Hoja de Datos del LED Cian LTLMR4TCY2DA - 505nm - Ángulo de Visión de 25° - 30mA - 105mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTLMR4TCY2DA es un LED de montaje superficial de alto brillo y emisión cian, diseñado para aplicaciones de iluminación exigentes. Utiliza tecnología avanzada de InGaN para producir luz con una longitud de onda pico de 505 nm, alojado en un encapsulado difuso que proporciona un patrón de radiación uniforme. Una característica clave de este dispositivo es su inherente ángulo de visión estrecho, típicamente de 25 grados, logrado a través del diseño de la lente del encapsulado sin necesidad de ópticas secundarias adicionales. Esto lo hace particularmente adecuado para aplicaciones que requieren una dirección y control precisos de la luz. El dispositivo está construido con materiales libres de plomo y halógenos, cumple plenamente con RoHS y está clasificado para un manejo de Nivel de Sensibilidad a la Humedad 3 (MSL3).

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de este LED incluyen su alta intensidad luminosa, que oscila entre 12.000 y 27.000 mcd con una corriente de accionamiento estándar de 20 mA, junto con un bajo consumo de energía para una alta eficiencia. El encapsulado ofrece una resistencia superior a la humedad y protección UV gracias a una tecnología de resina epoxi avanzada. Su diseño es compatible con las líneas de montaje estándar de Tecnología de Montaje Superficial (SMT) y los procesos de soldadura por reflujo industriales. Las aplicaciones objetivo se centran principalmente en señalización donde la alta visibilidad y la distribución controlada de la luz son críticas, como en señales de mensajes de vídeo, señales de tráfico y diversos tableros de mensajes.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un desglose detallado de los límites operativos y las características de rendimiento del LED en condiciones de prueba estándar (TA=25°C).

2.1 Especificaciones Absolutas Máximas

El dispositivo no debe operarse más allá de estos límites para evitar daños permanentes. La corriente directa continua máxima es de 30 mA. Para operación pulsada, se permite una corriente directa pico de 100 mA bajo condiciones específicas (ciclo de trabajo ≤1/10, ancho de pulso ≤10 ms). La disipación de potencia máxima es de 105 mW. La clasificación de corriente directa se reduce linealmente a razón de 0,5 mA por grado Celsius por encima de una temperatura ambiente de 45°C. El rango de temperatura de operación es de -40°C a +85°C, mientras que el rango de temperatura de almacenamiento se extiende hasta +100°C. El dispositivo puede soportar la soldadura por reflujo con una temperatura pico de 260°C durante un máximo de 10 segundos.

2.2 Características Electro-Ópticas

Bajo una condición de prueba de IF=20 mA, la intensidad luminosa (Iv) tiene un rango típico de 12.000 a 27.000 milicandelas (mcd). El ángulo de visión (2θ1/2), definido como el ángulo total en el que la intensidad cae a la mitad de su valor axial, es típicamente de 25 grados, con un mínimo de 20 grados. La longitud de onda de emisión pico (λP) es de 505 nm. La longitud de onda dominante (λd), que define el color percibido, oscila entre 498 nm y 507 nm. El ancho medio espectral (Δλ) es típicamente de 28 nm, lo que indica la pureza espectral de la emisión cian. La tensión directa (VF) a 20 mA oscila entre un mínimo de 2,7 V y un máximo de 3,6 V. La corriente inversa (IR) está limitada a un máximo de 10 μA con una tensión inversa (VR) de 5 V; nótese que el dispositivo no está diseñado para operar bajo polarización inversa.

3. Especificación del Sistema de Binning

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LED se clasifican en bins según parámetros clave.

3.1 Binning de Intensidad Luminosa

Los LED se clasifican en tres bins de intensidad (Z, 1, 2) según su salida luminosa a 20 mA. El Bin Z cubre de 12.000 a 16.000 mcd, el Bin 1 de 16.000 a 21.000 mcd y el Bin 2 de 21.000 a 27.000 mcd. Se aplica una tolerancia de ±15% a cada límite del bin durante las pruebas y la garantía.

