Hoja de Datos de LED SMD de Montaje Inverso - Color Naranja - Corriente Directa de 5mA - Voltaje Directo de 2.3V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un Diodo Emisor de Luz (LED) de Montaje Superficial (SMD) de alto brillo y montaje inverso. El dispositivo utiliza un chip semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP), conocido por su alta eficiencia luminosa y excelente pureza de color, especialmente en el espectro del naranja al rojo. Su aplicación principal es como luz indicadora compacta y fiable en diversos ensamblajes electrónicos donde el espacio es limitado y la configuración de montaje inverso es ventajosa por razones de diseño o estética.

Las ventajas principales de este componente incluyen su conformidad con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), lo que lo convierte en una opción respetuosa con el medio ambiente. Se suministra en cinta estándar de 8 mm enrollada en carretes de 7 pulgadas, garantizando compatibilidad con equipos automáticos de colocación de alta velocidad. Además, el dispositivo está diseñado para soportar los procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) comúnmente utilizados en la fabricación electrónica moderna, facilitando su integración en ensamblajes de placas de circuito impreso (PCB).

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los límites absolutos máximos definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estos valores no deben superarse bajo ninguna condición de operación.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar como calor sin degradar su rendimiento o fiabilidad.
• Corriente Directa de Pico (I_F(pico)):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 de la unión semiconductor.
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA DC. Esta es la corriente en estado estacionario máxima que se puede aplicar de forma continua.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Aplicar un voltaje inverso superior a este valor puede causar ruptura y fallo del LED.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:-30°C a +85°C (operación), -40°C a +85°C (almacenamiento). Estos rangos aseguran la integridad mecánica y eléctrica del LED.
• Temperatura de Soldadura:Soporta 260°C durante 10 segundos, cumpliendo con perfiles de soldadura sin plomo (Pb-free).

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros 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 indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (I_V):Varía desde un mínimo de 11.2 milicandelas (mcd) hasta un máximo de 71.0 mcd. El valor real para una unidad específica depende de su código de clasificación asignado (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados. Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad medida en el eje central (0°). Un ángulo de visión amplio como este es típico para LEDs con lente transparente, proporcionando un patrón de luz amplio y difuso adecuado para aplicaciones indicadoras.
• Longitud de Onda de Pico (λ_P):Típicamente 611 nanómetros (nm). Esta es la longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida es mayor.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Típicamente 605 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que define el color de la luz, derivada del diagrama de cromaticidad CIE. Es el parámetro clave para la especificación del color.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):Típicamente 17 nm. Este es el ancho total a media altura (FWHM) del espectro de emisión, indicando la pureza del color. Un ancho de banda más pequeño indica una fuente de luz más monocromática.
• Voltaje Directo (V_F):Varía de 1.9V (mín.) a 2.3V (máx.) a 5 mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando conduce corriente. Los diseñadores deben asegurarse de que el circuito de excitación pueda proporcionar voltaje suficiente.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10 µA a un voltaje inverso de 5V. Esta es la pequeña corriente de fuga que fluye cuando el LED está polarizado inversamente dentro de su límite seguro.
• Capacitancia (C):Típicamente 40 pF medido a 0V de polarización y 1 MHz. Esta capacitancia parásita puede ser una consideración en aplicaciones de conmutación de alta frecuencia.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para gestionar las variaciones naturales del proceso de fabricación de semiconductores, los LEDs se clasifican en lotes de rendimiento (bins). Esto asegura consistencia dentro de un lote de producción. Para este producto, la clasificación se basa principalmente en la intensidad luminosa.

La lista de códigos de clasificación define cuatro grupos distintos:

• Bin L:Intensidad luminosa de 11.2 mcd a 18.0 mcd.
• Bin M:Intensidad luminosa de 18.0 mcd a 28.0 mcd.
• Bin N:Intensidad luminosa de 28.0 mcd a 45.0 mcd.
• Bin P:Intensidad luminosa de 45.0 mcd a 71.0 mcd.

Se aplica una tolerancia de +/-15% a los valores de intensidad dentro de cada bin. Los diseñadores deben seleccionar el bin apropiado según el brillo requerido para su aplicación, entendiendo que las unidades de un bin superior (ej., P) serán más brillantes que las de un bin inferior (ej., L) cuando se exciten bajo las mismas condiciones.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque en la hoja de datos se hace referencia a curvas gráficas específicas (ej., Figura 1 para distribución espectral, Figura 5 para ángulo de visión), los datos textuales permiten analizar relaciones clave.

