Hoja de Datos Técnica del LED SMD Azul 22-21/BHC-AN1P2/2C - 2.2x2.1x1.1mm - 3.8V - 20mA - 40mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 22-21/BHC-AN1P2/2C es un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) que emite luz azul. Está diseñado para ensamblajes electrónicos modernos y compactos que requieren una funcionalidad fiable de indicación o retroiluminación. El dispositivo utiliza un material de chip de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) encapsulado en una resina transparente, produciendo luz con una longitud de onda dominante típica de 468 nm.

La ventaja principal de este componente radica en su huella miniaturizada. Con unas dimensiones de solo 2.2mm x 2.1mm y una altura aproximada de 1.1mm, permite reducciones significativas en el tamaño de la placa de circuito impreso (PCB) y una mayor densidad de empaquetado en comparación con los LED tradicionales con patillas. Esta miniaturización contribuye directamente a factores de forma más pequeños en el producto final y a menores requisitos de almacenamiento de componentes. El dispositivo también es ligero, lo que lo hace ideal para aplicaciones portátiles y miniaturizadas.

El producto cumple con las principales normativas medioambientales y de seguridad, incluyendo ser libre de plomo (Pb-free), adherirse a la directiva RoHS de la UE (Restricción de Sustancias Peligrosas), cumplir con las regulaciones REACH de la UE (Registro, Evaluación, Autorización y Restricción de Sustancias Químicas) y cumplir con los estándares libres de halógenos (Bromo <900 ppm, Cloro <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Se suministra en cinta estándar de la industria de 8mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, garantizando la compatibilidad con equipos automáticos de montaje pick-and-place. El componente es adecuado tanto para procesos de soldadura por reflujo infrarrojo como por fase de vapor.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

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

• Tensión Inversa (V_R):5 V - La tensión máxima que se puede aplicar en la dirección de polarización inversa.
• Corriente Directa (I_F):20 mA - La corriente continua directa máxima recomendada para un funcionamiento fiable.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100 mA - La corriente directa pulsada máxima, permitida solo bajo condiciones específicas (ciclo de trabajo de 1/10 a una frecuencia de 1 kHz).
• Disipación de Potencia (P_d):40 mW - La potencia máxima que el dispositivo puede disipar, calculada como el producto de la tensión directa y la corriente directa, considerando las limitaciones térmicas.
• Descarga Electroestática (ESD) Modelo Cuerpo Humano (HBM):150 V - La sensibilidad del dispositivo a la descarga electrostática. Son obligatorios procedimientos de manipulación ESD adecuados durante el montaje y manejo.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C - El rango de temperatura ambiente en el que se especifica que el dispositivo debe operar.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +90°C - El rango de temperatura para almacenar el dispositivo cuando no está energizado.
• Temperatura de Soldadura (T_sol):Se especifican dos perfiles: Soldadura por reflujo (pico de 260°C durante un máximo de 10 segundos) y Soldadura manual (350°C en la punta del soldador durante un máximo de 3 segundos por terminal).

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden en una condición de prueba estándar de temperatura ambiente (T_a) de 25°C y una corriente directa (I_F) de 20 mA, a menos que se indique lo contrario. Definen el rendimiento típico del dispositivo.

• Intensidad Luminosa (I_v):Varía desde un mínimo de 28.5 mcd hasta un máximo de 72.0 mcd. El valor típico no se especifica en la tabla, pero el sistema de clasificación proporciona rangos categorizados. El ángulo de visión (2θ_1/2) es típicamente de 130 grados, indicando un cono de visión amplio.
• Longitud de Onda de Pico (λ_p):Típicamente 468 nanómetros (nm). Esta es la longitud de onda a la que la distribución espectral de potencia es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Varía de 464.5 nm a 476.5 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que coincide con el color de la luz emitida. Se indica una tolerancia de ±1 nm.
• Ancho de Banda de Radiación Espectral (Δλ):Típicamente 35 nm. Este es el ancho total a la mitad del máximo (FWHM) del espectro de emisión, que describe la pureza del color.
• Tensión Directa (V_F):Típicamente 3.8 V, con un máximo de 4.5 V a I_F= 20 mA. Esta es la caída de tensión a través del LED durante su funcionamiento.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo de 50 μA cuando se aplica una tensión inversa (V_R) de 5 V.

