Hoja de Datos del LED SMD 19-118/BHC-ZL1M2QY/3T - Azul 468nm - 2.7-3.2V - 25mA - 95mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas para un LED de montaje superficial (SMD) identificado como 19-118/BHC-ZL1M2QY/3T. Se trata de un LED monocromático azul diseñado para ensamblajes electrónicos de alta densidad.

1.1 Ventajas Principales y Posicionamiento del Producto

La ventaja principal de este componente es su encapsulado SMD compacto, que permite reducciones significativas en el tamaño de la placa y la huella del equipo en comparación con los LEDs tradicionales de tipo con patillas. Esta miniaturización permite una mayor densidad de empaquetado en las PCB y reduce los requisitos de espacio de almacenamiento. Su naturaleza ligera lo hace especialmente adecuado para aplicaciones miniaturizadas y con limitaciones de espacio. El producto es compatible con procesos de fabricación sin plomo y está diseñado para cumplir con los estándares RoHS.

1.2 Aplicaciones Objetivo

Este LED es versátil y encuentra uso en varias áreas de aplicación clave:

• Retroiluminación:Ideal para indicadores de tablero e iluminación de interruptores.
• Telecomunicaciones:Sirve como indicadores de estado y retroiluminación para dispositivos como teléfonos y máquinas de fax.
• Tecnología de Pantallas:Se utiliza para retroiluminación plana de LCDs, interruptores y símbolos.
• Uso General:Adecuado para una amplia gama de tareas de indicación e iluminación en electrónica de consumo e industrial.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los parámetros clave de rendimiento del LED bajo condiciones estándar de prueba (Ta=25°C).

2.1 Selección del Dispositivo y Composición del Material

El chip LED está construido con material semiconductor de Nitruro de Galio e Indio (InGaN), responsable de emitir luz azul. La resina de encapsulado es transparente al agua, optimizando la salida de luz y la pureza del color.

2.2 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen las condiciones más allá de las cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estas condiciones.

• Tensión Inversa (V_R):5 V - Exceder este voltaje en polarización inversa puede dañar la unión del LED.
• Corriente Directa Continua (I_F):25 mA - La corriente máxima en DC para un funcionamiento confiable.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100 mA (Ciclo de trabajo 1/10 @1KHz) - Adecuada para operación pulsada, pero no para uso continuo.
• Disipación de Potencia (P_d):95 mW - La potencia máxima que el encapsulado puede disipar en forma de calor.
• Descarga Electroestática (ESD) Modelo Cuerpo Humano (HBM):2000 V - Indica un nivel moderado de sensibilidad a ESD; son necesarios procedimientos de manejo adecuados.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C - El rango de temperatura ambiente para operación normal.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura:El dispositivo puede soportar soldadura por reflujo a 260°C durante 10 segundos o soldadura manual a 350°C durante 3 segundos.

2.3 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros definen la salida de luz y el comportamiento eléctrico bajo una corriente de prueba estándar de 5mA.

• Intensidad Luminosa (I_v):Varía desde un mínimo de 11,5 mcd hasta un máximo de 28,5 mcd. No se especifica un valor típico, lo que indica que el rendimiento se gestiona mediante un sistema de clasificación (binning).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120 grados (típico). Este amplio ángulo de visión lo hace adecuado para aplicaciones que requieren iluminación amplia o visibilidad desde múltiples ángulos.
• Longitud de Onda de Pico (λ_p):468 nm (típico). Esta es la longitud de onda a la que la distribución espectral de potencia es máxima.
• 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, estrechamente relacionada con el punto de color.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):35 nm (típico). Define la dispersión del espectro emitido alrededor de la longitud de onda de pico.
• Tensión Directa (V_F):Varía de 2,7 V a 3,2 V a 5mA. Los diseñadores deben tener en cuenta este rango de tensión al seleccionar las resistencias limitadoras de corriente.

