Hoja de Datos del LED SMD de Montaje Inverso LTST-C21KGKT - Verde AlInGaP - 20mA - 2.4V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas 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) para producir luz verde. Está diseñado para procesos de montaje automatizado y cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), lo que lo convierte en un componente respetuoso con el medio ambiente adecuado para la fabricación electrónica moderna.

La aplicación principal de este LED es en retroiluminación, indicadores de estado e iluminación de paneles donde el espacio en la cara superior de una placa de circuito impreso (PCB) es limitado. Su diseño de montaje inverso permite soldarlo en el lado opuesto de la placa desde el cual se emite la luz, lo que posibilita diseños de producto innovadores y que ahorran espacio.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

El dispositivo no debe operarse más allá de estos límites para evitar daños permanentes. Los valores clave incluyen una corriente directa continua máxima (I_F) de 30 mA a una temperatura ambiente (T_a) de 25°C. La disipación de potencia está clasificada en 75 mW. Para operación pulsada, se permite una corriente directa pico de 80 mA bajo un ciclo de trabajo de 1/10 con un ancho de pulso de 0.1 ms. La tensión inversa máxima (V_R) es de 5 V. El rango de temperatura de operación y almacenamiento se especifica desde -55°C hasta +85°C.

Las condiciones de soldadura son críticas: la soldadura por ola o por reflujo infrarrojo no debe superar los 260°C durante más de 5 segundos, mientras que la soldadura por fase de vapor no debe superar los 215°C durante más de 3 minutos. Se aplica un factor de reducción lineal de 0.4 mA/°C a la corriente directa para temperaturas ambiente superiores a 50°C.

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas a T_a=25°C y una corriente directa (I_F) de 20 mA, se definen los parámetros clave de rendimiento.

• Intensidad Luminosa (I_V):Varía desde un mínimo de 28.0 mcd hasta un máximo de 180.0 mcd. El valor típico no se especifica en la tabla resumen, lo que indica que depende del código de clasificación específico (ver Sección 3). La medición sigue la curva de respuesta fotópica del ojo CIE.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):Definido como 70 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor medido en el eje central.
• Longitud de Onda Pico (λ_P):Aproximadamente 574 nm. Esta es la longitud de onda en la que la distribución espectral de potencia es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Varía de 567.5 nm a 576.5 nm a I_F=20mA. 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.
• Ancho Espectral a Media Altura (Δλ):Aproximadamente 15 nm. Esto indica la pureza espectral de la luz verde.
• Tensión Directa (V_F):Varía de 1.80 V a 2.40 V a I_F=20mA.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo de 10 μA a V_R=5V.
• Capacitancia (C):Típicamente 40 pF medida a 0 V de polarización y 1 MHz de frecuencia.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LED se clasifican en lotes (bins). Este producto utiliza dos criterios de clasificación independientes.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Las unidades están en milicandelas (mcd) a I_F=20mA. Los lotes son:

• Código N:28.0 mcd (Mín) a 45.0 mcd (Máx)
• Código P:45.0 mcd a 71.0 mcd
• Código Q:71.0 mcd a 112.0 mcd
• Código R:112.0 mcd a 180.0 mcd

Se aplica una tolerancia de ±15% dentro de cada lote de intensidad.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Las unidades están en nanómetros (nm) a I_F=20mA. Los lotes son:

• Código C:567.5 nm (Mín) a 570.5 nm (Máx)
• Código D:570.5 nm a 573.5 nm
• Código E:573.5 nm a 576.5 nm

Se aplica una tolerancia ajustada de ±1 nm dentro de cada lote de longitud de onda. El número de parte completo incluye estos códigos de lote para especificar el rendimiento exacto.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque se hace referencia a gráficos específicos que no se detallan en el texto proporcionado, las curvas típicas para estos dispositivos incluirían:

• Curva I-V (Corriente-Tensión):Muestra la relación exponencial entre la tensión directa y la corriente. La curva tendrá un voltaje de rodilla específico alrededor de 1.8-2.4V.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Demuestra que la salida de luz aumenta con la corriente, pero no necesariamente de forma lineal, especialmente a corrientes más altas debido a efectos de calentamiento.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Muestra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión. Los LED de AlInGaP típicamente tienen un coeficiente de temperatura negativo para la salida de luz.
• Distribución Espectral:Un gráfico que muestra la potencia relativa emitida a través de las longitudes de onda, con un pico alrededor de 574 nm y un ancho de aproximadamente 15 nm a media altura.
• Patrón del Ángulo de Visión:Un gráfico polar que ilustra la distribución angular de la intensidad de la luz, que típicamente tiene forma Lambertiana o de emisor lateral para este estilo de encapsulado.