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). Este dispositivo utiliza dos parámetros de clasificación independientes.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La salida luminosa se categoriza en cuatro lotes (N1, N2, P1, P2), cada uno definiendo un rango específico de milicandelas (mcd) medido a I_F= 20 mA. Los lotes aseguran que los LED dentro de un pedido específico tengan niveles de brillo similares. La tolerancia para la intensidad luminosa se especifica como ±11%.

• Lote N1:28.5 - 36.0 mcd
• Lote N2:36.0 - 45.0 mcd
• Lote P1:45.0 - 57.0 mcd
• Lote P2:57.0 - 72.0 mcd

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El color (longitud de onda dominante) se categoriza en cuatro lotes (A9, A10, A11, A12), cada uno cubriendo un rango específico en nanómetros. Esto asegura uniformidad de color. La tolerancia para la longitud de onda dominante es de ±1 nm.

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

Es probable que el número de producto incorpore códigos (como "AN1P2") que especifiquen qué lotes de intensidad y longitud de onda se incluyen en un carrete o pedido en particular.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque las curvas gráficas específicas no se detallan en el texto proporcionado, las curvas típicas de características electro-ópticas para un LED como este incluirían:

• Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V):Esta curva no lineal muestra la relación entre la corriente a través del LED y la tensión en sus terminales. Un pequeño aumento en la tensión más allá del umbral de encendido conduce a un gran aumento en la corriente, destacando la necesidad de un circuito limitador de corriente.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Esta curva típicamente muestra que la salida de luz aumenta con la corriente, pero puede volverse sub-lineal a corrientes más altas debido a efectos térmicos y de eficiencia.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:La salida de luz de los LED generalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Comprender esta degradación es crucial para aplicaciones que operan a altas temperaturas ambiente.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, que muestra el pico en ~468 nm y el ancho de banda FWHM de ~35 nm.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo tiene una huella rectangular. Las dimensiones clave (en milímetros, con una tolerancia típica de ±0.1mm a menos que se indique) incluyen una longitud del cuerpo de 2.2 mm, un ancho del cuerpo de 2.1 mm y una altura de aproximadamente 1.1 mm. La hoja de datos incluye un dibujo dimensional detallado que muestra el diseño de las almohadillas, los tamaños de los terminales y el patrón de soldadura recomendado en el PCB para garantizar una soldadura adecuada y estabilidad mecánica.

5.2 Identificación de Polaridad

El cátodo está típicamente marcado, a menudo por una muesca, un punto o una marca verde en el propio encapsulado o en la cinta portadora. Se debe observar la polaridad correcta durante la colocación para garantizar que el dispositivo funcione.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

6.1 Limitación de Corriente

Crítico:Se debe usar una resistencia limitadora de corriente externa o un circuito controlador de corriente constantedebeconectarse en serie con el LED. La tensión directa tiene un coeficiente de temperatura negativo y una pequeña variación. Sin limitación de corriente, un ligero aumento en la tensión de alimentación puede causar un aumento grande, potencialmente destructivo, en la corriente directa.

6.2 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los componentes se empaquetan en una bolsa de barrera resistente a la humedad con desecante para prevenir la absorción de humedad, lo que puede causar "popcorning" (agrietamiento del encapsulado) durante la soldadura por reflujo.

