Hoja de Datos del LED SMD LTST-S110KRKT - Vista Lateral - Rojo - 20mA - 2.4V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-S110KRKT es un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones que requieren una fuente de luz de emisión lateral. Su aplicación principal es en módulos de retroiluminación LCD donde el espacio es limitado y la luz debe dirigirse lateralmente. El dispositivo utiliza un chip semiconductor de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) de Ultra Brillo, conocido por su alta eficiencia y brillo en el espectro de color rojo. La cápsula es transparente, permitiendo una salida de luz máxima sin tinte de color proveniente del material de la lente.

Las ventajas clave de este LED incluyen su conformidad con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), lo que lo convierte en un "Producto Verde" respetuoso con el medio ambiente. Se suministra en cinta de 8mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, compatible con el embalaje estándar EIA (Alianza de Industrias Electrónicas) y equipos automáticos de montaje pick-and-place. Esta compatibilidad garantiza una fabricación eficiente y de gran volumen. El dispositivo también está diseñado para soportar procesos de soldadura comunes, incluidos el reflujo por infrarrojos (IR) y por fase de vapor, estándar en el montaje de electrónica moderna.

2. Valores Máximos Absolutos

Los valores máximos absolutos definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estos valores se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. La corriente directa continua (DC) máxima es de 30 mA. Para operación pulsada, se permite una corriente directa pico de 80 mA bajo condiciones específicas: un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1 ms. La disipación de potencia máxima es de 75 mW. Para garantizar una operación fiable a temperaturas más altas, se aplica un factor de reducción (derating) de 0.4 mA/°C linealmente desde 50°C en adelante. Esto significa que la corriente directa permitida disminuye a medida que la temperatura aumenta más allá de 50°C.

El dispositivo puede soportar una tensión inversa de hasta 5 V. El rango de temperatura de operación y almacenamiento se especifica de -55°C a +85°C, lo que indica su idoneidad para una amplia gama de condiciones ambientales. Para la soldadura, el LED puede tolerar soldadura por ola a 260°C durante 5 segundos, reflujo por infrarrojos a 260°C durante 5 segundos y reflujo por fase de vapor a 215°C durante 3 minutos. Respetar estos límites es crucial para mantener la integridad del dispositivo durante el proceso de montaje.

3. Características Electro-Ópticas

Las características electro-ópticas se miden a Ta=25°C y una corriente de operación (IF) de 20 mA, que es la condición de prueba estándar. La intensidad luminosa (Iv), una medida del brillo percibido, tiene un valor típico de 54.0 milicandelas (mcd) con un mínimo de 18.0 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 de 130 grados, proporcionando un patrón de haz muy amplio adecuado para retroiluminación.

La longitud de onda de emisión pico (λP) es de 639 nanómetros (nm), situándola en la región roja del espectro visible. La longitud de onda dominante (λd), que define el color percibido, es de 631 nm. La anchura media espectral (Δλ) es de 20 nm, indicando la pureza espectral de la luz emitida. La tensión directa (VF) mide típicamente 2.4 V con un máximo de 2.4 V a 20 mA. La corriente inversa (IR) es un máximo de 10 microamperios (μA) a una tensión inversa (VR) de 5 V. La capacitancia del dispositivo (C) es de 40 picofaradios (pF) medida a polarización cero y una frecuencia de 1 MHz.

4. Sistema de Clasificación (Binning)

La intensidad luminosa de los LED se clasifica en lotes (bins) para garantizar consistencia en el brillo para aplicaciones de producción. La clasificación se basa en los valores mínimo y máximo de intensidad luminosa medidos a 20 mA. Los códigos de lote y sus rangos correspondientes son los siguientes: Lote M (18.0-28.0 mcd), Lote N (28.0-45.0 mcd), Lote P (45.0-71.0 mcd), Lote Q (71.0-112.0 mcd) y Lote R (112.0-180.0 mcd). Se aplica una tolerancia de +/- 15% a cada lote de intensidad. Este sistema permite a los diseñadores seleccionar LED con un rango de brillo garantizado para su aplicación específica, asegurando una iluminación uniforme cuando se usan múltiples LED.

5. Guías de Soldadura y Montaje

5.1 Perfiles de Soldadura por Reflujo

La hoja de datos proporciona perfiles de reflujo por infrarrojos (IR) sugeridos para procesos de soldadura estándar (estaño-plomo) y sin plomo (Pb-free). Para el proceso sin plomo, que típicamente utiliza pasta de soldadura SnAgCu, el perfil debe mantenerse entre la línea de montaje y la línea de resistencia al calor del componente. El cumplimiento de estos perfiles temperatura-tiempo es crítico para prevenir daños térmicos en el encapsulado del LED, como la delaminación o el agrietamiento, asegurando al mismo tiempo la correcta formación de la unión soldada.

