Hoja de Datos Técnica del LED SMD Azul 25-21/BHC-AR1S2E/2A - Paquete 2.5x2.1mm - Voltaje 2.75-3.65V - Potencia 75mW

1. Descripción General del Producto

El 25-21/BHC-AR1S2E/2A es un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) que utiliza un chip semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) para producir luz azul. Este componente pertenece a una clase de LEDs diseñados para el montaje de placas de alta densidad, ofreciendo ventajas significativas en miniaturización y procesos de producción automatizados.

La ventaja principal de este LED es su huella compacta. Con dimensiones de aproximadamente 2.5mm x 2.1mm, permite diseños de placas de circuito impreso (PCB) más pequeños, mayor densidad de componentes y, en última instancia, contribuye al desarrollo de equipos finales más compactos. Su construcción ligera lo hace ideal para aplicaciones donde el espacio y el peso son limitaciones críticas.

Este es un LED de tipo monocromático (azul). El dispositivo está construido con materiales libres de plomo (Pb-free) y cumple con las principales normativas medioambientales, incluyendo la directiva RoHS de la UE (Restricción de Sustancias Peligrosas) y REACH (Registro, Evaluación, Autorización y Restricción de Sustancias Químicas). También se clasifica como libre de halógenos, con contenido de bromo (Br) y cloro (Cl) mantenido por debajo de los límites especificados (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm). El producto se suministra en un formato compatible con la fabricación moderna, embalado en cinta de 8mm enrollada en un carrete de 7 pulgadas de diámetro, apto para su uso con equipos automáticos de pick-and-place.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos clave definidos en la hoja de datos. Comprender estos límites y valores típicos es crucial para un diseño de circuito fiable.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los Límites Absolutos Máximos definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. Estas no son condiciones de funcionamiento normal.

• Voltaje Inverso (VR): 5VAplicar un voltaje de polarización inversa superior a 5V puede causar ruptura de la unión.
• Corriente Directa Continua (IF): 20mAEsta es la corriente máxima en DC recomendada para operación continua, para garantizar la fiabilidad a largo plazo y mantener el rendimiento óptico especificado.
• Corriente Directa de Pico (IFP): 100mAEsta especificación permite operación pulsada (ciclo de trabajo 1/10 a 1kHz). Es útil para aplicaciones que requieren ráfagas breves de mayor brillo, pero no debe excederse ni momentáneamente.
• Disipación de Potencia (Pd): 75mWEsta es la cantidad máxima de potencia que el paquete puede disipar como calor (calculada como Voltaje Directo x Corriente Directa) a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder este límite conlleva riesgo de sobrecalentamiento.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:El dispositivo puede funcionar en temperaturas ambiente desde -40°C hasta +85°C y puede almacenarse en temperaturas desde -40°C hasta +90°C.
• Descarga Electroestática (ESD):La clasificación del Modelo de Cuerpo Humano (HBM) es de 150V. Esto indica una sensibilidad moderada a la ESD, lo que requiere precauciones estándar contra ESD durante la manipulación.
• Temperatura de Soldadura:El paquete puede soportar soldadura por reflujo con una temperatura pico de 260°C durante hasta 10 segundos, o soldadura manual a 350°C durante hasta 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electroópticas

Estos parámetros se miden bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C, IF=20mA) y definen el rendimiento del dispositivo.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 112 milicandelas (mcd) hasta un máximo de 285 mcd. El amplio rango se gestiona mediante un sistema de clasificación (detallado más adelante). El valor típico no se especifica, cayendo en algún punto dentro de este rango de clasificación.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):El ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor pico es típicamente de 60 grados. Esto define la dispersión del haz del LED.
• Longitud de Onda Pico (λp):La longitud de onda a la que la potencia óptica de salida es máxima es típicamente de 468 nanómetros (nm), ubicándola en la región azul del espectro visible.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, que va desde 464.5 nm hasta 476.5 nm. También está sujeta a clasificación.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):Típicamente 25 nm, esto indica la dispersión de longitudes de onda emitidas alrededor de la longitud de onda pico.
• Voltaje Directo (VF):Varía desde 2.75V hasta 3.65V cuando se alimenta a 20mA. Esta variación se gestiona mediante un sistema de clasificación por voltaje. Se debe usar una resistencia limitadora en serie con el LED para controlar la corriente en función del VF real de la unidad específica y el voltaje de alimentación.
• Corriente Inversa (IR):Máximo de 50 microamperios (μA) cuando se aplica una polarización inversa de 5V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LEDs se clasifican (binning) en función de parámetros clave de rendimiento. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de brillo, color y voltaje.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LEDs se categorizan en cuatro grupos (R1, R2, S1, S2) según su intensidad luminosa medida a 20mA.