• No abra la bolsa hasta que esté listo para su uso.
• Después de abrir, almacene los LED no utilizados a ≤30°C y ≤60% de Humedad Relativa.
• La "vida útil fuera de la bolsa" después de abrirla es de 168 horas (7 días).
• Si se excede la vida útil fuera de la bolsa o el indicador de desecante muestra saturación, se requiere un secado a 60 ±5°C durante 24 horas antes de soldar.

6.3 Perfil de Soldadura por Reflujo

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

• Precalentamiento:Rampa desde ambiente hasta 150-200°C durante 60-120 segundos.
• Remojo/Preflujo:Mantener por encima de 217°C durante 60-150 segundos.
• Reflujo:La temperatura máxima no debe exceder los 260°C, y el tiempo por encima de 255°C no debe exceder los 30 segundos. El tiempo en el pico real (260°C) debe ser de 10 segundos como máximo.
• Enfriamiento:Tasa de enfriamiento máxima de 6°C/segundo.

Restricciones Importantes:La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces en el mismo dispositivo. Evite el estrés mecánico en el LED durante el calentamiento y no deforme el PCB después de soldar.

6.4 Soldadura Manual y Rework

Si la soldadura manual es inevitable, use un soldador con una temperatura en la punta <350°C, aplique calor a cada terminal durante ≤3 segundos, y use un soldador con una potencia nominal ≤25W. Permita un intervalo de enfriamiento de >2 segundos entre terminales. Se desaconseja encarecidamente el rework. Si es absolutamente necesario, use un soldador de doble punta para calentar ambos terminales simultáneamente para su extracción, y verifique la funcionalidad del dispositivo después, ya que es probable que se dañe.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificación de Empaquetado

El dispositivo se suministra en cinta portadora en relieve con un ancho de 8mm, enrollada en un carrete estándar de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Cada carrete contiene 2000 piezas. Las dimensiones del carrete, la cinta y la cinta de cubierta se proporcionan en la hoja de datos con tolerancias típicamente de ±0.1mm.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del empaquetado contiene varios códigos:

• CPN:Número de Producto del Cliente (opcional).
• P/N:Número de Producto del Fabricante (ej., 22-21/BHC-AN1P2/2C).
• QTY:Cantidad de Empaquetado (ej., 2000).
• CAT:Rango de Intensidad Luminosa (Código de lote para brillo).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidad y Rango de Longitud de Onda Dominante (Código de lote para color).
• REF:Rango de Tensión Directa.
• LOT No:Número de Lote de Fabricación para trazabilidad.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Retroiluminación:Iluminación para cuadros de instrumentos, interruptores de membrana y paneles de control.
• Equipos de Telecomunicaciones:Indicadores de estado y retroiluminación de teclados en teléfonos, máquinas de fax y dispositivos de red.
• Retroiluminación de LCD:Iluminación lateral o retroiluminación directa para pantallas LCD pequeñas monocromáticas o en color.
• Indicación General:Indicadores de encendido, luces de estado e iluminación decorativa en electrónica de consumo.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegurar un área de cobre adecuada en el PCB o vías térmicas bajo la almohadilla del LED puede ayudar a mantener una temperatura de unión más baja, preservando la salida luminosa y la longevidad.
• Control de Corriente:Diseñe siempre para un control de corriente constante o use una resistencia en serie calculada en base a la tensión directa máxima (V_F) para garantizar que la corriente nunca exceda el valor máximo absoluto en las peores condiciones (ej., dispositivo con V_Fbaja, tensión de alimentación alta).
• Protección ESD:Implemente protección ESD en las líneas de entrada si el LED es accesible para el usuario, y siga procedimientos de manejo seguros contra ESD durante el montaje.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La principal diferenciación del encapsulado 22-21 en comparación con LED SMD más grandes (ej., 3528, 5050) o LED tradicionales de agujero pasante es su tamaño ultra-miniaturizado, permitiendo el diseño en aplicaciones con espacio limitado. En comparación con otros LED azules, su combinación específica de longitud de onda típica (~468 nm), amplio ángulo de visión (130°) y estructura de clasificación definida ofrece un color y brillo predecibles para una apariencia de producto consistente. Su cumplimiento con los estándares libres de halógenos y RoHS lo hace adecuado para diseños ambientalmente conscientes requeridos en los mercados globales.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Por qué es obligatoria una resistencia limitadora de corriente?

