Hoja de Datos Técnicos del LED SMD 15-21/B6C-ZQ1R1N/2T - Azul - 2.0x1.25x0.8mm - 3.7V Máx. - 40mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 15-21/B6C-ZQ1R1N/2T es un LED azul compacto de montaje superficial, diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren una alta densidad de componentes y un rendimiento fiable. Este dispositivo utiliza tecnología de chip de InGaN para producir una emisión azul con una longitud de onda pico típica de 468 nm. Su tamaño reducido y construcción ligera lo convierten en una opción ideal para diseños con limitaciones de espacio.

1.1 Ventajas Principales

La ventaja principal de este LED es su tamaño significativamente reducido en comparación con los componentes tradicionales de tipo "lead-frame". Esto permite diseños de placa de circuito impreso (PCB) más pequeños, mayor densidad de empaquetado, menores requisitos de espacio de almacenamiento y, en última instancia, el desarrollo de equipos finales más compactos. Su compatibilidad con los procesos estándar de colocación y soldadura automatizada mejora aún más su idoneidad para la fabricación en grandes volúmenes.

1.2 Mercado Objetivo y Aplicaciones

Este LED está dirigido a una amplia gama de aplicaciones de consumo, industriales y de telecomunicaciones. Los casos de uso típicos incluyen: retroiluminación de paneles de instrumentos, interruptores y símbolos; funciones de indicador y retroiluminación en dispositivos de telecomunicaciones como teléfonos y faxes; retroiluminación plana para LCDs; y aplicaciones de indicador de propósito general.

2. Especificaciones Técnicas e Interpretación en Profundidad

Esta sección proporciona un análisis detallado de las características eléctricas, ópticas y térmicas del dispositivo.

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. No están destinados para el funcionamiento normal.

• Tensión Inversa (VR):5 V. Superar esta tensión en polarización inversa puede causar la ruptura de la unión.
• Corriente Directa (IF):20 mA. Esta es la corriente directa continua máxima.
• Corriente Directa de Pico (IFP):40 mA. Esta especificación aplica en condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 a 1 kHz.
• Disipación de Potencia (Pd):40 mW. Esta es la potencia máxima que el encapsulado puede disipar a una temperatura ambiente de 25°C. Es necesario reducir la potencia a temperaturas más altas.
• Temperatura de Operación (Topr):-40°C a +85°C. Se garantiza que el dispositivo funcione dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura (Tsol):Para soldadura por reflujo, se especifica una temperatura 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 un máximo de 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden a una corriente directa (IF) de 20 mA y una temperatura ambiente (Ta) de 25°C, representando condiciones típicas de operación.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 72.0 mcd hasta un máximo de 140.0 mcd, con una tolerancia típica de ±11%. El valor real está determinado por el código de clasificación (Q1, Q2, R1).
• Ángulo de Visión (2θ1/2):Típicamente 130 grados. Este amplio ángulo de visión hace que el LED sea adecuado para aplicaciones que requieren una iluminación amplia.
• Longitud de Onda Pico (λp):Típicamente 468 nm.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Varía de 465.0 nm a 475.0 nm, con una tolerancia de ±1 nm. La clasificación específica se codifica como X (465-470 nm) o Y (470-475 nm).
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):Típicamente 25 nm, medido a la mitad de la intensidad pico (FWHM).
• Tensión Directa (VF):Varía de 2.70 V a 3.70 V a 20 mA, con una tolerancia de ±0.1V. La clasificación específica se codifica desde 10 (2.7-2.9V) hasta 14 (3.5-3.7V).
• Corriente Inversa (IR):Máximo de 50 μA cuando se aplica una tensión inversa (VR) de 5V. Es importante señalar que el dispositivo no está diseñado para operar en polarización inversa; este parámetro es solo para pruebas de corriente de fuga.

2.3 Características Térmicas

Aunque no se enumeran explícitamente en una tabla separada, la gestión térmica es crítica. La especificación de disipación de potencia de 40 mW y el rango de temperatura de operación definen los límites térmicos. Los diseñadores deben asegurar un diseño de PCB adecuado y, si es necesario, utilizar vías térmicas o disipadores para mantener la temperatura de la unión dentro de límites seguros, especialmente cuando se opera a altas temperaturas ambiente o cerca de la corriente máxima.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto se clasifica en lotes (bins) según parámetros clave de rendimiento para garantizar la consistencia dentro de un lote de producción. Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs que cumplan con requisitos específicos de la aplicación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La intensidad luminosa se categoriza en tres lotes:

- Q1:72.0 - 90.0 mcd

- Q2:90.0 - 112.0 mcd

- R1:112.0 - 140.0 mcd

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El color (longitud de onda dominante) se clasifica en dos lotes:

- X:465.0 - 470.0 nm

- Y:470.0 - 475.0 nm

3.3 Clasificación por Tensión Directa

La tensión directa se clasifica en cinco lotes para ayudar en el diseño del circuito de regulación de corriente:

- 10:2.7 - 2.9 V

- 11:2.9 - 3.1 V

- 12:3.1 - 3.3 V

- 13:3.3 - 3.5 V

- 14:3.5 - 3.7 V

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varias curvas características típicas que ilustran el comportamiento del dispositivo bajo diferentes condiciones.

