Hoja de Datos del LED SMD Naranja LTST-M670KFKT - AlInGaP - Ángulo de Visión de 120° - 20mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas para un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD). El dispositivo es un LED naranja que utiliza un material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) como fuente de luz, alojado en un encapsulado con lente transparente. Está diseñado para procesos de ensamblaje automatizado y es compatible con técnicas de soldadura por reflujo infrarrojo, lo que lo hace adecuado para fabricación en volúmenes altos en placas de circuito impreso (PCB). El producto cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), clasificándolo como un producto ecológico.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de este LED incluyen su compatibilidad con equipos automatizados pick-and-place, lo que agiliza la producción, y su calificación para perfiles de soldadura por reflujo infrarrojo sin plomo, alineándose con los estándares ambientales y de fabricación modernos. Su encapsulado estándar EIA (Alianza de Industrias Electrónicas) garantiza compatibilidad mecánica con sistemas de colocación estándar de la industria. El dispositivo también se describe como compatible con C.I. (Circuitos Integrados), lo que indica que sus características de conducción son adecuadas para la interfaz directa con salidas típicas de nivel lógico. Las aplicaciones objetivo son amplias, abarcando equipos electrónicos generales donde se requiere iluminación indicadora confiable.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. Se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Disipación de Potencia (Pd):72 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el dispositivo puede disipar como calor sin exceder sus límites térmicos.
• Corriente Directa de Pico (IFP):80 mA. Esta es la corriente directa instantánea máxima permitida, típicamente especificada en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para evitar el sobrecalentamiento.
• Corriente Directa en CC (IF):30 mA. Esta es la corriente directa continua máxima que se puede aplicar al LED en condiciones de estado estable.
• Voltaje Inverso (VR):5 V. Aplicar un voltaje que exceda este valor en dirección inversa puede causar ruptura y dañar la unión del LED.
• Rango de Temperatura de Operación:-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente en el que se garantiza que el dispositivo opere dentro de sus parámetros especificados.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +100°C. El rango de temperatura para un almacenamiento seguro cuando el dispositivo no está energizado.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a Ta=25°C y una corriente de prueba (IF) de 20 mA, a menos que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 140 mcd hasta un máximo típico de 450 mcd. Esto mide el brillo percibido del LED por el ojo humano, utilizando un filtro que se aproxima a la curva de respuesta fotópica CIE.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):120 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor medido en el eje central (0°). Un ángulo de 120° indica un patrón de visión amplio.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λP):611 nm. Esta es la longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida del LED es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Varía de 600 nm a 612 nm. Se deriva del diagrama de cromaticidad CIE y representa la longitud de onda única que mejor describe el color percibido de la luz. Es el parámetro clave para la especificación del color.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):17 nm. Este es el ancho del espectro de emisión a la mitad de su potencia máxima (Ancho Total a Media Altura - FWHM). Un valor de 17nm es típico para un LED naranja AlInGaP, indicando un color relativamente puro.
• Voltaje Directo (VF):Varía de 1.8 V a 2.4 V a IF=20mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando está conduciendo corriente.
• Corriente Inversa (IR):Máximo de 10 μA a VR=5V. Esta es la pequeña corriente de fuga que fluye cuando se aplica el voltaje inverso especificado.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción, los LED se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de color y rendimiento eléctrico.

3.1 Clasificación por Voltaje Directo (Unidad: V @20mA)

Los LED se categorizan por su caída de voltaje directo:
Código de Lote D2: 1.8V (Mín) a 2.0V (Máx)
Código de Lote D3: 2.0V (Mín) a 2.2V (Máx)
Código de Lote D4: 2.2V (Mín) a 2.4V (Máx)
La tolerancia en cada lote es de +/-0.1V.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (Unidad: mcd @20mA)

Los LED se clasifican por su salida de brillo:
Código de Lote R2: 140.0 a 180.0 mcd
Código de Lote S1: 180.0 a 224.0 mcd
Código de Lote S2: 224.0 a 280.0 mcd
Código de Lote T1: 280.0 a 355.0 mcd
Código de Lote T2: 355.0 a 450.0 mcd
La tolerancia en cada lote es de +/-11%.

