Hoja de Datos del LED SMD 24-21/BHC-AP1Q2/2A - Azul - 2.0x1.25x0.8mm - 3.3V - 20mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LED SMD 24-21 es un dispositivo compacto de montaje superficial diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren miniaturización y alta fiabilidad. Este LED azul, basado en tecnología de chip de InGaN, ofrece un equilibrio entre rendimiento y tamaño, lo que lo hace adecuado para procesos de ensamblaje automatizado.

1.1 Ventajas Principales y Posicionamiento

La ventaja principal de este componente es su huella significativamente reducida en comparación con los LEDs tradicionales con pines. Esto permite diseños de placa de circuito impreso (PCB) más pequeños, una mayor densidad de componentes y, en última instancia, contribuye al desarrollo de equipos finales más compactos. Su construcción ligera mejora aún más su idoneidad para aplicaciones miniaturizadas y portátiles.

1.2 Mercado Objetivo y Aplicaciones

Este LED está dirigido a los mercados de iluminación general e indicación. Las áreas de aplicación clave incluyen: retroiluminación de cuadros de instrumentos, interruptores y símbolos; indicadores de estado y retroiluminación en dispositivos de telecomunicaciones como teléfonos y faxes; e iluminación de propósito general donde se requiera una fuente de luz azul compacta.

2. Características Clave y Cumplimiento Normativo

• Empaquetado en cinta de 8mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro para compatibilidad con equipos automáticos de pick-and-place.
• Diseñado para ser utilizado con procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo y en fase de vapor.
• Tipo monocromático (Azul).
• Construido con materiales libres de plomo (Pb-free).
• El producto cumple con la directiva RoHS.
• Se mantiene el cumplimiento de las regulaciones REACH de la UE.
• Construcción libre de halógenos: Bromo (Br) <900 ppm, Cloro (Cl) <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm.

3. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

3.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o cerca de estos límites y debe evitarse para un rendimiento fiable.

• Tensión Inversa (V_R):5V. Superar esta tensión en polarización inversa puede causar la ruptura de la unión.
• Corriente Directa (I_F):20mA. Corriente de operación continua recomendada.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):40mA. Permisible solo en condiciones de pulsos (ciclo de trabajo 1/10 @ 1kHz).
• Disipación de Potencia (P_d):75mW. Potencia máxima que el encapsulado puede disipar a 25°C ambiente.
• Descarga Electroestática (ESD):150V (Modelo de Cuerpo Humano). Son esenciales las precauciones adecuadas de manipulación contra ESD.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C. Rango de temperatura ambiente para operación normal.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura (T_sol):Reflujo: Pico de 260°C durante 10 segundos máximo. Soldadura manual: 350°C durante 3 segundos máximo por terminal.

3.2 Características Electro-Ópticas

Medidas a T_a= 25°C e I_F= 20mA, salvo que se especifique lo contrario. Estos son los parámetros clave de rendimiento en condiciones estándar de prueba.

• Intensidad Luminosa (I_v):45.0 a 112.0 mcd (milicandelas). La salida específica está determinada por el código de clasificación (P1, P2, Q1, Q2). Se aplica una tolerancia de ±11%.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):Típicamente 130 grados. Define el ángulo donde la intensidad es al menos la mitad del valor pico.
• Longitud de Onda de Pico (λ_p):Típicamente 468 nm. La longitud de onda a la que la emisión espectral es más fuerte.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):464.5 a 476.5 nm. Define el color percibido de la luz y se clasifica (A9-A12). Se aplica una tolerancia de ±1nm.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):Típicamente 25 nm. El ancho del espectro de emisión a la mitad de la intensidad máxima.
• Tensión Directa (V_F):2.7V a 3.7V, con un valor típico de 3.3V a 20mA.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 50 μA a V_R= 5V. El dispositivo no está diseñado para operar en polarización inversa.

4. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LEDs se clasifican en lotes (bins).

4.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los lotes definen la salida luminosa mínima y máxima a I_F=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

4.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Los lotes definen el rango de la longitud de onda dominante, que se correlaciona con el tono de azul. A9: 464.5 - 467.5 nm A10: 467.5 - 470.5 nm A11: 470.5 - 473.5 nm A12: 473.5 - 476.5 nm

5. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características medidas a T_a=25°C. Estas son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar.

5.1 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V)

Esta curva muestra la relación exponencial entre corriente y tensión. La tensión directa típica es de 3.3V a 20mA. Los diseñadores deben usar una resistencia limitadora de corriente para evitar la fuga térmica, ya que un pequeño aumento en la tensión puede causar un gran aumento, potencialmente destructivo, en la corriente.