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

Esta curva muestra la relación exponencial entre la tensión directa y la corriente. Es crucial para seleccionar la resistencia limitadora de corriente adecuada. La curva típicamente muestra que un pequeño aumento en la tensión más allá del punto de encendido resulta en un gran aumento de la corriente, destacando la necesidad de regulación de corriente.

4.2 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

Este gráfico demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente directa. Generalmente es lineal en un rango, pero se saturará a corrientes más altas debido a efectos térmicos y de eficiencia. Operar cerca de la corriente máxima nominal puede no producir aumentos proporcionales en el brillo y reducirá la vida útil del dispositivo.

4.3 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva muestra la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura ambiente. La intensidad luminosa típicamente disminuye al aumentar la temperatura. Para un rendimiento fiable, se debe considerar la gestión térmica en el diseño de la aplicación.

4.4 Distribución Espectral

El gráfico espectral muestra el perfil de emisión centrado alrededor de la longitud de onda pico de 468 nm con un FWHM típico de 25 nm. Esta información es vital para aplicaciones sensibles al color.

4.5 Patrón de Radiación

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

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED SMD 15-21 tiene un tamaño compacto. Las dimensiones clave (en mm, tolerancia ±0.1mm a menos que se indique) incluyen una longitud del cuerpo de 2.0 mm, un ancho de 1.25 mm y una altura de 0.8 mm. El dibujo detallado especifica el espaciado de las almohadillas y los contornos generales para el diseño del patrón de soldadura en el PCB.

5.2 Identificación de Polaridad

El cátodo está claramente marcado en el encapsulado. Se debe observar la polaridad correcta durante el ensamblaje para evitar daños en el dispositivo.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El dispositivo es compatible con procesos de reflujo por infrarrojos y por fase de vapor. Se recomienda un perfil de soldadura 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 por no más de 10 segundos.

- Tasa máxima de calentamiento: 6°C/seg, tasa máxima de enfriamiento: 3°C/seg.

La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, utilice un soldador con una temperatura de punta inferior a 350°C. El tiempo de contacto por terminal no debe exceder los 3 segundos, con un intervalo de al menos 2 segundos entre soldar cada terminal. La potencia del soldador debe ser de 25W o menos para evitar choques térmicos.

6.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LEDs 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% HR.

- La "vida útil en planta" después de abrir la bolsa es de 168 horas (7 días).

- Si se excede la vida útil en planta o el desecante indica ingreso de humedad, se requiere un horneado a 60±5°C durante 24 horas antes de su uso.

7. Empaquetado e Información de Pedido

7.1 Especificaciones de Empaquetado

Los LEDs se suministran en cinta portadora gofrada de 8 mm de ancho, enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro. Cada carrete contiene 2000 piezas. Se proporcionan las dimensiones detalladas del carrete y la cinta portadora para la configuración del alimentador automático.

7.2 Información de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene información crítica para la trazabilidad e identificación: Número de Producto del Cliente (CPN), Número de Producto (P/N), Cantidad de Empaque (QTY) y los códigos de clasificación específicos para Intensidad Luminosa (CAT), Longitud de Onda Dominante (HUE) y Tensión Directa (REF), junto con el Número de Lote.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Limitación de Corriente

Crítico:Siempre se debe utilizar una resistencia limitadora de corriente externa en serie con el LED. La tensión directa tiene un coeficiente de temperatura negativo y una tolerancia de producción. Una conexión directa a una fuente de tensión, incluso ligeramente por encima de la VF típica, puede causar una gran subida de corriente no controlada que conduzca a un fallo inmediato.

8.2 Diseño del PCB

Asegúrese de que el patrón de soldadura del PCB coincida con la huella recomendada. Proporcione un área de cobre adecuada para la disipación de calor, especialmente cuando se opera a altas corrientes o en altas temperaturas ambiente. Evite el estrés mecánico en el cuerpo del LED durante y después de la soldadura.

