Hoja de Datos Técnica del LED Chip de Montaje Inverso LTST-C230KSKT - Amarillo - 20mA - 2.4V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED Chip de alto brillo y montaje inverso que utiliza tecnología AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio). El dispositivo está diseñado para aplicaciones de montaje superficial y cuenta con una lente transparente que emite luz amarilla. Se suministra en cinta de 8mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, siendo totalmente compatible con sistemas automáticos de montaje pick-and-place y procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR). El producto cumple con la directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), clasificándolo como un producto ecológico.

1.1 Características Principales y Mercado Objetivo

Las características principales de este LED incluyen su diseño de montaje inverso, que puede ser ventajoso para configuraciones ópticas o mecánicas específicas, y el uso de un chip AlInGaP de ultra alto brillo, conocido por su alta eficiencia y estabilidad. El encapsulado cumple con los estándares EIA (Alianza de Industrias Electrónicas), garantizando una amplia compatibilidad. Sus características de conducción compatibles con circuitos integrados (I.C.) lo hacen adecuado para la conexión directa con salidas de microcontroladores o circuitos drivers. Este LED está dirigido a aplicaciones en electrónica de consumo, indicadores industriales, iluminación interior automotriz y retroiluminación general donde se requiere un montaje automatizado y fiable.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

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

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar como calor.
• Corriente Directa de Pico (I_F(PEAK)):80 mA. Esto solo es permisible bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para evitar sobrecalentamiento.
• Corriente Directa en CC (I_F):30 mA. Esta es la corriente continua máxima recomendada para una operación confiable a largo plazo.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-55°C a +85°C. El dispositivo está clasificado para operar y almacenarse en este amplio rango de temperatura industrial.
• Condición de Soldadura Infrarroja:Resiste una temperatura pico de 260°C durante 10 segundos, cumpliendo con perfiles de soldadura por reflujo sin plomo (Pb-free).

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a Ta=25°C e I_F=20mA, a menos que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (I_V):18.0 - 60.0 mcd (milicandelas). La intensidad real se clasifica por bins (ver Sección 3). La medición sigue la curva de respuesta del ojo CIE.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados. Este amplio ángulo de visión indica un patrón de emisión de luz difuso y no enfocado, adecuado para iluminación de área.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):588 nm. Esta es la longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):587 nm. Derivada del diagrama de cromaticidad CIE, esta longitud de onda única representa mejor el color percibido (amarillo) del LED.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):15 nm. Este estrecho ancho de banda es característico de los LEDs AlInGaP, proporcionando una alta pureza de color saturado.
• Voltaje Directo (V_F):2.0V (Mín), 2.4V (Típ) a 20mA. Este parámetro es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (Máx) a V_R=5V.
• Capacitancia (C):40 pF (Típ) a V_F=0V, f=1MHz. Relevante para aplicaciones de conmutación de alta velocidad.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La intensidad luminosa de los LEDs se clasifica en bins para garantizar consistencia. El código de bin define un rango mínimo y máximo de intensidad medido a 20mA. La tolerancia dentro de cada bin es de +/-15%.

• Bin M:18.0 - 28.0 mcd
• Bin N:28.0 - 45.0 mcd
• Bin P:45.0 - 71.0 mcd
• Bin Q:71.0 - 112.0 mcd
• Bin R:112.0 - 180.0 mcd

Este sistema permite a los diseñadores seleccionar LEDs con el nivel de brillo requerido para su aplicación, asegurando uniformidad visual en arreglos con múltiples LEDs.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien se hace referencia a gráficos específicos en la hoja de datos (ej., Fig.1, Fig.5), las curvas típicas para estos LEDs incluirían:

• Curva I-V (Corriente-Voltaje):Muestra la relación exponencial entre el voltaje directo y la corriente. El voltaje de rodilla está alrededor de 2.0-2.4V.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:La intensidad aumenta aproximadamente de forma lineal con la corriente hasta la corriente máxima nominal.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:La intensidad típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente debido a la reducción de la eficiencia cuántica y al aumento de la recombinación no radiativa.
• Distribución Espectral:Un gráfico que muestra la salida de luz versus longitud de onda, con un pico en 588nm y un ancho medio de 15nm.
• Patrón del Ángulo de Visión:Un diagrama polar que ilustra el ángulo de visión total de 130 grados, donde la intensidad cae a la mitad de su valor en el eje.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

El LED viene en un encapsulado SMD estándar. La hoja de datos incluye dibujos detallados con dimensiones (en mm) del componente en sí. Las notas mecánicas clave incluyen:

• La tolerancia en la mayoría de las dimensiones es de ±0.10mm.
• El encapsulado está diseñado para montaje inverso.
• Se proporcionan las dimensiones sugeridas para las almohadillas de soldadura para garantizar una unión confiable y una alineación adecuada durante el reflujo.
• La polaridad está indicada en el dispositivo, lo cual es crítico para una instalación correcta.

