Hoja de Datos del LED SMD 19-218/BHC-ZL1M2QY/3T - Azul - 5mA - Ángulo de Visión de 120° - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 19-218/BHC-ZL1M2QY/3T es un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones electrónicas modernas y compactas. Este componente representa un avance significativo respecto a los LEDs tradicionales con pines, permitiendo una miniaturización sustancial de los productos finales. Su propuesta de valor principal radica en posibilitar diseños de placas de circuito impreso (PCB) más pequeños, una mayor densidad de componentes y una reducción del tamaño y peso general del equipo. Esto lo convierte en una elección ideal para aplicaciones donde el espacio y el peso son limitaciones críticas.

El LED es de tipo monocromático, emite luz azul y está construido con materiales respetuosos con el medio ambiente. Cumple plenamente con las principales normativas internacionales, incluyendo la directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS) de la Unión Europea, el reglamento REACH (Registro, Evaluación, Autorización y Restricción de Sustancias Químicas) y los requisitos libres de halógenos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). El producto se suministra en formato de cinta y carrete compatible con equipos estándar de montaje automático pick-and-place, optimizando los procesos de fabricación en gran volumen.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las principales ventajas de este LED SMD derivan de su tamaño miniatura y su construcción ligera. Al eliminar los voluminosos pines, permite un uso más eficiente del espacio en el PCB. Esto se traduce directamente en carcasas de producto final más pequeñas, menores costes de materiales y dispositivos más ligeros para el usuario final. La alta densidad de empaquetado alcanzable con componentes SMD es crucial para la electrónica moderna y rica en funciones.

Las aplicaciones objetivo para este LED son diversas, centrándose en funciones de indicación y retroiluminación. Los mercados clave incluyen el interior de automóviles (por ejemplo, retroiluminación de cuadros de instrumentos e interruptores), equipos de telecomunicaciones (por ejemplo, indicadores de estado y retroiluminación de teclados en teléfonos y faxes) y electrónica de consumo (por ejemplo, retroiluminación plana para pantallas de cristal líquido (LCD), interruptores y símbolos). Su naturaleza de propósito general también lo hace adecuado para una amplia gama de otras aplicaciones de indicación en los sectores industrial y de consumo.

2. Especificaciones Máximas Absolutas y Parámetros Técnicos

Comprender las especificaciones máximas absolutas es esencial para garantizar un funcionamiento fiable y prevenir fallos prematuros del dispositivo. Estas especificaciones definen los límites de estrés más allá de los cuales puede producirse un daño permanente.

• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Superar este voltaje en sentido inverso puede causar la ruptura de la unión.
• Corriente Directa Continua (I_F):25 mA. Esta es la corriente continua máxima que se puede aplicar de forma continua.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100 mA. Esta especificación de corriente pulsada (con un ciclo de trabajo de 1/10 y una frecuencia de 1 kHz) permite breves períodos de mayor brillo, pero no debe usarse para funcionamiento continuo.
• Disipación de Potencia (P_d):95 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el dispositivo puede disipar en forma de calor, calculada como el producto del voltaje directo y la corriente directa.
• Descarga Electroestática (ESD) Modelo Cuerpo Humano (HBM):150 V. Deben seguirse los procedimientos adecuados de manipulación ESD durante el montaje y manejo para evitar daños por electricidad estática.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C. Se garantiza que el dispositivo funcione dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura:El dispositivo puede soportar soldadura por reflujo con una temperatura máxima de 260°C durante hasta 10 segundos, o soldadura manual a 350°C durante hasta 3 segundos por terminal.

3. Características Electro-Ópticas

Las características electro-ópticas se miden en una condición de prueba estándar de temperatura ambiente (T_a) de 25°C y una corriente directa (I_F) de 5 mA, salvo que se especifique lo contrario. Estos parámetros definen la salida de luz y el comportamiento eléctrico del LED.