3.2 Binning de Longitud de Onda Dominante

Para la consistencia de color, la longitud de onda dominante se clasifica en dos códigos: C1 (498 nm a 503 nm) y C2 (503 nm a 507 nm). La tolerancia para cada límite del bin es de ±1 nm. Este binning permite a los diseñadores seleccionar LED que cumplan con los requisitos específicos de punto de color para su aplicación.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque en la hoja de datos se hace referencia a curvas gráficas específicas (Fig.1, Fig.6), su comportamiento típico puede describirse. La curva de corriente directa frente a tensión directa (I-V) exhibirá la característica exponencial estándar del diodo. La intensidad luminosa es generalmente proporcional a la corriente directa dentro del rango de operación recomendado. La longitud de onda de emisión pico (λP) y la dominante (λd) pueden presentar ligeros desplazamientos con cambios en la temperatura de unión y la corriente de accionamiento, lo cual es típico en fuentes de luz semiconductoras. El perfil de ángulo de visión estrecho de 25 grados indica un haz altamente direccional con una caída rápida fuera del cono central, lo que es ventajoso para aplicaciones que requieren alto brillo en el eje y mínima dispersión de luz.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones y Tolerancias del Contorno

El LED viene en un encapsulado de montaje superficial. Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros, con una tolerancia general de ±0,25 mm a menos que se especifique lo contrario. Las notas clave incluyen: una protuberancia máxima de resina bajo la brida de 1,0 mm, y el espaciado de los terminales medido en el punto donde emergen del cuerpo del encapsulado. Los diseñadores deben consultar el plano dimensional detallado para una planificación precisa de la huella.

5.2 Patrón Recomendado de Pads de Soldadura

Se recomienda un diseño específico de pads (P1, P2, P3) para el diseño del PCB. Una nota de diseño crítica es que uno de los pads (P3) está destinado a conectarse a un disipador de calor u otro mecanismo de refrigeración. Este pad está diseñado para distribuir eficazmente el calor generado durante la operación, lo cual es esencial para mantener el rendimiento y la longevidad, especialmente cuando se opera en o cerca de las especificaciones máximas. El dispositivo está diseñado para soldadura por reflujo y no es adecuado para procesos de soldadura por inmersión.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se recomienda un perfil de reflujo sin plomo. Los parámetros clave incluyen: una etapa de precalentamiento/estabilización con temperatura entre 150°C y 200°C durante un máximo de 120 segundos, un tiempo por encima del líquido (T_L=217°C) entre 60 y 150 segundos, y una temperatura pico (T_P) de 260°C. El tiempo dentro de los 5°C de la temperatura de clasificación especificada (T_C=255°C) no debe exceder los 30 segundos. El tiempo total desde 25°C hasta la temperatura pico debe mantenerse por debajo de 5 minutos. Para re-trabajo manual con soldador, la temperatura máxima es de 315°C durante no más de 3 segundos, y esto debe realizarse solo una vez.

6.2 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Este es un dispositivo MSL3. Los LED en una bolsa barrera de humedad sin abrir pueden almacenarse hasta 12 meses en condiciones inferiores a 30°C y 90% de Humedad Relativa (HR). Después de abrir la bolsa, los componentes deben mantenerse en un ambiente por debajo de 30°C y 60% HR, y toda la soldadura debe completarse dentro de las 168 horas (7 días). Se requiere un horneado a 60°C ±5°C durante 20 horas si: la tarjeta indicadora de humedad muestra >10% HR, la vida útil en planta excede las 168 horas, o los dispositivos han estado expuestos a >30°C y 60% HR. El horneado debe realizarse solo una vez. Una exposición prolongada puede oxidar los terminales plateados, afectando la soldabilidad. Los LED no utilizados deben volver a sellarse con desecante.