Nota sobre Tolerancias:La hoja de datos especifica tolerancias de fabricación: Intensidad Luminosa (±11%), Longitud de Onda Dominante (±1nm) y Tensión Directa (±0,05V). Estas son críticas para comprender la variación entre unidades individuales.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en las aplicaciones, los LEDs se clasifican (binning) en función de parámetros clave. Este dispositivo utiliza un sistema de clasificación tridimensional.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LEDs se categorizan en cuatro bins (L1, L2, M1, M2) según su intensidad luminosa medida a I_F=5mA. Esto permite a los diseñadores seleccionar el grado de brillo requerido para su aplicación, asegurando una apariencia uniforme en diseños con múltiples LEDs.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El color (tono) se controla clasificando en dos bins de longitud de onda: X (465-470 nm) e Y (470-475 nm). Esto minimiza la variación de color dentro de un ensamblaje.

3.3 Clasificación por Tensión Directa

Los LEDs se clasifican en cinco grupos (29 a 33) según su caída de tensión directa a I_F=5mA. Conocer el bin de V_Fpuede ayudar a diseñar circuitos de excitación de corriente más consistentes, especialmente cuando los LEDs están conectados en paralelo.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varias curvas características que ilustran el comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables. Estas son esenciales para un diseño de circuito robusto.

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa:Muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente. Es no lineal, y operar por encima de la corriente recomendada conduce a rendimientos decrecientes y mayor calor.
• Tensión Directa vs. Corriente Directa:Demuestra la característica IV del diodo. La tensión aumenta logarítmicamente con la corriente.
• Curva de Reducción de Corriente Directa:Indica cómo la corriente directa continua máxima permitida debe reducirse a medida que la temperatura ambiente aumenta por encima de 25°C para evitar sobrecalentamiento.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Muestra que la salida de luz típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión, una consideración clave para la gestión térmica.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, centrado alrededor de 468 nm con un ancho de banda típico de 35 nm.
• Diagrama de Radiación:Un gráfico polar que ilustra la distribución espacial de la intensidad de la luz, confirmando el ángulo de visión de 120 grados.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

La hoja de datos proporciona un dibujo dimensional detallado del encapsulado del LED. Las dimensiones críticas incluyen la longitud, anchura y altura totales, así como la ubicación y el tamaño de los terminales soldables. Todas las tolerancias no especificadas son de ±0,1 mm.

5.2 Diseño Recomendado de las Pistas de Soldadura

Se proporciona un diseño sugerido de pistas de soldadura para el diseño de PCB. La hoja de datos establece explícitamente que esto es solo para referencia y debe modificarse según los procesos de fabricación individuales y los requisitos térmicos. Un diseño adecuado de las pistas es crucial para una soldadura confiable y la resistencia mecánica.

6. Guías de Soldadura y Montaje

El cumplimiento de estas guías es crítico para mantener la fiabilidad y el rendimiento del dispositivo.

6.1 Compatibilidad con Procesos de Soldadura

El LED es compatible con procesos de soldadura por reflujo por infrarrojos y por fase de vapor. Se proporciona un perfil detallado de temperatura de soldadura por reflujo sin plomo, especificando precalentamiento, tiempo por encima del líquido (217°C), temperatura máxima (260°C máx. durante 10 seg. máx.) y tasas de enfriamiento. La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces.

6.2 Precauciones para Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, la temperatura de la punta del soldador debe estar por debajo de 350°C, aplicada durante no más de 3 segundos por terminal. Se recomienda un soldador de baja potencia (<25W), con un intervalo de más de 2 segundos entre soldar cada terminal para evitar choque térmico.

6.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LEDs se empaquetan en bolsas resistentes a la humedad con desecante.