Corriente Directa vs. Intensidad Luminosa:La intensidad luminosa se especifica a I_F= 5mA. Generalmente, para LEDs AlInGaP, la intensidad luminosa aumenta de forma super-lineal con la corriente a niveles bajos y luego tiende a saturarse a corrientes más altas debido a la caída térmica y de eficiencia. Operar significativamente por encima de la corriente de prueba puede producir una salida mayor, pero debe gestionarse cuidadosamente dentro de los límites absolutos máximos de corriente y disipación de potencia.

Corriente Directa vs. Voltaje Directo:El rango de V_Fse da a 5mA. El voltaje directo tiene un coeficiente de temperatura negativo, lo que significa que disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. También aumenta logarítmicamente con la corriente.

Dependencia de la Temperatura:La salida luminosa de los LEDs disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esta característica es crucial para aplicaciones donde el LED puede operar en temperaturas ambientales elevadas o donde el autocalentamiento debido a corrientes de excitación altas es significativo. El rango de temperatura de operación especificado de -30°C a +85°C define el entorno en el que el LED funcionará dentro de sus especificaciones publicadas.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El dispositivo se ajusta a un contorno de encapsulado estándar EIA (Alianza de Industrias Electrónicas). Al ser de tipo de montaje inverso, el LED está diseñado para montarse en el lado opuesto de la PCB desde donde se ve la luz, emitiendo esta a través de un orificio o apertura en la placa. Esto crea una apariencia lisa y al ras en el lado orientado al usuario.

En los dibujos de la hoja de datos se proporcionan las dimensiones detalladas del encapsulado, incluyendo largo, ancho, alto del cuerpo y posiciones de los terminales. Estas medidas críticas son necesarias para diseñar la huella en la PCB, incluyendo el recorte para la lente y el diseño de las almohadillas de soldadura.

Identificación de Polaridad:El cátodo suele estar marcado, a menudo por una muesca, un punto verde o una longitud/forma diferente del terminal. Debe observarse la polaridad correcta durante el montaje, ya que aplicar un voltaje inverso superior a 5V puede dañar el dispositivo.

Dimensiones Sugeridas de las Almohadillas de Soldadura:La hoja de datos incluye un patrón de soldadura recomendado (geometría de la almohadilla) para el diseño de PCB. Seguir estas recomendaciones promueve la formación fiable de las juntas de soldadura durante el reflujo, una alineación adecuada y una buena resistencia mecánica.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de reflujo infrarrojo (IR) sugerido para procesos de soldadura sin plomo (Pb-free). Los parámetros clave de este perfil incluyen:

• Zona de Precalentamiento:Calentamiento hasta 150-200°C.
• Tiempo de Remojo/Precalentamiento:Máximo 120 segundos para permitir la estabilización de la temperatura en toda la PCB.
• Temperatura de Pico:Máximo 260°C. El LED está clasificado para soportar esta temperatura durante un máximo de 10 segundos.
• Tiempo por Encima del Líquidus (TAL):El tiempo durante el cual la soldadura está fundida debe controlarse para asegurar la formación adecuada de la junta sin someter al LED a un estrés térmico excesivo.

El perfil se basa en estándares JEDEC, asegurando compatibilidad con líneas de montaje estándar de tecnología de montaje superficial (SMT). Es fundamental caracterizar el perfil específico para un diseño de PCB dado, considerando el grosor de la placa, la densidad de componentes y el tipo de pasta de soldar.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, se debe tener extremo cuidado:

• La temperatura del soldador no debe exceder los 300°C.
• El tiempo de soldadura debe limitarse a un máximo de 3 segundos por terminal.
• Esto debe realizarse solo una vez para evitar daños térmicos al encapsulado plástico y a los hilos de unión internos.

6.3 Limpieza

Solo deben usarse agentes de limpieza especificados. Los disolventes recomendados incluyen alcohol etílico o alcohol isopropílico (IPA). El LED debe sumergirse a temperatura ambiente normal durante menos de un minuto. Productos químicos agresivos o no especificados pueden dañar la lente de epoxi y el material del encapsulado, provocando decoloración, agrietamiento o delaminación.

6.4 Almacenamiento y Manipulación

• Precauciones contra Descargas Electroestáticas (ESD):Los LEDs son sensibles a la electricidad estática. Son obligatorios controles ESD adecuados, incluyendo el uso de pulseras antiestáticas conectadas a tierra, alfombrillas antiestáticas y contenedores conductores.
• Sensibilidad a la Humedad:El encapsulado tiene un Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL). Para dispositivos extraídos de su embalaje original a prueba de humedad (con desecante), se recomienda completar la soldadura por reflujo IR dentro de las 672 horas (28 días) bajo condiciones de almacenamiento que no excedan los 30°C y el 60% de humedad relativa. Si se supera este plazo, se requiere un secado a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" (agrietamiento del encapsulado) durante el reflujo.

