amplia) y un sistema de clasificación integral (para flexibilidad y consistencia en el diseño). Su cumplimiento con los estándares RoHS, REACH y libre de halógenos lo hace adecuado para mercados globales con estrictas regulaciones ambientales.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ) Basadas en Parámetros Técnicos

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

Usando la tensión directa máxima (3.10V del rango 11) y una corriente objetivo de 5 mA para brillo estándar: R = (5V - 3.10V) / 0.005A = 380 Ohmios. El valor estándar más cercano es 390 Ohmios. Recalculando con 390 Ohmios da I_F= (5V - 3.10V) / 390 = ~4.87 mA, lo cual es seguro. Siempre use la V_Fmáxima de su rango seleccionado para este cálculo para asegurar que la corriente nunca exceda el límite.

10.2 ¿Puedo alimentar este LED a 20 mA para mayor brillo?

No. La corriente directa continua máxima absoluta es de 10 mA. Operar a 20 mA excedería esta especificación, causando un sobrecalentamiento severo, una rápida degradación luminosa y casi seguro un fallo. Para lograr un mayor brillo, seleccione un LED de un rango de intensidad luminosa más alto (M1 o M2) o use múltiples LED, no una corriente más alta.

10.3 ¿Cómo interpreto los códigos de clasificación en la etiqueta?

Los campos de la etiqueta CAT, HUE y REF corresponden a los rangos. Por ejemplo, una etiqueta que muestre CAT: M2, HUE: X, REF: 10 significa que los LED en ese carrete tienen una intensidad luminosa entre 22.5 y 28.5 mcd (M2), una longitud de onda dominante entre 465.0 y 470.0 nm (X), y una tensión directa entre 2.70 y 2.90V (10).

11. Ejemplos Prácticos de Diseño y Uso

11.1 Grupo de Indicadores de Tablero

En un tablero de automóvil, se podrían usar múltiples LED 19-117 detrás de una lente de policarbonato para iluminar símbolos de advertencia (por ejemplo, luz de carretera, intermitente). Los diseñadores seleccionarían un rango de brillo específico (por ejemplo, M1) para asegurar la visibilidad bajo condiciones de luz diurna brillante. Los LED serían alimentados por el sistema de 12V del vehículo a través de una red de resistencias limitadoras o un circuito integrado driver de LED dedicado. El amplio ángulo de visión asegura que el símbolo se ilumine uniformemente. El amplio rango de temperatura de operación (-40 a +85°C) es esencial para este entorno hostil.

11.2 Indicador de Estado de Baja Potencia

Para un dispositivo de consumo alimentado por red como un router o cargador, un solo LED 19-117 proporciona una clara indicación de encendido/estado. Alimentado a 5 mA desde un riel USB de 5V o un riel lógico de 3.3V (con una resistencia calculada apropiadamente), consume muy poca potencia. El color azul a menudo se asocia con el estado "activo" o "conectado". Su pequeño tamaño le permite encajar en los perfiles cada vez más delgados de la electrónica moderna.

12. Principio de Funcionamiento

El LED 19-117 es una fuente de luz semiconductora. Su núcleo es un chip compuesto de materiales como nitruro de galio e indio (InGaN), que forman una unión p-n. Cuando se aplica una tensión directa que excede el potencial de barrera de la unión, los electrones y huecos se inyectan a través de la unión. Cuando estos portadores de carga se recombinan, se 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, en este caso, alrededor de 468 nm, que se percibe como luz azul. La lente de epoxi encapsula el chip, proporciona protección mecánica y da forma a la luz emitida en el patrón de radiación deseado.

13. Tendencias Tecnológicas y Contexto

El LED 19-117 se sitúa dentro de la tendencia más amplia de la miniaturización de la electrónica y la transición de la tecnología de orificio pasante a la de montaje superficial. Este cambio permite un montaje automático de alto volumen, reduciendo los costes de fabricación y mejorando la fiabilidad al eliminar los pasos de soldadura manual. En la industria de los LED específicamente, los desarrollos en curso se centran en aumentar la eficacia luminosa (más salida de luz por vatio de entrada eléctrica), mejorar la consistencia y saturación del color, y mejorar la fiabilidad en condiciones de alta temperatura y alta corriente. Si bien este es un LED azul estándar, la ciencia de materiales subyacente y las técnicas de encapsulado continúan evolucionando, impulsando mejoras de rendimiento en las generaciones posteriores de componentes.