• Grupo R1:112 mcd a 140 mcd
• Grupo R2:140 mcd a 180 mcd
• Grupo S1:180 mcd a 225 mcd
• Grupo S2:225 mcd a 285 mcd

Se aplica una tolerancia de ±11% a la intensidad luminosa dentro de cada código de grupo.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Los LEDs se clasifican en cuatro grupos (A9, A10, A11, A12) para controlar el tono de azul.

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

Se aplica una tolerancia de ±1nm a la longitud de onda dominante dentro de cada código de grupo.

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

Los LEDs se agrupan en tres grupos de voltaje (5, 6, 7) para ayudar en el diseño del circuito de regulación de corriente.

• Grupo 5:2.75V a 3.05V
• Grupo 6:3.05V a 3.35V
• Grupo 7:3.35V a 3.65V

Se aplica una tolerancia de ±0.1V al voltaje directo dentro de cada código de grupo.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien la hoja de datos hace referencia a curvas electroópticas características típicas, el texto proporcionado no incluye los gráficos específicos. Basándose en el comportamiento estándar de un LED, estas curvas típicamente ilustrarían las siguientes relaciones, que son críticas para el diseño:

• Curva I-V (Corriente-Voltaje):Muestra la relación exponencial entre el voltaje directo y la corriente. El voltaje de rodilla de la curva se correlaciona con la especificación VF. Este gráfico es esencial para seleccionar el valor adecuado de la resistencia limitadora.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente de accionamiento, típicamente en una relación casi lineal hasta cierto punto, después del cual la eficiencia disminuye.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Muestra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esto es crucial para aplicaciones que operan en entornos de alta temperatura.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, que muestra el pico en ~468nm y el ancho de banda de 25nm, confirmando la pureza del color azul.

5. Información Mecánica y del Paquete

El LED está alojado en un paquete de plástico para montaje superficial. La hoja de datos incluye un dibujo detallado con dimensiones. Las características mecánicas clave incluyen:

• Contorno del Paquete:Las dimensiones principales del cuerpo son aproximadamente 2.5mm de largo y 2.1mm de ancho. El dibujo especifica todas las dimensiones críticas, incluido el tamaño de las patillas (terminales), el espaciado y la altura del paquete, con una tolerancia estándar de ±0.1mm a menos que se indique lo contrario.
• Identificación de Polaridad:El terminal del cátodo está típicamente marcado, a menudo por una muesca, un punto o una marca verde en el propio paquete, como se indica en el dibujo. La polaridad correcta es esencial para el funcionamiento.
• Diseño de Pads (Huella):El patrón de pistas recomendado para el PCB (tamaño y forma de los pads) se deriva de las dimensiones del paquete para garantizar una soldadura fiable y estabilidad mecánica.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

El cumplimiento de estas directrices es crítico para prevenir daños durante el proceso de montaje.

6.1 Almacenamiento y Manipulación

• Los LEDs se embalan en una bolsa resistente a la humedad con desecante.
• No abrala bolsa antihumedad hasta que los componentes estén listos para su uso.
• Después de abrir, los LEDs no utilizados deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% de humedad relativa.
• Lavida útil en plantadespués de abrir la bolsa es de 168 horas (7 días). Si no se usan dentro de este tiempo, deben ser secados nuevamente y reembalados.
• Condición de Secado:Si es necesario, secar a 60 ±5°C durante 24 horas.
• Siempre observe las precauciones contra ESD (Descarga Electroestática) durante la manipulación.

6.2 Proceso de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de temperatura detallado para soldadura por reflujo sin plomo (Pb-free):

• Precalentamiento:Rampa desde 150°C hasta 200°C durante 60-120 segundos.
• Remojo/Reflujo:El tiempo por encima de 217°C (temperatura de liquidus) debe ser de 60-150 segundos. La temperatura pico no debe exceder los 260°C, y el tiempo a o por encima de 255°C debe limitarse a un máximo de 30 segundos.
• Tasa de Enfriamiento:La tasa máxima de enfriamiento es de 6°C por segundo.
• Importante:La soldadura por reflujo no debe realizarse más dedos veces. Evite el estrés mecánico sobre el LED durante el calentamiento y no deforme el PCB después de soldar.

6.3 Soldadura Manual y Rework

• Si es necesaria la soldadura manual, use un soldador con una temperatura de punta ≤350°C durante ≤3 segundos por terminal.
• La potencia del soldador debe ser ≤25W. Permita un intervalo de enfriamiento de al menos 2 segundos entre soldar cada terminal.
• Se desaconseja encarecidamente la reparación/reworkdespués de que el LED haya sido soldado. Si es inevitable, se debe usar un soldador de doble punta especializado para calentar ambos terminales simultáneamente y levantar el componente sin estresar las uniones de soldadura. El impacto en las características del LED debe verificarse de antemano.