• Intensidad Luminosa (I_v):Varía desde un mínimo de 11.5 milicandelas (mcd) hasta un máximo de 28.5 mcd. El valor típico no se especifica en la tabla resumen, pero el sistema de clasificación proporciona rangos específicos.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad a 0 grados (en el eje). Un ángulo de visión amplio como este es adecuado para aplicaciones que requieren iluminación amplia o visibilidad desde múltiples ángulos.
• Longitud de Onda de Pico (λ_p):468 nm. Esta es la longitud de onda a la que la distribución espectral de potencia alcanza su máximo.
• 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 que coincide con el color de la luz del LED. Es un parámetro clave para la definición del color.
• Ancho de Banda de Radiación Espectral (Δλ):25 nm (típico). Esto define el ancho del espectro emitido a la mitad de la intensidad máxima.
• Voltaje Directo (V_F):Varía de 2.7 V a 3.2 V a I_F= 5mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando conduce corriente.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo de 50 μA cuando se aplica un voltaje inverso (V_R) de 5V.

Nota sobre Tolerancias:La intensidad luminosa tiene una tolerancia de ±11%, la longitud de onda dominante tiene una tolerancia de ±1 nm, y el voltaje directo tiene una tolerancia de ±0.05 V. Estas tolerancias se tienen en cuenta en el sistema de clasificación.

4. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LEDs se clasifican en grupos (bins) según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan requisitos específicos de uniformidad para la aplicación.

4.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LEDs se categorizan en cuatro grupos (L1, L2, M1, M2) según su intensidad luminosa medida a I_F= 5mA.

• Grupo L1:11.5 mcd a 14.5 mcd
• Grupo L2:14.5 mcd a 18.0 mcd
• Grupo M1:18.0 mcd a 22.5 mcd
• Grupo M2:22.5 mcd a 28.5 mcd

4.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Los LEDs se agrupan por su longitud de onda dominante para controlar el tono de azul.

• Grupo Z:Este grupo contiene los bins para LEDs azules.
• Bin X:465 nm a 470 nm (un azul ligeramente más corto, potencialmente más verdoso)
• Bin Y:470 nm a 475 nm (un azul ligeramente más largo, potencialmente más puro o profundo)

4.3 Clasificación por Voltaje Directo

Los LEDs también se clasifican por voltaje directo (V_F) para ayudar en el diseño del circuito, particularmente para el cálculo de la resistencia limitadora y el diseño de la fuente de alimentación.

• Grupo Q:Este grupo contiene los bins de voltaje directo.
• Bin 29:2.7 V a 2.8 V
• Bin 30:2.8 V a 2.9 V
• Bin 31:2.9 V a 3.0 V
• Bin 32:3.0 V a 3.1 V
• Bin 33:3.1 V a 3.2 V

El número de pieza completo del producto (por ejemplo, BHC-ZL1M2QY/3T) incorpora códigos que especifican a qué bins pertenece el dispositivo en cuanto a intensidad luminosa, longitud de onda dominante y voltaje directo.

5. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características que ilustran cómo cambia el rendimiento del LED bajo diferentes condiciones de operación. Estas son críticas para un diseño robusto.

5.1 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

Esta curva muestra que la intensidad luminosa aumenta con la corriente directa, pero la relación no es perfectamente lineal, especialmente a corrientes más altas. Operar por encima de la corriente continua recomendada aumentará la salida de luz pero también generará más calor, pudiendo reducir la vida útil y alterar el color.

5.2 Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente

A medida que aumenta la temperatura ambiente, la intensidad luminosa del LED disminuye. Esta es una característica fundamental de las fuentes de luz semiconductoras. La curva muestra la intensidad luminosa relativa cayendo a medida que la temperatura sube de -40°C a +100°C. Los diseños para entornos de alta temperatura deben tener en cuenta esta reducción.

5.3 Curva de Reducción de Corriente Directa

Para evitar el sobrecalentamiento, la corriente directa continua máxima permitida debe reducirse a medida que aumenta la temperatura ambiente. Esta curva proporciona la información de reducción, especificando los límites inferiores de I_Fa T_amás altas para mantenerse dentro de la especificación de disipación de potencia.

