Hoja de Datos del LED SMD 15-21/BHC-AN1P2/2T - Azul - 2.0x1.25x0.8mm - 3.3V - 20mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 15-21/BHC-AN1P2/2T es un LED azul compacto de montaje superficial, diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren una alta densidad de componentes. Su principal ventaja radica en su huella significativamente reducida en comparación con los LEDs tradicionales de pines, lo que permite diseños de placas de circuito impreso (PCB) más pequeños y productos finales más compactos. El dispositivo está construido con tecnología de chip InGaN (Nitruro de Galio e Indio), encapsulado en una resina transparente, que emite luz en el espectro azul. Cumple plenamente con las directivas RoHS, REACH y libre de halógenos, lo que lo hace adecuado para procesos de fabricación respetuosos con el medio ambiente.

1.1 Ventajas Principales

Los beneficios clave de este LED incluyen su tamaño miniatura (2.0mm x 1.25mm x 0.8mm), lo que contribuye directamente a reducir el espacio de almacenamiento y a una mayor densidad de empaquetado en los PCBs. Su naturaleza ligera lo hace ideal para aplicaciones portátiles y miniaturizadas. El componente se suministra en cinta de 8mm montada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, garantizando compatibilidad con equipos de ensamblaje automático pick-and-place de alta velocidad. Además, está diseñado para soportar procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo y en fase de vapor, facilitando una producción en masa eficiente.

1.2 Aplicaciones Objetivo

Este LED es versátil y encuentra uso en diversas funciones de iluminación e indicación. Las aplicaciones comunes incluyen retroiluminación para cuadros de instrumentos, interruptores y teclados. En equipos de telecomunicaciones, sirve como indicadores de estado y retroiluminación para dispositivos como teléfonos y máquinas de fax. También es adecuado para proporcionar retroiluminación plana para pantallas de cristal líquido (LCD) y funciones de indicador de propósito general donde se requiere una fuente de luz azul compacta y fiable.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de las especificaciones eléctricas, ópticas y térmicas clave del dispositivo, tal como se definen en las tablas de Valores Máximos Absolutos y Características Electro-Ópticas.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los Valores Máximos Absolutos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estas no son condiciones de operación. La tensión inversa máxima (V_R) es de 5V. Exceder este valor puede causar una ruptura de la unión. La corriente directa continua (I_F) está clasificada en 25mA. Para operación pulsada, se permite una corriente directa de pico (I_FP) de 100mA bajo un ciclo de trabajo de 1/10 a 1kHz. La disipación de potencia máxima (P_d) es de 95mW, calculada como el producto de la tensión directa y la corriente. El dispositivo puede soportar una descarga electrostática (ESD) de 150V según el Modelo de Cuerpo Humano (HBM). El rango de temperatura de operación (T_opr) es de -40°C a +85°C, y la temperatura de almacenamiento (T_stg) se extiende ligeramente de -40°C a +90°C. El perfil de temperatura de soldadura es crítico: para reflujo, se especifica un pico de 260°C durante un máximo de 10 segundos; para soldadura manual, la temperatura de la punta del soldador no debe exceder los 350°C durante 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden en una condición de prueba estándar de 25°C de temperatura ambiente y una corriente directa de 20mA. La intensidad luminosa (I_v) tiene un valor típico dentro de un amplio rango definido por el sistema de clasificación (binning), con un mínimo de 28.5 mcd y un máximo de 72.0 mcd. El ángulo de visión (2θ1/2) es típicamente de 130 grados, lo que indica un patrón de emisión amplio y difuso. La longitud de onda de pico (λ_p) es típicamente de 468 nm, y la longitud de onda dominante (λ_d) oscila entre 464.5 nm y 476.5 nm, definiendo el color azul percibido. El ancho de banda espectral (Δλ) es típicamente de 25 nm. La tensión directa (V_F) varía desde 2.7V (mín.) hasta 3.7V (máx.), con un valor típico de 3.3V a 20mA. La corriente inversa (I_R) es muy baja, con un máximo de 50 µA a la polarización inversa completa de 5V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción, los LEDs se clasifican en bins de rendimiento. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de brillo y color.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La salida luminosa se categoriza en cuatro bins distintos: N1 (28.5-36.0 mcd), N2 (36.0-45.0 mcd), P1 (45.0-57.0 mcd) y P2 (57.0-72.0 mcd). Se aplica una tolerancia de ±11% dentro de cada bin. Los diseñadores deben tener en cuenta esta variación al diseñar para niveles mínimos de brillo en su aplicación.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El color (longitud de onda dominante) también se clasifica para controlar la variación de tono. Los bins son A9 (464.5-467.5 nm), A10 (467.5-470.5 nm), A11 (470.5-473.5 nm) y A12 (473.5-476.5 nm). Se especifica una tolerancia de ±1nm. Esta clasificación es crucial para aplicaciones donde la consistencia del color entre múltiples LEDs es importante, como en matrices de retroiluminación.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque el PDF indica una sección para curvas típicas de características electro-ópticas, los datos gráficos específicos (por ejemplo, curvas I-V, intensidad vs. corriente, longitud de onda vs. temperatura) no se proporcionan en el texto extraído. En una hoja de datos completa, estas curvas son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar. Los diseñadores suelen confiar en dichas curvas para predecir el rendimiento a diferentes corrientes de operación y temperaturas ambientales, lo que afecta directamente la salida luminosa, la tensión directa y la fiabilidad a largo plazo.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED se ajusta al estándar de encapsulado SMD 15-21. Las dimensiones clave son aproximadamente 2.0mm de longitud, 1.25mm de ancho y 0.8mm de altura. El dibujo del encapsulado especifica la ubicación y el tamaño de las almohadillas de soldadura (típicamente 0.6mm x 0.9mm), la separación entre ellas y las tolerancias generales (generalmente ±0.1mm a menos que se indique lo contrario). Estos datos dimensionales precisos son críticos para crear un patrón de pistas (footprint) de PCB preciso y garantizar una soldadura y alineación adecuadas.