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante (Unidad: nm @20mA)

Los LED se clasifican por su color preciso (longitud de onda dominante):
Código de Lote P: 600.0 a 603.0 nm
Código de Lote Q: 603.0 a 606.0 nm
Código de Lote R: 606.0 a 609.0 nm
Código de Lote S: 609.0 a 612.0 nm
La tolerancia para cada lote es de +/- 1nm.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas características típicas que son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo en diferentes condiciones. Si bien los gráficos específicos no se reproducen en el texto, sus implicaciones se analizan a continuación.

4.1 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V)

La curva I-V para un LED es exponencial. Para el rango de voltaje directo especificado de 1.8V a 2.4V a 20mA, los diseñadores pueden esperar que el punto de operación caiga dentro de esta ventana. La curva ayuda a seleccionar resistencias limitadoras de corriente apropiadas y a comprender los requisitos de voltaje del circuito de accionamiento.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

Esta curva típicamente muestra que la intensidad luminosa aumenta con la corriente directa, pero no necesariamente de forma lineal, especialmente cuando la corriente se acerca al límite máximo. Es crucial para determinar la corriente de accionamiento necesaria para lograr un nivel de brillo deseado.

4.3 Características de Temperatura

El rendimiento del LED depende de la temperatura. Típicamente, el voltaje directo disminuye al aumentar la temperatura de la unión, mientras que la intensidad luminosa también disminuye. Comprender estas curvas es vital para aplicaciones que operan en todo el rango de -40°C a +85°C para garantizar un rendimiento consistente.

4.4 Distribución Espectral

La curva de salida espectral muestra la intensidad de la luz emitida a través de diferentes longitudes de onda, centrada alrededor de la longitud de onda pico de 611nm con un ancho medio de 17nm. Esto define la pureza del color de la luz naranja.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Encapsulado del Dispositivo

El LED se suministra en un encapsulado SMD estándar. La hoja de datos incluye un dibujo dimensional detallado con todas las medidas críticas en milímetros (y pulgadas). Las dimensiones clave incluyen la longitud, anchura y altura del cuerpo, el espaciado de los terminales y las recomendaciones de las almohadillas (pads). Las tolerancias son típicamente ±0.2mm a menos que se especifique lo contrario. Esta información es crítica para el diseño del patrón de soldadura en el PCB.

5.2 Identificación de Polaridad

Los LED SMD deben orientarse correctamente en el PCB. El dibujo de la hoja de datos indica los terminales del cátodo (negativo) y ánodo (positivo), a menudo a través de una marca en el cuerpo del encapsulado o una característica asimétrica.

5.3 Empaquetado en Cinta y Carrete

Para el ensamblaje automatizado, los LED se suministran en cinta portadora embutida y carretes.
Dimensiones de la Cinta:Se proporcionan el ancho de la cinta, las dimensiones de los bolsillos y las especificaciones de la cinta de cubierta para garantizar la compatibilidad con los alimentadores.
Especificaciones del Carrete:Los LED se empaquetan en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Cada carrete contiene 2000 piezas. La cantidad mínima de empaque para piezas restantes es de 500 piezas. El empaquetado cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481. Las notas especifican que los bolsillos vacíos están sellados y se permite un máximo de dos componentes faltantes consecutivos.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo Infrarrojo

El dispositivo es compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo. Se proporciona un perfil sugerido conforme a J-STD-020B para soldadura sin plomo. Los parámetros clave de este perfil incluyen:
Precalentamiento:150-200°C.
Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos.
Temperatura Pico:Máximo 260°C.
Tiempo por Encima del Líquido:Crítico para la formación adecuada de la junta de soldadura (tiempo específico referenciado de la curva de perfil en la página 3).
El perfil es un objetivo genérico; los perfiles finales a nivel de placa deben caracterizarse en función del diseño específico del PCB, la pasta de soldar y el horno utilizado.