5.4 Voltaje Directo vs. Corriente Directa

Esta es la característica corriente-voltaje (I-V) del diodo LED. Muestra la relación exponencial, donde un pequeño aumento en el voltaje más allá del umbral de encendido provoca un gran aumento en la corriente. Esto destaca la necesidad crítica de un dispositivo limitador de corriente (como una resistencia o un driver de corriente constante) en serie con el LED.

5.5 Distribución Espectral

El gráfico representa la potencia radiante relativa emitida a través del espectro de luz visible, centrada alrededor de la longitud de onda de pico de 468 nm con un ancho de banda típico de 25 nm. Esto define la pureza y el tono específico de la luz azul.

5.6 Diagrama de Radiación

Este gráfico polar representa visualmente la distribución espacial de la luz, confirmando el ángulo de visión de 120 grados. Muestra cómo la intensidad disminuye en ángulos fuera del eje central.

6. Información Mecánica y de Empaquetado

Las dimensiones físicas del encapsulado del LED SMD se proporcionan en dibujos detallados. Las dimensiones clave incluyen la longitud, anchura y altura totales, así como la ubicación y el tamaño de los terminales soldables. También se sugiere un diseño recomendado de almohadillas de soldadura para garantizar una unión de soldadura fiable y una alineación adecuada durante el reflujo. El diseño de las almohadillas es de referencia, y los diseñadores pueden modificarlo según sus capacidades específicas de fabricación de PCB y necesidades de gestión térmica. Las tolerancias para las dimensiones del encapsulado son típicamente de ±0.1 mm a menos que se indique lo contrario.

El componente presenta una lente de resina transparente (incolora), que permite que la luz azul del chip semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) se emita sin filtrado de color. La polaridad se indica mediante una marca en el encapsulado, que debe observarse durante la colocación para garantizar la conexión eléctrica correcta.

7. Directrices de Soldadura, Montaje y Almacenamiento

El cumplimiento de estas directrices es primordial para el rendimiento del montaje y la fiabilidad a largo plazo.

7.1 Requisito de Limitación de Corriente

Una resistencia limitadora de corriente externa es obligatoria. La característica exponencial I-V del LED significa que un pequeño cambio en el voltaje de alimentación puede causar un cambio grande y potencialmente destructivo en la corriente directa. La resistencia establece la corriente de operación de forma fiable.

7.2 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LEDs se empaquetan en una bolsa resistente a la humedad con desecante para evitar la absorción de humedad atmosférica. La bolsa no debe abrirse hasta que los componentes estén listos para su uso en producción. Antes de abrir, las condiciones de almacenamiento deben ser ≤30°C y ≤90% HR. Después de abrir, los componentes tienen una "vida útil en planta" de un año si se mantienen a ≤30°C y ≤60% HR. Las piezas no utilizadas deben volver a sellarse en un paquete a prueba de humedad. Si el indicador del desecante cambia de color o se excede el tiempo de almacenamiento, se requiere un tratamiento de secado a 60 ±5°C durante 24 horas para eliminar la humedad antes de la soldadura por reflujo.

7.3 Condiciones de Soldadura

El dispositivo es compatible con procesos de soldadura por reflujo por infrarrojos (IR) y por fase de vapor. Se proporciona un perfil de temperatura de reflujo sin plomo, especificando el precalentamiento, el tiempo por encima del líquido (217°C), la temperatura máxima (máx. 260°C durante 10 seg. máx.) y las tasas de enfriamiento. La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces en el mismo LED. Durante la soldadura, no debe aplicarse estrés mecánico al componente, y el PCB no debe deformarse después del proceso.

7.4 Soldadura Manual y Rework

Si es necesaria la soldadura manual, la temperatura de la punta del soldador debe estar por debajo de 350°C, y el tiempo de contacto por terminal no debe exceder los 3 segundos. Se recomienda un soldador de baja potencia (<25W), con un intervalo de al menos 2 segundos entre soldar cada terminal. Se desaconseja encarecidamente el rework después de que el LED haya sido soldado. Si es absolutamente inevitable, debe usarse un soldador especial de doble punta para calentar ambos terminales simultáneamente, y el impacto en las características del LED debe verificarse de antemano.