5.2 Identificación de Polaridad

El cátodo (terminal negativo) suele estar marcado en el dispositivo, a menudo por una muesca pequeña, un punto verde o una esquina achaflanada en el encapsulado. El dibujo de dimensiones proporcionado debe indicar claramente esta marca. La orientación correcta de la polaridad durante el ensamblaje es obligatoria para que el dispositivo funcione.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

El manejo y la soldadura adecuados son críticos para mantener la integridad y el rendimiento del dispositivo.

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo

Se especifica un perfil de reflujo sin plomo. La zona de precalentamiento debe aumentar desde 150°C hasta 200°C durante 60-120 segundos. El tiempo por encima de la temperatura de liquidus del soldador (217°C) debe ser de 60-150 segundos. La temperatura máxima no debe exceder los 260°C, y el tiempo en este pico debe ser un máximo de 10 segundos. La tasa máxima de calentamiento es de 6°C/seg, y la tasa máxima de enfriamiento es de 3°C/seg. La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces en el mismo dispositivo.

6.2 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LEDs se empaquetan en bolsas de barrera resistentes a la humedad con desecante. La bolsa no debe abrirse hasta que los componentes estén listos para su uso. Antes de abrir, las condiciones de almacenamiento deben ser ≤30°C y ≤90% HR. Después de abrir, la "vida útil en planta" es de 1 año en condiciones de ≤30°C y ≤60% HR. Si el indicador de desecante muestra saturación o se excede el tiempo de almacenamiento, se requiere un tratamiento de horneado a 60±5°C durante 24 horas antes del reflujo para evitar daños por "efecto palomita" durante la soldadura.

6.3 Precauciones para Soldadura Manual y Reparación

Si es necesaria la soldadura manual, se recomienda extremar el cuidado. Debe usarse un soldador con una temperatura de punta inferior a 350°C y una potencia nominal inferior a 25W. El tiempo de contacto por terminal no debe exceder los 3 segundos. Debe dejarse un intervalo mínimo de 2 segundos entre la soldadura de cada terminal. Se desaconseja encarecidamente la reparación después de la soldadura inicial. Si es inevitable, debe usarse un soldador de doble punta especializado para calentar ambos terminales simultáneamente y evitar tensiones mecánicas en el encapsulado.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Empaquetado

El producto se suministra en cinta portadora con relieve, con dimensiones adaptadas al encapsulado 15-21. La cinta se enrolla 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 los dibujos de la hoja de datos para garantizar la compatibilidad con los alimentadores automáticos.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene varios códigos clave: P/N (Número de Producto: 15-21/BHC-AN1P2/2T), QTY (Cantidad de Empaquetado: 2000), CAT (Rango de Intensidad Luminosa, ej., N1, P2), HUE (Rango de Cromaticidad/Longitud de Onda Dominante, ej., A10, A12), REF (Rango de Tensión Directa) y LOT No (Número de Lote Rastreable). El campo CPN es para el número de pieza interno del cliente.

8. Sugerencias de Diseño de Aplicación

8.1 Requisito de Limitación de Corriente

Los LEDs son dispositivos controlados por corriente. Una resistencia limitadora de corriente en serie es absolutamente obligatoria en el diseño del circuito para evitar la fuga térmica y la destrucción. La hoja de datos muestra que un ligero aumento en la tensión directa puede causar un gran aumento en la corriente. El valor de la resistencia debe calcularse en función de la tensión de alimentación (V_supply), la tensión directa típica del LED (V_F, ej., 3.3V) y la corriente de operación deseada (I_F, debe ser ≤25mA continua). La fórmula es R = (V_supply - V_F) / I_F.