Estas curvas son esenciales para que los diseñadores predigan el rendimiento en condiciones de operación no estándar.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED se ajusta a un contorno de encapsulado SMD estándar EIA. Todas las dimensiones críticas (longitud del cuerpo, ancho, altura, espaciado de terminales, etc.) se proporcionan en dibujos basados en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.10 mm a menos que se indique lo contrario. La lente se especifica como "Transparente".

5.2 Identificación de Polaridad y Diseño de Pads

El componente tiene terminales de ánodo y cátodo. La hoja de datos incluye un diagrama de la huella de soldadura recomendada para el diseño de PCB. Adherirse a estas dimensiones es crucial para lograr una unión de soldadura confiable, una alineación adecuada y una disipación de calor efectiva durante el proceso de reflujo. El diseño del pad también ayuda a prevenir el efecto "tombstoning" (el componente se levanta sobre un extremo) durante la soldadura.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfiles de Soldadura por Reflujo

Se proporcionan dos perfiles de reflujo infrarrojo (IR) sugeridos: uno para el proceso de soldadura estándar con estaño-plomo (SnPb) y otro para el proceso de soldadura sin plomo (Pb-free), típicamente usando aleaciones SAC (Sn-Ag-Cu). El perfil sin plomo requiere una temperatura pico más alta (hasta 260°C) pero debe controlar cuidadosamente el tiempo por encima del líquido para evitar daños al encapsulado epóxico del LED. Las etapas de precalentamiento son críticas para minimizar el choque térmico.

6.2 Almacenamiento y Manipulación

Los LED son dispositivos sensibles a la humedad. Para un almacenamiento prolongado fuera de la bolsa barrera de humedad original, deben mantenerse en un ambiente que no exceda los 30°C y el 70% de humedad relativa. Si se almacenan sin empaquetar durante más de una semana, se recomienda un secado a aproximadamente 60°C durante al menos 24 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" durante el reflujo.

6.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, solo deben usarse los disolventes especificados. Sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto es aceptable. Productos químicos no especificados o agresivos pueden dañar la lente de plástico y el material del encapsulado.

6.4 Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

El LED es susceptible a daños por descargas electrostáticas. Deben implementarse controles ESD adecuados durante la manipulación y el montaje:

• Usar pulseras antiestáticas conectadas a tierra y tapetes antiestáticos.
• Asegurarse de que todo el equipo y las estaciones de trabajo estén correctamente conectados a tierra.
• Considerar el uso de un ionizador para neutralizar las cargas estáticas que puedan acumularse en la lente de plástico.

7. Información de Embalaje y Pedido

Los LED se suministran en embalajes estándar de la industria para facilitar el montaje automatizado.

• Cinta y Carrete:Los componentes se colocan en cinta portadora embutida de 8 mm de ancho.
• Tamaño del Carrete:Montados en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro.
• Cantidad:El carrete estándar contiene 3000 piezas. Hay una cantidad mínima de pedido de 500 piezas disponible para stock remanente.
• Estándares de Embalaje:Cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481-1-A. La cinta tiene un sello de cubierta y se permite un máximo de dos bolsillos vacíos consecutivos.

El número de parte completo (ej., LTST-C21KGKT) codifica las características específicas, incluidos los códigos de lote para intensidad luminosa y longitud de onda dominante.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Diseño del Circuito de Conducción

Los LED son dispositivos controlados por corriente. Para una operación estable y uniforme, especialmente cuando se manejan múltiples LED en paralelo, se recomienda encarecidamente una resistencia limitadora de corriente en serie para cada LEDse recomienda encarecidamente(Modelo de Circuito A). No se recomienda manejar LED directamente en paralelo sin resistencias individuales (Modelo de Circuito B) debido a las variaciones en la tensión directa (V_F) de un dispositivo a otro. Estas variaciones pueden causar diferencias significativas en el reparto de corriente, lo que lleva a un brillo desigual y una posible sobrecarga del LED con la V_F.

más baja. El valor de la resistencia en serie (R_s) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R_s= (V_{de alimentación}- V_F) / I_F, donde I_Fes la corriente de operación deseada (ej., 20 mA) y V_Fes la tensión directa típica o máxima de la hoja de datos.

8.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es relativamente baja (75 mW máx.), una gestión térmica efectiva sigue siendo importante para mantener la fiabilidad a largo plazo y una salida de luz consistente. La salida de luz del LED disminuye al aumentar la temperatura de unión. Asegurar una buena vía térmica desde los pads de soldadura del LED hasta los planos de cobre de la PCB ayuda a disipar el calor. Evitar operar en los límites máximos absolutos de corriente y temperatura durante períodos prolongados.