5.2 Limpieza

La limpieza de los LED después de la soldadura requiere precaución. No deben usarse líquidos químicos no especificados, ya que pueden dañar el encapsulado plástico. Si es necesaria la limpieza, se recomienda sumergir el LED en alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente normal durante menos de un minuto. La exposición prolongada o el uso de disolventes agresivos pueden degradar el material de la lente o el encapsulante epoxi.

5.3 Almacenamiento y Manipulación

Para almacenamiento a largo plazo, los LED deben mantenerse en un ambiente que no supere los 30°C y el 70% de humedad relativa. Si se retiran de su embalaje original de barrera de humedad, los LED deben someterse a soldadura por reflujo IR dentro de una semana. Para almacenamiento fuera del embalaje original por más de una semana, deben colocarse en un contenedor sellado con desecante o en un ambiente de nitrógeno. Los LED almacenados de esta manera durante más de una semana deben secarse (baked) a aproximadamente 60°C durante al menos 24 horas antes del montaje para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" (popcorning) durante el reflujo.

6. Información Mecánica y de Embalaje

El LED se suministra en formato de cinta y carrete compatible con montaje automatizado. El ancho de la cinta es de 8mm y se enrolla en un carrete estándar de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Cada carrete contiene 3000 piezas. Para cantidades menores a un carrete completo, se especifica una cantidad mínima de embalaje de 500 piezas para los restantes. El embalaje sigue las especificaciones ANSI/EIA 481-1-A-1994. Los bolsillos vacíos de componentes en la cinta se sellan con una cinta de cubierta superior. El número máximo de componentes faltantes consecutivos (bolsillos vacíos) permitido es de dos, garantizando la fiabilidad de alimentación en máquinas automatizadas. Se proporcionan planos dimensionales detallados de la cinta, el carrete y el diseño sugerido de las almohadillas de soldadura en el PCB para ayudar en el diseño del PCB y la configuración del proceso de montaje.

7. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Diseño del Circuito de Conducción

Los LED son dispositivos operados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme al conectar múltiples LED en paralelo, se recomienda encarecidamente usar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada LED (Modelo de Circuito A). No se recomienda conectar LED directamente en paralelo sin resistencias individuales (Modelo de Circuito B). Pequeñas variaciones en la característica de tensión directa (VF) entre LED individuales pueden causar un desequilibrio significativo de corriente, lo que lleva a diferencias notables en el brillo y potencialmente a una sobrecarga de algunos dispositivos.

7.2 Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

El LED es sensible a las descargas electrostáticas (ESD) y a los picos de tensión, que pueden causar daños inmediatos o latentes. Para prevenir daños por ESD, deben seguirse procedimientos de manipulación adecuados: El personal debe usar pulseras conductoras o guanti antiestáticos. Todo el equipo, mesas de trabajo y estanterías de almacenamiento deben estar correctamente conectados a tierra. Se puede usar un ionizador (soplador de iones) para neutralizar las cargas estáticas que puedan acumularse en la lente plástica debido a la fricción durante la manipulación. Los LED dañados por ESD pueden mostrar comportamientos anómalos como reducción de la salida de luz, aumento de la corriente de fuga o fallo completo.

7.3 Alcance de la Aplicación y Fiabilidad

Estos LED están destinados a su uso en equipos electrónicos ordinarios, incluidos equipos de oficina, dispositivos de comunicación y electrodomésticos. Para aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional donde un fallo podría poner en peligro vidas o la salud—como en aviación, transporte, sistemas médicos o dispositivos de seguridad—es necesaria una consulta y calificación adicional antes de su uso.

8. Curvas de Rendimiento y Características Típicas

La hoja de datos hace referencia a curvas de rendimiento típicas que representan gráficamente la relación entre varios parámetros. Estas curvas, típicamente trazadas frente a la corriente directa o la temperatura ambiente, incluyen la tensión directa (VF) vs. corriente directa (IF), la intensidad luminosa (Iv) vs. corriente directa (IF), y la intensidad luminosa vs. temperatura ambiente. Analizar estas curvas ayuda a los diseñadores a comprender el comportamiento del dispositivo bajo diferentes condiciones de operación. Por ejemplo, la intensidad luminosa típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente, lo que debe tenerse en cuenta en la gestión térmica. La tensión directa tiene un coeficiente de temperatura negativo, lo que significa que disminuye ligeramente a medida que aumenta la temperatura de la unión.