8. Información de Empaquetado y Pedido

El producto se suministra en una cinta estándar de 8 mm en un carrete de 7 pulgadas de diámetro. Cada carrete contiene 3000 piezas. Se especifican las dimensiones de la cinta portadora y del carrete para garantizar la compatibilidad con equipos de montaje automático. El empaquetado incluye una bolsa de aluminio a prueba de humedad, desecante y etiquetas. La etiqueta en el carrete proporciona información crítica que incluye el número de producto (P/N), el número de pieza del cliente (CPN), la cantidad de empaquetado (QTY) y los códigos de bin específicos para intensidad luminosa (CAT), longitud de onda dominante/cromaticidad (HUE) y voltaje directo (REF), junto con el número de lote de fabricación (LOT No).

9. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

9.1 Diseño del Circuito

El paso fundamental de diseño es seleccionar una resistencia limitadora de corriente apropiada. El valor se calcula usando la Ley de Ohm: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Use el V_Fmáximo de la hoja de datos (o del bin específico) para garantizar que la corriente no exceda la I_Fdeseada en las peores condiciones. La potencia nominal de la resistencia también debe ser suficiente: P_R= (I_F)² * R. Para diseños que requieren brillo consistente en un rango de temperatura o con múltiples LEDs, considere usar un driver de corriente constante en lugar de una simple resistencia.

9.2 Gestión Térmica

Aunque los LEDs SMD son eficientes, aún generan calor. Operar en o cerca de la corriente máxima nominal aumentará la temperatura de la unión. Las altas temperaturas reducen la salida de luz (depreciación de lúmenes) y pueden acelerar la degradación a largo plazo. Asegúrese de que el diseño del PCB proporcione un alivio térmico adecuado, especialmente si el LED se maneja a corrientes altas o se usa en un entorno de alta temperatura ambiente. Siga la curva de reducción de corriente directa proporcionada en la hoja de datos.

9.3 Integración Óptica

El ángulo de visión de 120 grados proporciona una emisión amplia. Para aplicaciones que requieren un haz más enfocado, pueden ser necesarias ópticas secundarias como lentes o guías de luz. El encapsulado de resina transparente es adecuado para su uso con elementos ópticos externos. Al diseñar guías de luz o difusores, tenga en cuenta el patrón de radiación espacial y la salida espectral del LED.

10. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs tradicionales de orificio pasante con pines, este LED SMD ofrece ventajas decisivas para la fabricación moderna: espacio en placa drásticamente reducido, idoneidad para montaje totalmente automatizado y un perfil más bajo que permite productos más delgados. Dentro de la categoría de LEDs SMD, los diferenciadores clave para esta pieza específica incluyen su combinación de un rango de clasificación de intensidad luminosa relativamente alto (hasta 28.5 mcd a 5mA), un ángulo de visión muy amplio de 120 grados y el cumplimiento de estándares estrictos libres de halógenos y RoHS. El sistema detallado de clasificación por intensidad, longitud de onda y voltaje proporciona a los diseñadores la granularidad necesaria para aplicaciones que exigen alta consistencia, como matrices de retroiluminación con múltiples LEDs o grupos de indicadores de estado donde la coincidencia de color y brillo es visualmente importante.

11. Preguntas Frecuentes (FAQ)

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

R: Los LEDs son diodos con una relación corriente-voltaje no lineal y exponencial. Sin una resistencia para limitar la corriente, incluso un pequeño exceso de voltaje haría que la corriente aumentara incontrolablemente, destruyendo el LED casi al instante debido al sobrecalentamiento.

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

R: No. El voltaje directo varía de 2.7V a 3.2V. Una fuente de 3.3V excede el V_Fmínimo, y sin una resistencia para disipar el exceso de 0.1V a 0.6V, la corriente no estaría regulada y probablemente excedería la especificación máxima, dañando el LED.