5.2 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

La intensidad luminosa aumenta con la corriente directa, pero no de forma lineal. Operar por encima de los 20mA recomendados puede producir una mayor salida, pero reducirá la eficiencia y la vida útil del dispositivo debido al aumento de la temperatura de la unión.

5.3 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

La salida de luz del LED disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. Esta curva es crítica para aplicaciones que operan en entornos de temperatura elevada, ya que permite a los diseñadores reducir la salida esperada o implementar gestión térmica.

5.4 Curva de Reducción de Corriente Directa

Este gráfico define la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente. Para garantizar la fiabilidad, la corriente de operación debe reducirse cuando la temperatura ambiente supere los 25°C.

5.5 Distribución Espectral

El espectro de emisión está centrado alrededor de 468 nm (azul) con un ancho de banda típico de 25 nm. Esta información es vital para el diseño de sistemas ópticos y aplicaciones sensibles al color.

5.6 Patrón de Radiación

El diagrama polar ilustra la distribución espacial de la intensidad de la luz, confirmando el ángulo de visión de 130 grados. El patrón es típicamente Lambertiano o casi Lambertiano para este tipo de encapsulado.

6. Información Mecánica y del Encapsulado

6.1 Dimensiones del Encapsulado

El encapsulado SMD 24-21 tiene dimensiones nominales de 2.0mm (largo) x 1.25mm (ancho) x 0.8mm (alto). El dibujo mecánico detallado especifica todas las dimensiones críticas, incluido el tamaño de las almohadillas (0.6mm x 0.55mm), la separación (1.0mm entre centros de almohadillas) y las tolerancias del componente (típicamente ±0.1mm salvo que se indique lo contrario).

6.2 Identificación de Polaridad

El cátodo suele estar marcado, a menudo por una muesca, un punto verde o una forma de almohadilla diferente en la cinta portadora. Se debe consultar el dibujo del encapsulado en la hoja de datos para conocer el esquema de marcado específico.

7. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

7.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se recomienda un perfil de reflujo sin plomo: - Precalentamiento: 150-200°C durante 60-120 segundos. - Tiempo por encima del líquido (217°C): 60-150 segundos. - Temperatura pico: 260°C máximo, mantenida durante 10 segundos máximo. - Tasa de calentamiento: Máximo 6°C/seg hasta 255°C. - Tasa de enfriamiento: Máximo 3°C/seg. La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces.

7.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual: - Utilice un soldador con una temperatura de punta inferior a 350°C. - Limite el tiempo de contacto a 3 segundos por terminal. - Utilice un soldador con una potencia inferior a 25W. - Deje un mínimo de 2 segundos entre soldar cada terminal para evitar choque térmico.

7.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los componentes se empaquetan en bolsas barrera resistentes a la humedad con desecante. - No abra la bolsa hasta que esté listo 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 la bolsa es de 168 horas (7 días). - Si se excede, o si el indicador de desecante ha cambiado de color, se requiere un secado a 60±5°C durante 24 horas antes del reflujo.

8. Información de Empaquetado y Pedido

8.1 Especificaciones de Carrete y Cinta

Los LEDs se suministran en cinta portadora con relieve de 8mm de ancho, enrollada en un carrete estándar de 7 pulgadas de diámetro. Cada carrete contiene 2000 piezas. En la hoja de datos se proporcionan las dimensiones detalladas del carrete, la cinta portadora y la cinta de cubierta.

8.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene varios códigos: - CPN: Número de Producto del Cliente. - P/N: Número de Producto del Fabricante (ej., 24-21/BHC-AP1Q2/2A). - QTY: Cantidad Empaquetada. - CAT: Código de Lote de Intensidad Luminosa (ej., Q2). - HUE: Código de Lote de Longitud de Onda Dominante (ej., A10). - REF: Rango de Tensión Directa. - LOT No: Número de lote de fabricación trazable.

9. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

9.1 Limitación de Corriente

Una resistencia externa limitadora de corriente es obligatoria. El valor se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Utilice la V_Fmáxima de la hoja de datos (3.7V) para un diseño del peor caso, asegurando que la corriente no exceda los 20mA incluso con tolerancias de componentes.

9.2 Gestión Térmica

Aunque el encapsulado es pequeño, las consideraciones térmicas son importantes para la longevidad. Asegure un área de cobre adecuada en el PCB debajo y alrededor de las almohadillas del LED para que actúe como disipador de calor, especialmente cuando se opera a altas temperaturas ambiente o cerca de la corriente máxima.