6.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, solo deben usarse disolventes a base de alcohol, como alcohol isopropílico (IPA). Deben evitarse limpiadores químicos agresivos, ya que pueden dañar la lente de epoxi o las marcas del encapsulado.

7. Embalaje e Información de Pedido

7.1 Especificación de Embalaje

Los LED se suministran en cinta portadora y carrete. Se especifican las dimensiones de la cinta, con alvéolos diseñados para sujetar los componentes de forma segura. Cada carrete estándar contiene 1.000 unidades. Para embalaje a granel, 1 carrete se coloca en una bolsa barrera de humedad junto con un desecante y una tarjeta indicadora de humedad. Tres de estas bolsas se empaquetan en una caja interior (total 3.000 unidades). Diez cajas interiores se empaquetan luego en una caja de envío exterior, resultando en un total de 30.000 unidades por caja exterior. El embalaje está claramente marcado como que contiene Dispositivos Sensibles a la Electricidad Estática (ESD), requiriendo procedimientos de manejo seguros.

8. Recomendaciones de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

La aplicación principal de este LED es en varios tipos de señalización, tanto interior como exterior. Su alto brillo lo hace adecuado para señales de mensajes de vídeo y pantallas de información de gran formato donde la legibilidad a la luz del sol puede ser un factor. El ángulo de visión estrecho y controlado es ideal para señales de tráfico y señales de mensajes direccionales, asegurando que la luz se dirija hacia el espectador con alta eficiencia y mínimo desperdicio. También puede usarse en equipos electrónicos ordinarios que requieran un indicador cian brillante o retroiluminación.

8.2 Consideraciones de Diseño

Accionamiento de Corriente:Se recomienda encarecidamente un driver de corriente constante sobre una fuente de tensión constante para garantizar una salida de luz estable y prevenir la fuga térmica. El diseño debe operar el LED en o por debajo de los 20 mA recomendados para una vida útil óptima, usando el máximo de 30 mA solo si es absolutamente necesario y con una gestión térmica adecuada.
Gestión Térmica:A pesar de su bajo consumo, un disipador de calor efectivo es crucial para mantener el rendimiento y la fiabilidad, especialmente en altas temperaturas ambientales o en matrices densamente pobladas. Debe implementarse la conexión recomendada del pad P3 a un plano térmico.
Diseño Óptico:El ángulo de visión inherente de 25 grados a menudo elimina la necesidad de lentes adicionales en muchas aplicaciones de señalización, simplificando el diseño mecánico. Sin embargo, para aplicaciones que requieren haces aún más estrechos o patrones de distribución específicos, se pueden usar ópticas secundarias.
Protección contra ESD:Como dispositivo sensible a ESD, deben seguirse los procedimientos de manejo adecuados durante el montaje, incluido el uso de estaciones de trabajo y pulseras conectadas a tierra.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED SMD estándar (como los encapsulados 3528 o 5050) o los encapsulados PLCC (Portador de Chip con Terminales Plásticos), el LTLMR4TCY2DA ofrece un ángulo de visión nativo significativamente más estrecho. Los LED SMD estándar suelen tener ángulos de visión de 120 grados o más, requiriendo lentes o reflectores externos para lograr un haz estrecho. Este diseño integrado de ángulo estrecho simplifica el ensamblaje del producto final, reduce el número de componentes y puede mejorar la eficiencia óptica al minimizar la pérdida de luz en las ópticas secundarias. Su alta intensidad luminosa en un encapsulado compacto también ofrece una ventaja competitiva en aplicaciones de alto brillo con espacio limitado.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda pico (505 nm) y la longitud de onda dominante (498-507 nm)?
R: La longitud de onda pico es la única longitud de onda a la que la potencia óptica emitida es más alta. La longitud de onda dominante se deriva de las coordenadas de color en el diagrama CIE y representa el color percibido; es la única longitud de onda que coincidiría con el color del LED si fuera una fuente monocromática pura. Suelen estar cerca pero no son idénticas para los LED con un ancho espectral.