7. Información de Embalaje y Pedido

El producto se suministra en formato de cinta y carrete compatible con equipos de montaje automático.

• Ancho de la Cinta:8 mm.
• Diámetro del Carrete:7 pulgadas.
• Cantidad por Carrete:3000 unidades.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):500 unidades para cantidades restantes.
• Estándares de Empaquetado:Cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481. Los compartimentos de la cinta están sellados con una cinta de cubierta superior. El número máximo permitido de compartimentos vacíos consecutivos (componentes faltantes) es de dos.

El número de parteLTST-C230KFKT-5Aidentifica de forma única esta variante específica: montaje inverso, lente transparente, chip AlInGaP, color naranja.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

Aplicaciones Típicas:Este LED es adecuado para fines indicadores generales en electrónica de consumo, equipos de oficina, dispositivos de comunicación y electrodomésticos. Su diseño de montaje inverso es ideal para paneles frontales, interfaces de control y pantallas de estado donde se desea un aspecto limpio basado en aperturas.

Limitación de Corriente:Casi siempre se requiere una resistencia limitadora de corriente externa cuando se excita un LED desde una fuente de voltaje. El valor de la resistencia (R) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_fuente- V_F) / I_F. Utilice el V_Fmáximo de la hoja de datos (2.3V) para asegurar una excitación de corriente suficiente en todas las condiciones. Por ejemplo, para excitar el LED a 5mA desde una fuente de 5V: R = (5V - 2.3V) / 0.005A = 540 Ohmios. Una resistencia estándar de 560 Ohmios sería una elección segura.

Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, la operación continua a corrientes altas (ej., cerca del máximo de 30mA) en una temperatura ambiente elevada puede aumentar la temperatura de la unión. Esto reduce la salida de luz y puede afectar la fiabilidad a largo plazo. Asegure un área de cobre de PCB adecuada o vías térmicas alrededor de las almohadillas de soldadura para ayudar a disipar el calor, especialmente en diseños que usan múltiples LEDs o que los excitan fuertemente.

Diseño Óptico:El ángulo de visión de 130 grados proporciona una dispersión amplia. Para aplicaciones que requieren un haz más enfocado, serían necesarias ópticas secundarias (como una lente montada sobre la apertura de la PCB). La lente transparente no difunde la luz internamente, por lo que el patrón de luz estará definido por la geometría del chip y la lente primaria del encapsulado.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La característica diferenciadora clave de este componente es su configuración demontaje inverso. En comparación con los LEDs SMD emisores superiores estándar, este diseño permite que la propia PCB actúe como guía de luz y marco, ofreciendo una estética única y potencialmente ahorrando espacio vertical detrás del panel.

El uso de la tecnología de semiconductorAlInGaPes otra ventaja significativa para colores naranja/rojo. Los LEDs AlInGaP generalmente ofrecen una mayor eficacia luminosa y mejor estabilidad térmica en comparación con tecnologías más antiguas como el Fosfuro de Arsénico de Galio (GaAsP). Esto resulta en una salida de color más brillante y consistente durante la vida útil del dispositivo y en su rango de temperatura de operación.

Su compatibilidad con elreflujo IRestándar y lacolocación automáticalo hace tan fácil de montar como cualquier otro componente SMD, minimizando la complejidad de producción a pesar de su estilo de montaje especializado.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Qué significa "montaje inverso"?

R: Un LED de montaje inverso está diseñado para instalarse en el lado de la PCB opuesto al lado de visión. La luz emite a través de un orificio en la PCB, permitiendo que el cuerpo del LED quede oculto detrás del panel para una apariencia integrada.

P: ¿Puedo excitar este LED sin una resistencia limitadora de corriente?

R: No. Conectar un LED directamente a una fuente de voltaje que exceda su voltaje directo causará un flujo de corriente excesivo, destruyendo rápidamente el dispositivo. Siempre use una resistencia en serie o un excitador de corriente constante.

P: La intensidad luminosa tiene un rango amplio (11.2 a 71.0 mcd). ¿Cómo sé lo que obtendré?

R: La intensidad específica está determinada por el código de clasificación (L, M, N, P). Debe especificar el bin requerido al realizar el pedido. Si no se solicita un bin específico, puede recibir unidades de cualquier bin dentro del rango del producto.