9.3 Diseño Óptico

El ángulo de visión de 130 grados proporciona una iluminación amplia. Para luz focalizada, se requieren ópticas secundarias (lentes). El espectro es adecuado para retroiluminar filtros de color o para su uso como indicador azul puro.

10. Comparación y Diferenciación Técnica

El encapsulado 24-21 ofrece una huella más pequeña que los LEDs tradicionales de orificio pasante de 3mm o 5mm, permitiendo diseños de mayor densidad. En comparación con otros LEDs SMD como los 0402 o 0603, el 24-21 (aproximadamente 0805 métrico) suele ofrecer una mayor salida de luz y un mejor rendimiento térmico debido a su mayor tamaño, manteniéndose significativamente más pequeño que los encapsulados de LED de alta potencia. Su compatibilidad con procesos de reflujo estándar lo diferencia de dispositivos que requieren manipulación especial.

11. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

Usando la V_Ftípica de 3.3V e I_Fde 20mA: R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85 Ohmios. Para un diseño robusto usando la V_Fmáx. de 3.7V: R = (5V - 3.7V) / 0.02A = 65 Ohmios. Una resistencia estándar de 68 o 75 Ohmios sería apropiada. Siempre calcule la potencia nominal: P = I²R.

11.2 ¿Puedo alimentar este LED sin resistencia usando una fuente de corriente constante?

Sí, un driver de corriente constante ajustado a 20mA es un método excelente que elimina las variaciones debidas a la tolerancia de V_Fy las fluctuaciones del voltaje de alimentación, ofreciendo un brillo más consistente y una mayor longevidad.

11.3 ¿Por qué la intensidad luminosa se da como un rango?

Debido a las variaciones inherentes en la fabricación de semiconductores, los LEDs se clasifican (binnig) por salida. El lote específico (P1, P2, Q1, Q2) en la etiqueta del carrete le indica la intensidad mínima y máxima garantizada para ese lote.

11.4 ¿Cómo interpreto los lotes de longitud de onda?

El lote de longitud de onda dominante (A9-A12) garantiza la consistencia del color. Por ejemplo, el lote A10 (467.5-470.5 nm) producirá un tono de azul ligeramente diferente al lote A12 (473.5-476.5 nm). Para una apariencia uniforme en una matriz, especifique y utilice LEDs del mismo lote de longitud de onda e intensidad.

12. Ejemplo Práctico de Caso de Uso

Escenario:Diseñar un indicador de estado de baja potencia para un dispositivo de consumo portátil.Decisiones de Diseño:Se selecciona el LED 24-21 por su pequeño tamaño y idoneidad para soldadura por reflujo. Se elige el color azul para un indicador de "encendido". El dispositivo funciona con un riel regulado de 3.3V.Cálculo:Usar una V_Ftípica de 3.3V a 20mA requeriría una caída de tensión casi nula, haciendo imposible el control de corriente. Por lo tanto, el LED se alimenta a una corriente más baja, p. ej., 10mA, para una visibilidad adecuada mientras se ahorra energía. Usando la curva típica de V_F, V_Fa 10mA es aproximadamente 3.1V. Resistencia R = (3.3V - 3.1V) / 0.01A = 20 Ohmios. Se selecciona una resistencia de 22 Ohmios. La disipación de potencia en el LED es P = V_F* I_F≈ 3.1V * 0.01A = 31mW, muy por debajo de la potencia nominal de 75mW.

13. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este es un diodo emisor de luz semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa que excede el potencial de la unión, los electrones y los huecos se inyectan a través de la unión p-n. En la región activa, estos portadores de carga se recombinan, liberando energía en forma de fotones. El material específico utilizado (Nitruro de Galio e Indio - InGaN) determina la energía del bandgap y, por tanto, la longitud de onda (color) de la luz emitida, que en este caso está en el espectro azul. El encapsulado de resina epoxi sirve para proteger el chip semiconductor, proporcionar estabilidad mecánica y actúa como una lente primaria que da forma a la salida de luz.

14. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LEDs SMD como el 24-21 sigue las tendencias más amplias de la industria hacia la miniaturización, el aumento de la eficiencia (lúmenes por vatio) y una mayor fiabilidad. Los avances en la calidad del material InGaN han permitido LEDs azules más brillantes y consistentes. La tecnología de encapsulado continúa evolucionando para mejorar la gestión térmica en factores de forma más pequeños, permitiendo corrientes de accionamiento más altas y una mayor salida luminosa en dispositivos compactos. La estandarización de las huellas y los perfiles de soldadura facilita su integración en procesos de fabricación automatizados y de alto volumen.