P: ¿Puedo accionar este LED con una fuente de 3,3 V?
R: Posiblemente, pero no directamente. La tensión directa oscila entre 2,7 V y 3,6 V. Algunos LED pueden encenderse débilmente a 3,3 V, mientras que otros con un Vf más alto pueden no encenderse en absoluto. Se requiere un circuito driver de corriente constante para una operación fiable y consistente.

P: ¿Por qué son importantes la clasificación MSL3 y el proceso de horneado?
R: La humedad absorbida en el encapsulado plástico puede vaporizarse rápidamente durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, causando delaminación interna, grietas o "efecto palomita", lo que destruye el dispositivo. La clasificación MSL y los procedimientos de manejo asociados son críticos para garantizar un alto rendimiento en el montaje y una fiabilidad a largo plazo.

P: ¿Cómo interpreto los códigos de bin (ej., 2, C1)?
R: El código de bin especifica el grupo de rendimiento. Por ejemplo, "2, C1" indica un LED del bin de intensidad luminosa 2 (21.000-27.000 mcd) y del bin de longitud de onda dominante C1 (498-503 nm). Especificar bins permite a los diseñadores mantener la uniformidad de brillo y color en sus productos.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de una Señal de Tráfico Peatonal de Alta Visibilidad.
Un ingeniero de diseño está creando una señal "Pase/No Pase" que debe ser claramente visible a la luz solar directa. Selecciona el LED LTLMR4TCY2DA para el indicador cian "Pase". Debido al estrecho ángulo de visión de 25 grados, los LED pueden disponerse en una matriz compacta detrás de un difusor, asegurando una iluminación brillante y uniforme dentro de la zona de visión prevista para los peatones, con mínima contaminación lumínica fuera de esa zona. La alta intensidad luminosa (seleccionando LED del Bin 2) garantiza la legibilidad bajo la luz del sol. El diseñador implementa un driver de corriente constante ajustado a 18 mA para maximizar la vida útil y utiliza el diseño de pads de PCB recomendado, conectando el pad térmico a una gran zona de cobre en la placa para la disipación de calor. Se asegura de que la casa de montaje siga el manejo MSL3 y el perfil de reflujo especificado para prevenir fallos relacionados con la humedad.

12. Principio de Funcionamiento

El LTLMR4TCY2DA es una fuente de luz semiconductor basada en la tecnología de Nitruro de Galio e Indio (InGaN). Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral del diodo, los electrones y huecos se inyectan en la región activa del chip semiconductor. Estos portadores de carga se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica del material InGaN determina la energía de la banda prohibida, que a su vez define la longitud de onda de la luz emitida—en este caso, en la región cian del espectro alrededor de 505 nm. El encapsulado de epoxi encapsula el chip, proporciona protección mecánica, incorpora un difusor sin fósforo para dar forma al haz e incluye características de resistencia a los rayos UV y a la humedad.

13. Tendencias Tecnológicas

El mercado de LED de montaje superficial continúa evolucionando hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), una mayor densidad de potencia y una mayor fiabilidad. Las tendencias relevantes para este tipo de dispositivo incluyen el refinamiento continuo de los materiales InGaN para mejorar la eficacia y la estabilidad del color con la temperatura y a lo largo de la vida útil. La tecnología de encapsulado avanza para proporcionar una mejor gestión térmica desde el chip hasta el PCB, permitiendo corrientes de accionamiento y brillos más altos en huellas más pequeñas. También hay un enfoque en mejorar la resistencia a la humedad para lograr clasificaciones MSL más altas, simplificando la logística de la cadena de suministro. Además, tolerancias de binning más estrictas tanto para el color como para el flujo luminoso se están convirtiendo en estándar para satisfacer las demandas de aplicaciones que requieren una reproducción cromática y uniformidad precisas, como las pantallas de vídeo a todo color.