6.2 Soldadura Manual (Soldador de Estaño)

Si es necesaria la soldadura manual, se aplican los siguientes límites:
Temperatura del Soldador:Máximo 300°C.
Tiempo de Soldadura:Máximo 3 segundos por junta.
La soldadura manual debe realizarse solo una vez para evitar estrés térmico.

6.3 Limpieza

Si se requiere limpieza después de la soldadura, solo deben usarse solventes especificados. Se recomienda sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Productos químicos no especificados pueden dañar el encapsulado.

6.4 Condiciones de Almacenamiento

El almacenamiento adecuado es esencial para mantener la soldabilidad, especialmente para componentes sensibles a la humedad.
Paquete Sellado:Almacenar a ≤30°C y ≤70% de Humedad Relativa (HR). La vida útil es de un año cuando se almacena en la bolsa antihumedad original con desecante.
Paquete Abierto:Para componentes retirados de su bolsa sellada, el ambiente de almacenamiento no debe exceder los 30°C y el 60% de HR. Se recomienda completar la soldadura por reflujo infrarrojo dentro de las 168 horas (7 días) posteriores a la exposición. Para un almacenamiento más prolongado, los componentes deben mantenerse en un recipiente sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno. Los componentes expuestos por más de 168 horas deben hornearse a aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas antes del ensamblaje para eliminar la humedad absorbida y prevenir el \"efecto palomita\" (popcorning) durante el reflujo.

7. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Los LED son dispositivos accionados por corriente. El método de accionamiento más común es usar una resistencia limitadora de corriente en serie. El valor de la resistencia (R) se calcula usando la Ley de Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, donde Vcc es el voltaje de alimentación, VF es el voltaje directo del LED (usar el valor máximo del lote o la hoja de datos para confiabilidad), e IF es la corriente directa deseada (ej., 20mA). Para múltiples LED, conectarlos en serie garantiza una corriente idéntica a través de cada uno, promoviendo un brillo uniforme. No se recomienda la conexión en paralelo sin resistencias individuales, ya que ligeras variaciones en VF pueden causar un desequilibrio significativo de corriente.

7.2 Diseño de Almohadillas en PCB (Patrón de Soldadura)

La hoja de datos proporciona un diseño de almohadilla recomendado para soldadura por reflujo infrarrojo o de fase de vapor. Seguir esta recomendación es crucial para lograr juntas de soldadura confiables, una alineación adecuada y minimizar el efecto \"lápida\" (tombstoning). El diseño de la almohadilla tiene en cuenta la masa térmica y el volumen de soldadura.

7.3 Gestión Térmica

Si bien la disipación de potencia es relativamente baja (72mW máx.), un diseño térmico adecuado en el PCB puede ayudar a mantener temperaturas de unión más bajas, lo que mejora la eficiencia luminosa y la confiabilidad a largo plazo. Esto puede implicar el uso de vías térmicas o asegurar un área de cobre adecuada conectada a las almohadillas del LED.

7.4 Alcance de la Aplicación y Precauciones

El LED está destinado a su uso en equipos electrónicos ordinarios como equipos de oficina, dispositivos de comunicación y electrodomésticos. Para aplicaciones que requieren una confiabilidad excepcional donde una falla podría poner en peligro la vida o la salud (ej., aviación, sistemas médicos, dispositivos de seguridad), es necesaria una consulta y calificación específica antes de su uso.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Este LED naranja AlInGaP ofrece ventajas específicas. En comparación con tecnologías más antiguas, AlInGaP proporciona una mayor eficiencia y una mejor estabilidad del color a lo largo del tiempo y la temperatura. El ángulo de visión de 120 grados es notablemente amplio para un LED indicador SMD, proporcionando una buena visibilidad desde posiciones fuera del eje. Su compatibilidad con perfiles de reflujo IR estándar para soldadura sin plomo lo convierte en una opción moderna y ecológica adecuada para líneas de fabricación contemporáneas. La estructura integral de clasificación (binning) permite una selección precisa basada en las necesidades de color y brillo, lo cual es crítico para aplicaciones que requieren consistencia visual en múltiples indicadores.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿A qué corriente debo accionar este LED?
R: La condición de prueba típica es 20mA, y la corriente continua máxima es 30mA. Para uso indicador general y buena longevidad, accionar a 20mA es estándar. Siempre use una resistencia limitadora de corriente en serie.