P: ¿Es este LED adecuado para uso exterior?

R: El rango de temperatura de operación es de -30°C a +85°C, lo que cubre muchos entornos. Sin embargo, la hoja de datos no especifica un grado de Protección de Ingreso (IP) contra polvo y agua. Para uso exterior, sería necesario un sellado adicional (revestimiento conformado, juntas) para proteger el LED y sus juntas de soldadura de la humedad y los contaminantes.

P: ¿Cómo identifico el ánodo y el cátodo?

R: Consulte el diagrama de marcas del encapsulado en la hoja de datos. Típicamente, el cátodo está marcado. En caso de duda, use un multímetro en modo de prueba de diodos; el LED se encenderá débilmente cuando esté polarizado directamente (cable positivo en el ánodo, negativo en el cátodo).

11. Ejemplo Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un indicador de estado para un router de red. El indicador debe ser un pequeño punto naranja en el panel frontal, al ras de la superficie.

1. Diseño de la PCB:En el lado de los componentes (inferior) de la PCB, diseñe la huella utilizando las dimensiones sugeridas de las almohadillas de soldadura de la hoja de datos. En el lado superior (orientado al usuario), cree una pequeña apertura (orificio) en la máscara de soldadura y cualquier superposición, alineada con la posición de la lente del LED. El diámetro del orificio debe ser ligeramente mayor que la lente para evitar bloquear la luz.
2. Diseño del Circuito:El microcontrolador del router opera a 3.3V. Para excitar el LED a un valor conservador de 5mA, calcule la resistencia en serie: R = (3.3V - 2.3V) / 0.005A = 200 Ohmios. Use una resistencia estándar de 200 Ohmios o 220 Ohmios colocada en serie en la misma capa de la PCB que el LED.
3. Montaje:La PCB se ensambla utilizando un proceso estándar de reflujo sin plomo. El LED se coloca automáticamente desde la cinta y carrete sobre las almohadillas del lado inferior. Durante el reflujo, se suelda en su lugar.
4. Ensamblaje Final:La PCB se instala en el chasis del router. El panel frontal tiene una pequeña ventana alineada con la apertura de la PCB. Cuando se energiza, la luz naranja brilla a través de la apertura y la ventana del panel frontal, creando un indicador limpio y moderno.

12. Principio de la Tecnología

Los Diodos Emisores de Luz son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de un proceso llamado electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa. Cuando estos portadores de carga se recombinan, se 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 la región activa.

Este LED en particular utiliza un semiconductor compuesto deFosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP). Al controlar con precisión las proporciones de aluminio, indio, galio y fósforo durante el crecimiento del cristal, los ingenieros pueden ajustar la banda prohibida para producir luz en el espectro amarillo, naranja y rojo con alta eficiencia. El sistema de material AlInGaP es conocido por su alta eficiencia cuántica interna y buen rendimiento a temperaturas elevadas en comparación con materiales alternativos para estos colores.

13. Tendencias de la Industria

La industria LED continúa evolucionando hacia una mayor eficiencia, factores de forma más pequeños y una mayor integración. Para LEDs indicadores como este, las tendencias incluyen:

• Miniaturización:Desarrollo de tamaños de encapsulado aún más pequeños (ej., 0402, 0201 métricos) para ahorrar espacio en la PCB en dispositivos cada vez más compactos.
• Mayor Brillo a Corrientes Más Bajas:Las mejoras en el diseño y materiales del chip permiten un brillo suficiente con corrientes de excitación muy bajas (ej., 1-2 mA), reduciendo el consumo total de energía del sistema, lo cual es crítico para dispositivos IoT alimentados por batería.
• Mejor Consistencia de Color:Especificaciones de clasificación más estrictas y controles de fabricación avanzados conducen a menos variación en el color y el brillo dentro de un lote de producción, importante para aplicaciones que usan múltiples LEDs (ej., barras de luz, arreglos).
• Fiabilidad Mejorada:Mejoras continuas en los materiales del encapsulado (epoxi, silicona) para soportar mejor temperaturas de reflujo más altas, condiciones ambientales más severas y proporcionar una vida operativa más larga.
• Soluciones Integradas:Crecimiento de LEDs con resistencias integradas o circuitos integrados excitadores, simplificando el diseño del circuito al reducir el número de componentes externos.

La configuración de montaje inverso en sí es parte de una tendencia más amplia hacia soluciones de iluminación más integradas estéticamente y mecánicamente robustas en la electrónica de consumo e industrial.