8.3 Alcance y Limitaciones de Aplicación

Este componente está diseñado para equipos electrónicos de propósito general, como electrónica de consumo, dispositivos de automatización de oficinas y equipos de comunicación. No está específicamente diseñado o calificado para aplicaciones donde una falla podría conducir a peligros directos para la seguridad (ej., control de aviación, soporte vital médico, sistemas de seguridad en el transporte). Para tales aplicaciones de alta fiabilidad, es necesaria la consulta con el fabricante para productos especializados.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Las características diferenciadoras clave de este LED son su capacidad demontaje inversoy su uso de un chip deAlInGaPpara emisión verde.

• Montaje Inverso vs. SMD de Vista Superior Estándar:Esto permite montar el LED en el lado inferior de una PCB mientras la luz brilla a través de un orificio o una guía de luz, liberando un valioso espacio en la cara superior para otros componentes. Permite diseños de producto más delgados.
• AlInGaP vs. GaP o InGaN Tradicional:La tecnología AlInGaP ofrece mayor eficiencia y mejor estabilidad térmica para longitudes de onda rojas, naranjas, ámbar y verdes en comparación con tecnologías más antiguas. Típicamente proporciona mayor brillo y puntos de color más saturados.
• Lente Transparente:Proporciona el color verdadero del chip sin difusión, lo que resulta en un patrón de haz más enfocado e intenso en comparación con las lentes difusas.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P1: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda pico y la longitud de onda dominante?

R1: La longitud de onda pico (λ_P) es la longitud de onda física donde el LED emite la mayor potencia óptica. La longitud de onda dominante (λ_d) es un valor calculado basado en la percepción del color humano (gráfico CIE) que mejor representa el color percibido. Para un LED verde monocromático, a menudo están cerca, pero λ_des el parámetro más relevante para la coincidencia de colores.

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

R2: Aunque el valor máximo absoluto es 30 mA DC, el rendimiento óptimo para longevidad y salida de luz estable se logra típicamente en o por debajo de la corriente de prueba de 20 mA. Operar a 30 mA generará más calor, reducirá la eficiencia y puede acortar la vida útil. Consulte siempre las guías de reducción para temperaturas elevadas.

P3: ¿Cómo interpreto los códigos de lote en el número de parte?

R3: El sufijo del número de parte contiene códigos que especifican el lote de intensidad luminosa (ej., R para la salida más alta) y el lote de longitud de onda dominante (ej., D para verde medio). Seleccionar los códigos de lote apropiados es crucial para aplicaciones que requieren brillo y color consistentes en múltiples LED.

P4: ¿Es adecuado este LED para soldadura por ola?

R4: Sí, la hoja de datos especifica una condición de soldadura por ola de 260°C durante un máximo de 5 segundos. Sin embargo, la soldadura por reflujo es el método preferido y más común para componentes SMD como este.

11. Caso de Estudio de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando un indicador de estado para un dispositivo médico portátil.

El dispositivo requiere un indicador verde brillante y sin ambigüedades de "encendido/listo". El espacio en el panel de control superior es extremadamente limitado. Se elige un LED de montaje inverso. Se coloca en el lado inferior de la PCB principal. Un pequeño orificio perforado con precisión en el panel superior permite que la luz brille a través. Se puede usar una guía de luz o un diseño simple de orificio. El circuito de conducción usa una fuente de alimentación de 3.3V. Calculando la resistencia en serie: R_s= (3.3V - 2.2V_típ.) / 0.020A = 55 Ohmios. Se selecciona una resistencia de valor estándar de 56 Ohmios. Para garantizar la consistencia del color en todas las unidades, se especifican en la lista de materiales LED del mismo lote de longitud de onda (ej., Código D).

12. Introducción al Principio Tecnológico

Este LED se basa en material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (Al_xIn_yGa_1-x-yP) cultivado sobre un sustrato. Cuando se aplica una tensión directa, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa del chip, liberando energía en forma de fotones (luz). La proporción específica de aluminio, indio y galio en la red cristalina determina la energía del bandgap, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida. Para la emisión verde, se usa una composición específica para lograr un bandgap correspondiente a la luz alrededor de 570-580 nm. El sistema de material AlInGaP es conocido por su alta eficiencia cuántica interna en el rango espectral del rojo al verde.

13. Tendencias y Evolución de la Industria

La tendencia en los LED SMD para aplicaciones de indicación y retroiluminación continúa hacia una mayor eficiencia, encapsulados más pequeños y una mayor fiabilidad. Existe un fuerte impulso para mejorar el rendimiento en los procesos de soldadura por reflujo sin plomo y de alta temperatura. La demanda de un control de color preciso y una clasificación más ajustada está aumentando, especialmente en aplicaciones donde la coincidencia de colores es crítica en pantallas o paneles. Además, la integración de LED con regulación de corriente incorporada o circuitos de control (como LED controlados por IC) es una tendencia creciente para simplificar el diseño y mejorar la consistencia del rendimiento, aunque este componente en particular es un LED discreto estándar.