8.3 Precauciones contra ESD

El dispositivo tiene una clasificación de sensibilidad ESD de 150V (Modelo de Cuerpo Humano). Se deben seguir las precauciones estándar de manejo ESD durante el ensamblaje y manipulación.

9. Cumplimiento e Información Ambiental

El producto cumple con las principales regulaciones ambientales:

- RoHS:El producto no contiene plomo y cumple con la directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas.

- REACH:Cumple con el reglamento de la UE sobre Registro, Evaluación, Autorización y Restricción de Sustancias Químicas.

- Libre de Halógenos:Cumple con los requisitos libres de halógenos (Bromo <900 ppm, Cloro <900 ppm, Br+Cl <1500 ppm).

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

10.1 ¿Por qué mi LED falló inmediatamente al encenderlo?

La causa más común es la ausencia de una resistencia limitadora de corriente en serie. Los LEDs son dispositivos controlados por corriente. Conectarlos directamente a una fuente de tensión provoca un flujo de corriente excesivo. Siempre utilice una resistencia calculada en base a la tensión de alimentación, la tensión directa del LED (use el valor máximo del lote por seguridad) y la corriente de operación deseada.

10.2 ¿Puedo usar este LED en exteriores?

El rango de temperatura de operación es de -40°C a +85°C, lo que cubre muchas condiciones exteriores. Sin embargo, la limitación principal para uso en exteriores suele ser la resistencia del encapsulado a la humedad y la radiación UV, que no está especificada para este componente estándar de grado comercial. Para entornos hostiles, considere dispositivos específicamente clasificados para uso exterior o automotriz.

10.3 ¿Cómo interpreto los códigos de lote en la etiqueta?

Los códigos de lote (ej., ZQ1R1N) corresponden a la clasificación específica de rendimiento. "Q1" indica el lote de intensidad luminosa (72-90 mcd), "R1" es parte del código interno del producto, y "N" puede relacionarse con otras características. Los campos de la etiqueta CAT, HUE y REF indican explícitamente los lotes de Intensidad Luminosa, Longitud de Onda Dominante y Tensión Directa, respectivamente.

10.4 ¿Se permite la reparación/re-trabajo después de la soldadura?

No se recomienda la reparación. Si es absolutamente necesario, utilice un soldador de doble punta para calentar ambos terminales simultáneamente y evitar estrés mecánico en las uniones de soldadura o en el cuerpo del LED. Siempre verifique que las características del LED no se hayan degradado después de cualquier re-trabajo.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

11.1 Diseñando un Panel de Indicadores de Estado

Considere un panel de control que requiera múltiples indicadores de estado azules. Usando el LED 15-21, los diseñadores pueden lograr diseños de alta densidad. Para un sistema de 5V, se calcula el valor de la resistencia en serie. Usando la VF máxima del lote 14 (3.7V) y una corriente objetivo de 15 mA (por debajo del máximo de 20 mA para mayor vida útil), el valor de la resistencia es R = (5V - 3.7V) / 0.015A ≈ 87 ohmios. Una resistencia estándar de 91 ohmios o 100 ohmios sería adecuada. El amplio ángulo de visión de 130 grados asegura la visibilidad desde varios ángulos. Se deben seguir los procedimientos de sensibilidad a la humedad durante el ensamblaje si los PCBs no se sueldan inmediatamente después de abrir la bolsa.

12. Introducción al Principio Técnico

Este LED se basa en un chip semiconductor de Nitruro de Galio e Indio (InGaN). Cuando se aplica una tensión directa, los electrones y huecos se recombinan en la región activa del semiconductor, liberando energía en forma de fotones. La composición específica de la aleación de InGaN determina la energía del bandgap, que a su vez define la longitud de onda de la luz emitida—en este caso, azul. El chip está encapsulado en una lente de resina transparente que protege el dado, proporciona estabilidad mecánica y da forma al haz de salida de luz.

13. Tendencias y Contexto de la Industria

El encapsulado 15-21 representa un factor de forma maduro en el mercado de LEDs SMD. Las tendencias actuales de la industria se dirigen hacia encapsulados aún más pequeños (ej., tamaños métricos 0402, 0201) para una ultra-miniaturización, mayor eficiencia (más lúmenes por vatio) y una mejor consistencia de color (clasificación más estricta). También hay un fuerte enfoque en una mayor fiabilidad bajo condiciones de mayor temperatura y humedad para aplicaciones automotrices e industriales. Este dispositivo encaja bien en aplicaciones donde se requiere una fuente de luz azul probada, rentable y fácilmente disponible, equilibrando tamaño, rendimiento y facilidad de fabricación.