8.2 Consideraciones de Gestión Térmica

Aunque es pequeño, el LED disipa calor (hasta 95mW). Para una operación confiable a largo plazo, especialmente a altas temperaturas ambientales o cerca de la corriente máxima, debe utilizarse un área de cobre de PCB adecuada (almohadillas de alivio térmico) para conducir el calor lejos de las soldaduras y del propio chip del LED. Operar a corrientes más bajas que la clasificación máxima mejora significativamente la vida útil y la fiabilidad.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La principal diferenciación del LED en encapsulado 15-21 en comparación con LEDs SMD más grandes (por ejemplo, 3528, 5050) o LEDs de orificio pasante es su tamaño ultracompacto, que permite la miniaturización del diseño. En comparación con otros LEDs miniaturizados, sus ventajas clave incluyen un amplio ángulo de visión de 130 grados para una iluminación uniforme, el cumplimiento de regulaciones ambientales estrictas (RoHS, Libre de Halógenos) y especificaciones robustas para el ensamblaje automático por reflujo. El detallado sistema de clasificación proporciona a los diseñadores parámetros de rendimiento predecibles para el color y el brillo.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo alimentar este LED directamente desde una fuente de 5V sin una resistencia?

R: No. Esto casi seguramente destruirá el LED. Debes usar una resistencia limitadora de corriente en serie como se describe en la sección 8.1.

P: ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda de Pico y Longitud de Onda Dominante?

R: La longitud de onda de pico (λ_p) es la longitud de onda a la que el espectro de emisión tiene su mayor intensidad. La longitud de onda dominante (λ_d) es la longitud de onda única de la luz monocromática que coincide con el color percibido del LED. λ_d es más relevante para la especificación del color.

P: ¿Cómo interpreto los códigos de bin (por ejemplo, P2 A11) al realizar un pedido?

R: El código de bin especifica el rango de rendimiento garantizado. "P2" significa que la intensidad luminosa está entre 57.0 y 72.0 mcd. "A11" significa que la longitud de onda dominante está entre 470.5 y 473.5 nm. Debes seleccionar bins que cumplan con los requisitos mínimos de brillo y consistencia de color de tu aplicación.

P: ¿Es este LED adecuado para la iluminación del cuadro de instrumentos de un automóvil?

R: Aunque se menciona para retroiluminación de cuadros de instrumentos, la sección "Restricciones de Aplicación" establece explícitamente que aplicaciones de alta fiabilidad como los sistemas de seguridad automotriz pueden requerir productos diferentes. Para tales aplicaciones críticas, es necesaria la consulta con el fabricante y posiblemente el uso de un componente calificado AEC-Q102.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de un panel indicador de estado compacto para un dispositivo médico portátil.

El diseño requiere cuatro LEDs de estado azules en un espacio reducido. Se selecciona el encapsulado 15-21 por su pequeño tamaño. El diseñador elige el bin de brillo P1 (45-57 mcd) para garantizar una visibilidad adecuada. Se selecciona el bin de longitud de onda A10 (467.5-470.5 nm) para la consistencia del color. El circuito se alimenta con una línea de 3.3V. Usando la V_F típica de 3.3V a 20mA, se usaría una resistencia en serie muy pequeña (por ejemplo, 0-1 Ohm) o un controlador de corriente constante ajustado a 18mA (para margen). El diseño del PCB incluye almohadillas térmicas conectadas a un plano de tierra para la disipación de calor. El ensamblaje sigue el perfil de reflujo especificado, y los dispositivos sensibles a la humedad se utilizan dentro de la vida útil en planta prescrita después de abrir la bolsa.

12. Principio de Funcionamiento

Este LED funciona según el principio de electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. La región activa está hecha de InGaN. Cuando se aplica una tensión directa que excede el potencial incorporado de la unión, los electrones y los huecos 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 de la banda prohibida, que a su vez dicta la longitud de onda (color) de la luz emitida, en este caso, azul. El encapsulado de resina transparente protege el chip semiconductor y actúa como una lente para dar forma al haz de salida de luz.

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LEDs SMD como el encapsulado 15-21 está impulsado por la tendencia continua hacia la miniaturización y el aumento de la funcionalidad en los dispositivos electrónicos. Las tendencias clave en este sector incluyen la continua reducción del tamaño del encapsulado manteniendo o aumentando la salida de luz (mayor eficacia), la mejora de la reproducción cromática y la consistencia mediante clasificación avanzada y tecnología de chips, y una mayor fiabilidad para operar en entornos hostiles (mayor temperatura, humedad). Además, la integración con controladores inteligentes y el desarrollo de matrices de micro-LED para aplicaciones de pantalla representan direcciones futuras significativas en la tecnología de iluminación de estado sólido.