• Antes de abrir:Almacenar a ≤30°C y ≤90% HR.
• Después de abrir:La "vida útil en planta" es de 1 año a ≤30°C y ≤60% HR. Las piezas no utilizadas deben resellarse.
• Secado (Baking):Si el indicador del desecante cambia o se excede el tiempo de almacenamiento, se debe realizar un secado a 60±5°C durante 24 horas antes de su uso en un proceso de reflujo.

6.4 Notas Críticas de Aplicación

• Limitación de Corriente:Una resistencia limitadora de corriente externa esobligatoria. La característica exponencial IV del LED significa que un pequeño cambio de voltaje provoca un gran cambio de corriente, lo que puede llevar a un fallo inmediato (quemado).
• Evitar Estrés:No aplicar estrés mecánico al LED durante el calentamiento (soldadura) ni doblando la PCB posteriormente.
• Reparación:Se desaconseja la reparación después de la soldadura. Si es inevitable, se debe usar un soldador de doble punta para calentar ambos terminales simultáneamente y evitar daños por estrés térmico. El impacto en las características del LED debe evaluarse de antemano.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de la Cinta y el Carrete

El dispositivo se suministra en cinta de 8 mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, compatibles con equipos automáticos de pick-and-place estándar. Cada carrete contiene 3000 piezas. Se proporcionan dibujos dimensionales detallados de la cinta portadora y del carrete.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene varios códigos:

• P/N:Número de Producto.
• CAT:Rango de Intensidad Luminosa (código de bin).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidad y Rango de Longitud de Onda Dominante (código de bin).
• REF:Rango de Tensión Directa (código de bin).
• LOT No:Número de lote para trazabilidad.

8. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

8.1 Diseño del Circuito

Utilice siempre una resistencia en serie para establecer la corriente directa. Calcule el valor de la resistencia utilizando la tensión directa máxima de la hoja de datos (3,2V) y la tensión de alimentación objetivo para garantizar que la corriente nunca exceda los 25mA en las peores condiciones. Considere la clasificación por tensión directa si diseña matrices en paralelo para garantizar el reparto de corriente.

8.2 Gestión Térmica

Aunque el encapsulado es pequeño, la disipación de potencia (hasta 95mW) genera calor. Utilice la curva de reducción para limitar la corriente a altas temperaturas ambiente. Asegúrese de utilizar un área de cobre de PCB adecuada o vías térmicas si opera a corrientes altas o en ambientes cálidos para mantener la temperatura de la unión dentro de los límites y preservar la salida luminosa y la vida útil.

8.3 Integración Óptica

El ángulo de visión de 120 grados proporciona una emisión amplia. Para aplicaciones que requieren luz focalizada, serán necesarias lentes o reflectores externos. La resina transparente al agua es adecuada para su uso con ópticas secundarias.

9. Comparación Técnica y Posicionamiento

En comparación con los LEDs de orificio pasante, este tipo SMD ofrece las claras ventajas de miniaturización, idoneidad para el montaje automatizado y mejor rendimiento en alta frecuencia debido a una menor inductancia parásita. Dentro del segmento de LEDs SMD azules, sus diferenciadores clave son su combinación específica de longitud de onda de 468nm, amplio ángulo de visión de 120 grados y el detallado sistema de clasificación de tres parámetros que permite una alta consistencia en aplicaciones exigentes. La clasificación ESD de 2000V es estándar; los diseños en entornos con mayor riesgo de ESD pueden requerir protección externa adicional.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

R: La tensión directa del LED tiene un coeficiente de temperatura negativo y una tolerancia de fabricación. Sin una resistencia, un pequeño aumento en la tensión de alimentación o una caída en V_Fdebido al calentamiento puede hacer que la corriente aumente incontrolablemente, llevando a una fuga térmica rápida y a la destrucción.

P: ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de 3,3V sin resistencia?

R: No. Incluso si 3,3V está dentro del rango de V_F(2,7-3,2V), la falta de un límite de corriente hace que el circuito sea extremadamente sensible a las variaciones. La corriente podría superar fácilmente el máximo de 25mA, dañando el LED.