5.1 Empaquetado en Cinta y Carrete

Los LEDs se suministran en cinta portadora de 8mm sellada con una cinta de cubierta superior, enrollada en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro.

• Cantidad por Carrete:3000 piezas.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):500 piezas para cantidades restantes.
• Estándares de Empaquetado:Cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481.
• Componentes Faltantes:Se permite un máximo de dos bolsillos vacíos consecutivos por estándar de carrete.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de reflujo IR sugerido para procesos sin plomo. Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento:150-200°C.
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos.
• Temperatura Pico:Máximo 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquidus (en el pico):Máximo 10 segundos. El LED no debe someterse al reflujo más de dos veces.

El perfil se basa en estándares JEDEC. Los diseñadores deben caracterizar su proceso específico de ensamblaje de PCB, considerando el diseño de la placa, la pasta de soldar y las características del horno.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual:

• Temperatura del Cautín:Máximo 300°C.
• Tiempo de Soldadura:Máximo 3 segundos por terminal.
• Limitar a un solo ciclo de soldadura.

6.3 Limpieza

Si se requiere limpieza después de la soldadura:

• Usar solo los solventes especificados: alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura normal.
• El tiempo de inmersión debe ser menor a un minuto.
• Productos químicos no especificados pueden dañar el encapsulado del LED.

6.4 Condiciones de Almacenamiento

• Paquete Sellado (con desecante):Almacenar a ≤30°C y ≤90% HR. Usar dentro de un año.
• Paquete Abierto:Almacenar a ≤30°C y ≤60% HR. Para componentes retirados del embalaje a prueba de humedad, se recomienda completar el reflujo IR dentro de las 672 horas (28 días, MSL 2a).
• Almacenamiento Extendido (fuera de la bolsa):Almacenar en un contenedor sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno. Si se almacena por >672 horas, hornear a 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita de maíz" durante el reflujo.

7. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Indicadores de Estado:En electrónica de consumo, electrodomésticos y equipos de red.
• Retroiluminación:Para teclas en teclados, interruptores de membrana o paneles LCD pequeños.
• Iluminación Interior Automotriz:Para iconos del tablero, iluminación de interruptores o luz ambiental.
• Indicadores para Paneles Industriales:Proporcionando un estado visual claro en paneles de control.

7.2 Método de Conducción y Diseño del Circuito

Los LEDs son dispositivos operados por corriente. Para garantizar una salida de luz estable y una larga vida útil:

• Siempre usar una resistencia limitadora de corriente o un driver de corriente constante.No conectar directamente a una fuente de voltaje.
• Calcular la resistencia en serie usando: R = (V_fuente- V_F) / I_F. Usar el V_Fmáximo de la hoja de datos para un diseño conservador.
• Por ejemplo, con una fuente de 5V y apuntando a I_F=20mA: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ω. Una resistencia estándar de 130Ω o 150Ω sería adecuada.
• Para atenuación por PWM (Modulación por Ancho de Pulso), asegurar que la frecuencia sea lo suficientemente alta (>100Hz) para evitar parpadeo visible.

7.3 Precauciones contra Descargas Electroestáticas (ESD)

Los LEDs son sensibles a la ESD. Siempre seguir estas precauciones durante el manejo y montaje:

• Usar una pulsera antiestática conectada a tierra o guantes antiestáticos.
• Asegurar que todas las estaciones de trabajo, herramientas y maquinaria estén correctamente conectadas a tierra.
• Almacenar y transportar los LEDs en empaques seguros contra ESD.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs tradicionales de orificio pasante u otros tipos SMD, este dispositivo ofrece varias ventajas:

• Diseño de Montaje Inverso:Ofrece flexibilidad para el diseño óptico donde la superficie emisora de luz necesita estar más cerca del PCB o para ángulos de extracción de luz específicos.
• Tecnología AlInGaP:Proporciona mayor eficiencia y mejor estabilidad térmica en comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP, resultando en una salida de luz amarilla más brillante y consistente.
• Compatibilidad Total SMD:El empaquetado en cinta y carrete y la compatibilidad con reflujo IR permiten un ensamblaje automatizado de alta velocidad y bajo costo, reduciendo el tiempo de fabricación y el potencial de error manual.
• Amplio Ángulo de Visión:El ángulo de 130 grados proporciona una iluminación amplia y uniforme en lugar de un haz estrecho, ideal para aplicaciones de indicadores.

9. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P1: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda pico (588nm) y la longitud de onda dominante (587nm)?

R1: La longitud de onda pico es el punto físico de máxima salida espectral. La longitud de onda dominante es un valor calculado a partir de la colorimetría que mejor coincide con la percepción del color del ojo humano. A menudo están muy cerca para LEDs monocromáticos como este.

P2: ¿Puedo conducir este LED a 30mA continuamente?

R2: Sí, 30mA es la corriente directa máxima nominal en CC. Sin embargo, para una longevidad óptima y teniendo en cuenta temperaturas ambientales elevadas, se recomienda conducirlo a o por debajo de los 20mA típicos. Siempre considerar la gestión térmica en el PCB.

P3: ¿Qué significa "montaje inverso"?

R3: En un LED SMD estándar, la lente mira hacia afuera del PCB. En un diseño de montaje inverso, el LED está destinado a montarse con la lente mirandohaciael PCB. Esto a menudo requiere un orificio o apertura en el PCB para que escape la luz, permitiendo una integración óptica única.

P4: ¿Cómo interpreto el código de bin en el número de parte?

R4: El código de bin (ej., KSKT) no se detalla completamente en el extracto, pero típicamente corresponde a rangos específicos de intensidad luminosa y a veces cromaticidad. La lista de bins separada (M, N, P, Q, R) proporcionada se usa para especificar el grado de intensidad pedido. Consultar el documento completo de clasificación del fabricante para el mapeo exacto del sufijo del número de parte.

10. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un indicador de estado amarillo de baja potencia para un dispositivo portátil alimentado por un riel de microcontrolador de 3.3V.

Pasos de Diseño:

1. Selección de Corriente:Elegir una corriente de conducción de 10mA para bajo consumo manteniendo una buena visibilidad. Según las curvas típicas, la intensidad luminosa a 10mA será aproximadamente proporcional a la corriente (aprox. la mitad del valor a 20mA).
2. Cálculo de la Resistencia:Usando V_Ftípico = 2.4V y fuente = 3.3V. R = (3.3V - 2.4V) / 0.01A = 90 Ω. El valor estándar más cercano es 91 Ω.
3. Verificación de Disipación de Potencia:Potencia en el LED: P_LED= V_F* I_F= 2.4V * 0.01A = 24 mW, muy por debajo del máximo de 75 mW. Potencia en la resistencia: P_R= (0.01A)^2 * 91Ω = 9.1 mW.
4. Diseño del PCB:Seguir las dimensiones sugeridas para las almohadillas de soldadura de la hoja de datos. Asegurar que la marca de polaridad en la huella coincida con la marca del cátodo del LED. Si se usa la función de montaje inverso, diseñar una apertura adecuada en el PCB bajo la ubicación del LED.
5. ESD y Montaje:Especificar precauciones ESD en la guía de montaje. Usar los parámetros del perfil de reflujo recomendado como punto de partida para la calificación del proceso.

11. Introducción al Principio Tecnológico

El LED se basa en material semiconductor AlInGaP crecido sobre un sustrato. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones y huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan. En un material de banda prohibida directa como el AlInGaP, esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica de la luz amarilla (~587-588 nm) está determinada por la energía de la banda prohibida de la composición de la aleación AlInGaP. La lente de epoxi transparente encapsula el chip, proporcionando protección mecánica, dando forma a la salida de luz (ángulo de visión de 130 grados) y mejorando la eficiencia de extracción de luz.

12. Tendencias de la Industria

El mercado de los LEDs SMD continúa evolucionando hacia:

• Mayor Eficiencia:Más lúmenes por vatio (lm/W), reduciendo el consumo de energía para la misma salida de luz.
• Miniaturización:Tamaños de encapsulado más pequeños (ej., 0402, 0201) permitiendo mayor densidad en los PCBs.
• Mejor Consistencia de Color:Tolerancias de clasificación más estrictas tanto para intensidad como para coordenadas de cromaticidad, críticas para aplicaciones que requieren apariencia uniforme.
• Confiabilidad Mejorada:Mejor rendimiento bajo alta temperatura y humedad, extendiendo la vida operativa en entornos exigentes como el automotriz.
• Soluciones Integradas:LEDs con resistencias limitadoras de corriente incorporadas, diodos Zener para protección ESD, o incluso circuitos integrados drivers, simplificando el diseño del circuito.

Este LED AlInGaP de montaje inverso representa una solución madura y confiable dentro de esta tendencia más amplia, ofreciendo un equilibrio entre rendimiento, costo y fabricabilidad para una amplia gama de aplicaciones de indicadores.