7. Información de Embalaje y Pedido

El producto se suministra para montaje automatizado.

• Cinta Portadora:Los componentes se cargan en cinta portadora embutida con un ancho de 8mm.
• Carrete:La cinta se enrolla en un carrete estándar de 7 pulgadas (178mm) de diámetro.
• Cantidad:Cada carrete contiene 2000 unidades del LED.
• Bolsa Barrera de Humedad:El carrete se sella dentro de una bolsa de aluminio antihumedad con un desecante y una tarjeta indicadora de humedad.
• Información de la Etiqueta:La etiqueta del carrete contiene códigos para el número de producto (P/N), la cantidad (QTY) y los códigos de clasificación específicos para Intensidad Luminosa (CAT), Longitud de Onda Dominante (HUE) y Voltaje Directo (REF), junto con un número de lote (LOT No).

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Aplicaciones Típicas

Basándose en sus especificaciones, este LED SMD azul es adecuado para una variedad de funciones de indicación y retroiluminación de baja potencia, incluyendo:

• Equipos de Telecomunicaciones:Indicadores de estado, retroiluminación para teclas o pantallas en teléfonos y máquinas de fax.
• Electrónica de Consumo:Iluminación de interruptores y símbolos, retroiluminación plana para pequeñas pantallas de cristal líquido (LCD).
• Indicación de Propósito General:Cualquier aplicación que requiera una luz indicadora azul compacta y fiable.

8.2 Consideraciones Críticas de Diseño

• La Limitación de Corriente es Obligatoria:Un LED es un dispositivo controlado por corriente.Debe usar una resistencia en serie(o un driver de corriente constante) para limitar la corriente directa a 20mA o menos. El valor de la resistencia se calcula como R = (V_alimentación - VF_LED) / I_deseada. Usar el VF máximo (3.65V) para este cálculo garantiza que la corriente nunca exceda el límite, incluso con una unidad de bajo voltaje de alimentación.
• Gestión Térmica:Aunque la potencia es baja (75mW máx.), asegurar un área de cobre adecuada en el PCB o vías térmicas alrededor de los pads del LED puede ayudar a disipar el calor, especialmente en condiciones de alta temperatura ambiente, manteniendo la salida de luz y la longevidad.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 60 grados proporciona un haz bastante amplio. Para una luz más enfocada, pueden requerirse lentes o reflectores externos.

8.3 Restricciones de Aplicación

La hoja de datos establece explícitamente que este producto no está diseñado ni calificado para aplicaciones de alta fiabilidad donde un fallo podría conducir a consecuencias graves. Esto incluye:

• Sistemas militares y aeroespaciales
• Sistemas de seguridad y seguridad automotriz (ej., airbags, frenado)
• Equipos médicos de soporte vital o diagnóstico crítico

Para tales aplicaciones, se requieren componentes con diferentes especificaciones, calificaciones y garantías de fiabilidad.

9. Comparación y Posicionamiento Técnico

El paquete 25-21 se sitúa entre chips más pequeños como 0402/0603 y LEDs de potencia más grandes. Sus diferenciadores clave son:

• vs. Paquetes Más Pequeños (ej., 0402):Ofrece mayor salida de luz y generalmente es más fácil de manejar y soldar manualmente si es necesario, manteniéndose muy compacto.
• vs. LEDs con Pines:Permite un montaje completamente automatizado, reduce el espacio en la placa y elimina la necesidad de doblar pines y taladrar agujeros pasantes.
• vs. LEDs de Alta Potencia:Diseñado para corrientes de nivel indicador (20mA) y potencia (75mW), no para iluminación. Requiere un circuito de accionamiento simple (una resistencia) en comparación con los complejos drivers de corriente constante necesarios para LEDs de alta potencia.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

10.1 ¿Cómo selecciono la resistencia limitadora de corriente correcta?

Use la fórmula: R = (V_alimentación - VF) / I_deseada. Para una alimentación de 5V y una corriente deseada de 20mA, y asumiendo el peor caso (VF más alto) de 3.65V: R = (5V - 3.65V) / 0.020A = 67.5 Ohmios. Use el siguiente valor estándar más alto (ej., 68 Ohmios o 75 Ohmios). Esto garantiza que la corriente se mantenga por debajo de 20mA para todas las unidades. Siempre calcule la disipación de potencia en la resistencia: P_resistencia = I^2 * R.

10.2 ¿Puedo alimentar este LED sin resistencia usando una fuente de voltaje constante?

No.El voltaje directo de un LED tiene un coeficiente de temperatura negativo y varía de una unidad a otra. Conectarlo directamente a una fuente de voltaje, incluso ligeramente por encima de su VF, hará que la corriente aumente de manera incontrolable, potencialmente excediendo el Límite Absoluto Máximo y destruyendo el LED casi instantáneamente.