P: ¿Qué significan los códigos de bin (L1, M2, X, Y, 30, 31) para mi diseño?

R: Le permiten especificar la consistencia de brillo, color y eléctrica que necesita. Para una pantalla con múltiples LEDs, especificar bins estrechos (por ejemplo, todos M1 para intensidad, todos X para longitud de onda) asegura una apariencia uniforme. Conocer el bin de V_Fayuda a predecir el consumo de energía.

P: ¿Cuántas veces puedo soldar por reflujo este componente?

R: La hoja de datos especifica un máximo de dos ciclos de soldadura por reflujo. Cada ciclo somete al componente a estrés térmico, y exceder este límite puede comprometer las uniones internas o el encapsulante.

11. Caso de Estudio de Diseño y Uso

Escenario: Diseñar un panel indicador de estado con 20 LEDs azules uniformes.

1. Especificación:Seleccionar bins para consistencia. Elegir todos los LEDs del bin de intensidad M1 (18,0-22,5 mcd) y del bin de longitud de onda X (465-470 nm) para garantizar brillo y color coincidentes.
2. Diseño del Circuito:Usando una fuente de 5V y una corriente objetivo de 20mA (por debajo del máximo de 25mA para margen). Usando la V_Fmáx. de 3,2V, calcular R = (5V - 3,2V) / 0,020A = 90 Ohmios. Usar el siguiente valor estándar (91 Ohmios). Recalcular la corriente real con V_Fmín.: I = (5V - 2,7V) / 91 = ~25,3mA (aún en el límite, aceptable con binning). Un enfoque más seguro es usar 100 Ohmios.
3. Diseño de la PCB:Colocar las pistas de soldadura recomendadas. Incluir una pequeña alivio térmico conectado a un plano de tierra para ayudar a disipar el calor, ya que la potencia total para 20 LEDs podría ser de hasta ~1,3W.
4. Montaje:Seguir el perfil de reflujo proporcionado. Mantener los carretes sellados en un gabinete seco hasta que estén listos para su uso en la máquina pick-and-place.

12. Principio de Funcionamiento

Este es un dispositivo fotónico semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa que excede su energía de banda prohibida a través de la unión p-n de InGaN, los electrones y los huecos se recombinan. En este sistema de material, la energía liberada durante la recombinación se emite como fotones (luz) con una longitud de onda correspondiente a la energía de banda prohibida de la aleación de InGaN, que está diseñada para producir luz azul centrada alrededor de 468 nm. La resina epoxi transparente al agua protege el chip, actúa como una lente para dar forma a la salida de luz y mejora la extracción de luz del semiconductor.

13. Tendencias Tecnológicas

Los LEDs azules de InGaN representan una tecnología madura y fundamental. Las tendencias en la industria LED en general que influyen en componentes como este incluyen:

• Mayor Eficiencia:El desarrollo continuo tiene como objetivo mejorar la eficiencia cuántica interna (más luz generada por electrón) y la eficiencia de extracción de luz (más luz que escapa del chip).
• Miniaturización:La tendencia hacia dispositivos más pequeños (como este LED SMD) continúa, permitiendo productos electrónicos cada vez más compactos.
• Mejor Consistencia de Color:Los procesos avanzados de crecimiento epitaxial y clasificación (binning) conducen a distribuciones de longitud de onda e intensidad más estrechas, reduciendo la necesidad de clasificación selectiva en algunas aplicaciones.
• Fiabilidad Mejorada:Las mejoras en los materiales de encapsulado y las tecnologías de unión del chip tienen como objetivo aumentar la vida útil operativa y la resistencia al estrés térmico y ambiental.

Este componente se sitúa dentro de estas tendencias, ofreciendo una solución estandarizada y confiable para aplicaciones de indicación y retroiluminación azul donde la longitud de onda específica y el tamaño del encapsulado son requisitos clave.