P: ¿Qué significa la designación "libre de plomo" para la soldadura?

R: Significa que los terminales del dispositivo no contienen plomo. Esto requiere el uso de aleaciones de soldadura sin plomo durante el montaje, que típicamente tienen puntos de fusión más altos que la soldadura tradicional de estaño-plomo. El perfil de reflujo proporcionado está específicamente diseñado para estos procesos sin plomo de mayor temperatura.

P: ¿Cómo interpreto los códigos de bin en el número de pieza (por ejemplo, ZL1M2QY)?

R: Los códigos corresponden a los grupos de clasificación. Por ejemplo, 'L1' o 'M2' indica el bin de intensidad luminosa, 'Y' indica el bin de longitud de onda dominante (470-475nm), y 'QY' probablemente hace referencia al grupo de bins de voltaje directo. La correspondencia exacta debe confirmarse con la documentación detallada de códigos de bin del fabricante.

12. Ejemplos de Diseño y Casos de Uso

Caso 1: Retroiluminación de Interruptores en Cuadro de Instrumentos de Automóvil:Se utiliza un grupo de 5 a 10 de estos LEDs para retroiluminar varios botones y mandos. El diseñador selecciona LEDs del mismo bin de intensidad luminosa (por ejemplo, M1) y del mismo bin de longitud de onda dominante (por ejemplo, Y) para garantizar un color y brillo uniformes en todos los interruptores. El amplio ángulo de visión de 120° asegura que la retroiluminación sea visible desde la perspectiva del conductor. Los LEDs se manejan a una corriente conservadora de 10mA a través de un regulador de corriente constante integrado en el módulo de control del cuadro de instrumentos para mantener un brillo estable a pesar de las fluctuaciones en el sistema eléctrico de 12V del vehículo.

Caso 2: Panel de Indicadores de Estado Industrial:Se utiliza un solo LED como indicador de "encendido" en un equipo de fábrica. Se diseña un circuito simple con una línea de 5V, una resistencia limitadora de corriente calculada para operar a 15mA (usando V_Fmáx. de 3.2V: R = (5-3.2)/0.015 = 120Ω), y el LED. La luz azul transparente es muy visible en un entorno industrial bien iluminado. El encapsulado SMD permite colocarlo directamente en el PCB de control principal, ahorrando espacio y coste de montaje en comparación con un LED de orificio pasante montado en panel.

13. Principio de Funcionamiento

Este LED es un dispositivo fotónico semiconductor. Su núcleo es un chip hecho de materiales de InGaN (Nitruro de Galio e Indio). Cuando se aplica un voltaje directo que excede el umbral de encendido del diodo, se inyectan electrones y huecos en la región activa del semiconductor. Estos portadores de carga se recombinan, y la energía liberada en esta recombinación se emite en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación de InGaN determina la energía de la banda prohibida del semiconductor, lo que dicta directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, azul. El encapsulante de resina epoxi transparente protege el delicado chip semiconductor, actúa como una lente para dar forma a la salida de luz y proporciona estabilidad mecánica.

14. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LEDs SMD como la serie 19-218 es parte de la tendencia más amplia en la electrónica hacia la miniaturización, el aumento de la funcionalidad por unidad de área y la fabricación automatizada de gran volumen. Los avances en materiales semiconductores, particularmente en la eficiencia y el rango de color de los LEDs azules y blancos basados en InGaN, han sido un motor principal. Las tendencias futuras en esta clase de componentes pueden incluir mayores aumentos en la eficacia luminosa (más salida de luz por vatio eléctrico), una mejor consistencia y reproducción del color, la integración de circuitos de control a bordo (convirtiéndose en LEDs "inteligentes") y encapsulados diseñados para densidades de potencia aún mayores y una mejor gestión térmica. El impulso hacia la sostenibilidad continúa impulsando la eliminación de sustancias peligrosas y las mejoras en la eficiencia energética a lo largo del ciclo de vida.