9. Comparativa Técnica y Ventajas

El uso de la tecnología AlInGaP para el chip rojo ofrece ventajas distintivas frente a tecnologías más antiguas como el GaAsP (Fosfuro de Arsénico y Galio). Los LED de AlInGaP generalmente proporcionan una mayor eficiencia luminosa, mejor estabilidad térmica y una vida operativa más larga. La geometría del encapsulado de vista lateral es un diferenciador clave, permitiendo la emisión de luz paralela al plano de montaje. Esto es esencial para sistemas de retroiluminación por borde comúnmente encontrados en pantallas LCD para electrónica de consumo, cuadros de mando automotrices y paneles industriales, donde el espacio vertical es extremadamente limitado. El amplio ángulo de visión de 130 grados asegura una buena difusión y uniformidad de la luz en el área retroiluminada.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

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

R: La longitud de onda pico (λP) es la longitud de onda a la que la potencia óptica de salida es máxima. La longitud de onda dominante (λd) se deriva del diagrama de cromaticidad CIE y representa la longitud de onda única que mejor coincide con el color percibido de la luz. Para LED monocromáticos como este rojo, a menudo están cerca pero no son idénticas.

P: ¿Puedo conducir este LED a su corriente continua máxima de 30mA de forma continua?

R: Aunque es posible, no se recomienda para una vida útil y fiabilidad óptimas a menos que sea necesario para la aplicación. Operar en la condición típica de 20mA o inferior reducirá el estrés térmico y aumentará la longevidad. Considere siempre la reducción (derating) por encima de los 50°C de ambiente.

P: ¿Por qué es necesaria una resistencia en serie para cada LED en paralelo?

R: La tensión directa (VF) de los LED tiene una tolerancia de fabricación. Sin resistencias individuales, los LED con una VF ligeramente más baja consumirán una corriente desproporcionadamente mayor, lo que lleva a una falta de coincidencia en el brillo y un posible fallo por sobrecorriente. La resistencia actúa como un regulador de corriente simple y efectivo para cada LED.

P: ¿Siempre es necesario el secado (baking) antes de soldar?

R: El secado solo es necesario si los LED han sido retirados de su embalaje original de barrera de humedad y almacenados en un ambiente no controlado durante más de una semana. Este proceso elimina la humedad absorbida para prevenir daños por presión de vapor durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura.

11. Caso de Estudio de Diseño y Uso

Considere diseñar una retroiluminación para una pequeña pantalla LCD monocromática en un dispositivo médico portátil. La pantalla requiere una retroiluminación roja uniforme para la legibilidad nocturna. Se selecciona el LTST-S110KRKT por su perfil de emisión lateral, que encaja en un bisel delgado. Se colocan cuatro LED a lo largo de un borde de una placa guía de luz. Según el brillo requerido y la eficiencia de la guía de luz, el diseñador selecciona LED del Lote N (28-45 mcd) para asegurar una intensidad suficiente. Se utiliza un controlador de corriente constante, con cada LED teniendo su propia resistencia en serie de 100 ohmios calculada para una corriente de conducción de 20mA desde una fuente de 5V. El diseño del PCB sigue las dimensiones sugeridas de las almohadillas para asegurar una soldadura y alineación adecuadas. Durante el montaje, se siguen estrictamente las precauciones contra ESD y se utiliza el perfil de reflujo sin plomo recomendado. El producto final logra una iluminación uniforme con bajo consumo de energía y alta fiabilidad.

12. Principio de Funcionamiento

Un LED es un diodo semiconductor de unión p-n. Cuando se aplica una tensión directa, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región de la unión. 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 el intervalo de banda (bandgap) del material semiconductor. El sistema de material AlInGaP utilizado en este LED tiene un intervalo de banda correspondiente a la luz roja. El encapsulado de vista lateral incorpora una lente plástica moldeada que da forma a la luz emitida, dirigiéndola lateralmente desde la superficie superior del componente.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en la tecnología LED es hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), una mejor reproducción cromática y una mayor fiabilidad. Para aplicaciones de indicación y retroiluminación, la miniaturización continúa, con tamaños de encapsulado más pequeños convirtiéndose en estándar. También hay un enfoque en mejorar la compatibilidad con procesos de soldadura avanzados y de baja temperatura para adaptarse a sustratos sensibles al calor. Además, la búsqueda de un mayor brillo en encapsulados más pequeños impulsa avances en el diseño del chip y la gestión térmica dentro del propio encapsulado. El formato de LED de vista lateral sigue siendo crítico para diseños de pantalla ultra delgada en electrónica móvil y portátil.