R: La característica I-V del LED es exponencial. Un pequeño cambio en la tensión directa causa un gran cambio en la corriente. Sin una resistencia, las variaciones en la tensión de alimentación o en la propia V_Fdel LED podrían llevar la corriente más allá del máximo de 20mA, provocando un sobrecalentamiento rápido y fallo.

P: ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de 3.3V?

R: Posiblemente, pero con precaución. La V_Ftípica es de 3.8V, que es mayor que 3.3V. A 3.3V, el LED puede no encenderse, o estará muy tenue. Necesita una tensión de alimentación mayor que la V_Fmáxima (4.5V) más la caída de tensión en su resistencia limitadora. Típicamente se usa un convertidor elevador (boost) o una fuente de mayor tensión (ej., 5V).

P: ¿Qué significa el ángulo de visión de 130 grados?

R: Significa el ángulo en el que la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad medida directamente en el eje (0 grados). Un ángulo de 130 grados se considera "de visión amplia", lo que significa que la luz se dispersa y es visible desde un amplio ángulo lateral, adecuado para luces indicadoras que necesitan ser vistas desde diferentes posiciones.

P: ¿Cómo interpreto los códigos de lote (ej., AN1P2) en mi pedido?

R: Los códigos de lote especifican los rangos garantizados para la intensidad luminosa y la longitud de onda dominante para todos los LED en ese lote. "AN1" probablemente se refiere a un lote específico de longitud de onda dominante (ej., A11), y "P2" se refiere al lote de intensidad luminosa (57.0-72.0 mcd). Esto asegura consistencia visual en todas las unidades de su producción.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando un interruptor pulsador con retroiluminación.El interruptor tiene un icono translúcido pequeño. El diseñador selecciona este LED azul 22-21 por su tamaño compacto. Hay una línea de alimentación de 5V disponible en el PCB. Para limitar la corriente a 15 mA (un valor seguro por debajo del máximo de 20mA para una vida más larga), se calcula una resistencia en serie: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Usar la V_Fmáxima de 4.5V asegura suficiente corriente incluso para un LED con "V_Falta": R = (5V - 4.5V) / 0.015A ≈ 33.3 Ohmios. Se elige una resistencia estándar de 33 Ohmios. El patrón de soldadura en el PCB se diseña exactamente según la huella recomendada en la hoja de datos. Durante el montaje, los dispositivos sensibles a la humedad se usan dentro de los 7 días de vida útil fuera de la bolsa después de abrirla, y la placa sufre un solo paso de reflujo usando el perfil de temperatura especificado.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este LED opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. La región activa está compuesta de InGaN. Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral de encendido del diodo, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación de InGaN determina la energía del bandgap, que a su vez dicta la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, azul. La resina epoxi transparente que encapsula protege el chip semiconductor, actúa como una lente para dar forma a la salida de luz (creando el ángulo de visión de 130°) y proporciona estabilidad mecánica.

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LED azules eficientes basados en InGaN fue un logro fundamental en la iluminación de estado sólido, permitiendo la creación de LED blancos (vía conversión de fósforo) y pantallas a todo color. La tendencia para componentes como el 22-21 continúa hacia una mayor miniaturización, mayor eficiencia (mayor intensidad luminosa por mA) y tolerancias de clasificación más estrictas para una uniformidad de color y brillo superior. La integración con circuitos de control embebidos (como circuitos integrados controladores en el encapsulado del LED) también es una tendencia creciente, aunque para LED indicadores simples, el enfoque discreto y rentable representado por este componente sigue siendo muy relevante para una amplia gama de aplicaciones.