10.3 ¿Por qué hay un límite de 7 días después de abrir la bolsa antihumedad?

Los paquetes plásticos SMD pueden absorber humedad del aire. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede expandirse rápidamente, causando delaminación interna o "efecto palomita" que agrieta el paquete o daña el chip. La vida útil en planta de 7 días y los procedimientos de secado están diseñados para eliminar esta humedad absorbida antes de soldar.

10.4 ¿Qué significan los códigos de clasificación (ej., S2/A11/6) para mi diseño?

Especifican el grupo de rendimiento de sus LEDs específicos. Si su diseño requiere un brillo mínimo, debe especificar un grupo como S1 o S2. Si la consistencia del color entre múltiples LEDs es crítica, debe especificar un grupo de longitud de onda estrecho (ej., solo A10). Especificar un grupo de voltaje (ej., 5) puede ayudar a que la corriente (y por tanto el brillo) sea más consistente entre unidades cuando se usa un simple accionamiento por resistencia.

11. Ejemplo Práctico de Diseño

Escenario:Diseñe un simple indicador de encendido azul para un dispositivo que funciona con una línea de 3.3V. Queremos aproximadamente 15mA de corriente para un brillo adecuado siendo conservadores.

1. Determinar el Peor Caso de VF:De la hoja de datos, el VF máximo (Grupo 7) es 3.65V.
2. Calcular el Valor Mínimo de Resistencia:R_min = (V_alimentación - VF_max) / I_deseada = (3.3V - 3.65V) / 0.015A = -23.3 Ohmios. Esto es negativo, lo que significa que con una alimentación de 3.3V y una unidad con VF=3.65V, no fluiría corriente. Esto es aceptable; el LED simplemente no se encenderá para esa unidad específica de alto VF con este bajo voltaje de alimentación.
3. Calcular para VF Típico/Bajo:Usemos un VF típico de 3.2V. R = (3.3V - 3.2V) / 0.015A ≈ 6.7 Ohmios. Usando una resistencia estándar de 10 Ohmios: I_real = (3.3V - 3.2V) / 10 = 10mA (seguro). Para una unidad de bajo VF de 2.8V: I = (3.3V - 2.8V) / 10 = 50mA. ¡Esto excede la clasificación continua de 20mA!
4. Conclusión:Una alimentación de 3.3V está demasiado cerca del rango de voltaje directo del LED para una operación segura y fiable con solo una resistencia en serie. La corriente variará enormemente (de 0mA a más de 50mA) dependiendo del VF del LED individual. Una mejor solución es usar un voltaje de alimentación más alto (ej., 5V) o un circuito integrado driver de corriente constante de baja caída diseñado para operación a bajo voltaje.

12. Principio de Funcionamiento

Este LED opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión p-n semiconductor. La región activa utiliza un semiconductor compuesto de InGaN (Nitruro de Galio e Indio). Cuando se aplica un voltaje de polarización directa que excede el potencial incorporado de la unión, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa. Allí, se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación de InGaN determina la energía del bandgap, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, azul (~468 nm). El encapsulante de resina epoxi protege el chip semiconductor, actúa como una lente para dar forma a la salida de luz y está formulado para ser transparente al agua para maximizar la transmisión de luz.

13. Tendencias Tecnológicas

Los LEDs SMD en paquetes como el 25-21 representan una tecnología madura y ampliamente adoptada. Las tendencias actuales en este segmento se centran en varias áreas clave:

• Mayor Eficiencia:Las mejoras continuas en ciencia de materiales y crecimiento epitaxial apuntan a producir más luz (mayor eficacia luminosa) por unidad de potencia eléctrica de entrada (mA), permitiendo un menor consumo de energía o mayor brillo con la misma corriente.
• Mejor Consistencia de Color:Los avances en el control de fabricación y los algoritmos de clasificación conducen a distribuciones más estrechas en longitud de onda dominante e intensidad luminosa, reduciendo la necesidad de una clasificación extensiva y proporcionando una apariencia más uniforme en aplicaciones con múltiples LEDs.
• Fiabilidad Mejorada:La investigación en materiales de paquete más robustos, mejores métodos de unión del chip y fósforos mejorados (para LEDs blancos) continúa extendiendo la vida operativa y la estabilidad bajo varios estrés ambientales.
• Continuación de la Miniaturización:Aunque el 25-21 es pequeño, la búsqueda de factores de forma aún más pequeños (ej., paquetes a escala de chip) persiste para dispositivos ultracompactos, aunque a menudo con compensaciones en facilidad de manejo y rendimiento térmico.
• Integración:Una tendencia más amplia implica integrar la electrónica de control (como drivers de corriente constante o circuitos de modulación por ancho de pulso) directamente con el chip LED en un solo paquete, simplificando el diseño del circuito del usuario final.