P: ¿Cómo interpreto el valor de intensidad luminosa?
R: La intensidad luminosa (mcd) es una medida del brillo en una dirección específica. El rango de 140-450 mcd a 20mA, combinado con el ángulo de visión de 120°, significa que aparecerá brillante cuando se vea en el eje y seguirá siendo visible en un área amplia.

P: ¿Puedo usar este LED en exteriores?
R: El rango de temperatura de operación de -40°C a +85°C sugiere que puede soportar una amplia gama de condiciones ambientales. Sin embargo, el encapsulado no está específicamente clasificado para ser impermeable o resistente a los rayos UV. Para uso en exteriores, sería necesaria protección ambiental adicional (revestimiento conformado, carcasas).

P: ¿Por qué es tan importante la condición de almacenamiento?
R: Los encapsulados SMD pueden absorber humedad del aire. Si un componente húmedo se somete a las altas temperaturas de la soldadura por reflujo, la vaporización rápida de la humedad puede causar deslaminación interna o agrietamiento (\"efecto palomita\"), lo que lleva a una falla. Adherirse a las pautas de almacenamiento y horneado previene esto.

10. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseñar un panel de indicadores de estado para un router de red.
El panel requiere múltiples LED naranjas para indicar diferentes estados de enlace y actividad. El color y el brillo uniformes son importantes para la experiencia del usuario.
Pasos de Diseño:
1. Selección de Clasificación (Binning):Especifique lotes para longitud de onda dominante (ej., Lote R: 606-609nm) e intensidad luminosa (ej., Lote T1: 280-355 mcd) para garantizar que todos los LED en el panel se vean idénticos.
2. Diseño del Circuito:La fuente de alimentación lógica del router es de 3.3V. Usando el VF máximo de 2.4V (del Lote D4) y un IF objetivo de 20mA, calcule la resistencia en serie: R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 Ohmios. Se usaría una resistencia estándar de 47 ohmios.
3. Diseño del PCB:Utilice las dimensiones de almohadilla recomendadas de la hoja de datos. Coloque los LED con suficiente espaciado para el amplio ángulo de visión de 120° para evitar diafonía óptica.
4. Ensamblaje:Asegúrese de que la fábrica siga el perfil de reflujo J-STD-020B proporcionado. Verifique que los componentes de carretes abiertos se utilicen dentro de las 168 horas o se horneen adecuadamente.
5. Resultado:Un panel con indicadores naranjas consistentemente brillantes y de color uniforme que son claramente visibles desde una amplia gama de ángulos.

11. Introducción al Principio de Operación

Los diodos emisores de luz son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones del material tipo n se recombinan con los huecos del material tipo p en la región activa. Esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor utilizado. En este dispositivo, el semiconductor compuesto AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) tiene una banda prohibida que corresponde a la luz naranja, con una longitud de onda dominante en el rango de 600-612 nm. La lente de epoxi transparente encapsula el dado semiconductor, proporciona protección mecánica y da forma a la salida de luz para lograr el ángulo de visión especificado de 120 grados.

12. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de la tecnología LED continúa enfocándose en varias áreas clave relevantes para LED indicadores como este. Las mejoras de eficiencia (más salida de luz por unidad de entrada eléctrica) son una tendencia continua, lo que potencialmente permite un brillo similar con corrientes de accionamiento más bajas, lo que reduce el consumo de energía y la generación de calor. Los avances en materiales de encapsulado apuntan a mejorar la confiabilidad a largo plazo y la estabilidad del color en condiciones de alta temperatura y alta humedad. También hay una tendencia hacia una mayor miniaturización de los encapsulados manteniendo o mejorando el rendimiento óptico. Además, la integración de electrónica de accionamiento o funciones de control (como regulación de corriente incorporada o atenuación PWM) directamente en el encapsulado del LED es un área de desarrollo para aplicaciones indicadoras más avanzadas, simplificando el diseño del circuito para el usuario final.