Hoja de Datos Técnica del LED SMD LTW-326DSKS-5A - Emisión Lateral - Blanco y Amarillo - 20mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTW-326DSKS-5A es un LED de Montaje Superficial (SMD) de emisión lateral y doble chip, diseñado específicamente para aplicaciones de retroiluminación de pantallas LCD. Este componente integra dos tecnologías semiconductoras distintas en un único encapsulado estándar EIA: un chip InGaN (Nitruro de Galio e Indio) de ultra alto brillo para la emisión de luz blanca y un chip AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para la emisión de luz amarilla. Su propósito de diseño principal es proporcionar una iluminación lateral eficiente, fiable y compacta para pantallas de cristal líquido, donde las limitaciones de espacio y la distribución uniforme de la luz son críticas. El perfil de la lente de emisión lateral está optimizado para dirigir la luz lateralmente a través de la guía de luz, un requisito fundamental para lograr una iluminación de fondo uniforme. El dispositivo se suministra en cinta de 8 mm montada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, lo que lo hace totalmente compatible con los equipos automáticos de montaje pick-and-place de alta velocidad utilizados en la fabricación electrónica moderna.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los valores máximos absolutos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede producirse un daño permanente en el dispositivo. Para el chip blanco InGaN, la corriente directa continua máxima se especifica en 20mA, con una corriente directa de pico de 100mA permitida en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). El chip amarillo AlInGaP comparte el mismo límite de corriente continua de 20mA pero tiene una corriente de pico más baja de 80mA. La disipación de potencia máxima es de 72mW para el chip blanco y 48mW para el chip amarillo, calculada a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Estas especificaciones son cruciales para la gestión térmica en la aplicación final. El dispositivo está clasificado para un rango de temperatura de funcionamiento de -20°C a +80°C y un rango de almacenamiento de -40°C a +85°C. Una especificación clave para el montaje es la condición de soldadura por reflujo infrarrojo, que está clasificada para una temperatura máxima de 260°C durante 10 segundos, alineándose con los perfiles comunes de soldadura sin plomo.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Las características eléctricas y ópticas se miden en condiciones de prueba estándar a Ta=25°C y una corriente directa (IF) de 5mA. Para el LED blanco, la intensidad luminosa (Iv) oscila entre un mínimo de 28.0 mcd y un máximo de 112.0 mcd. El LED amarillo tiene un rango de Iv más bajo, de 7.1 mcd a 71.0 mcd. El ángulo de visión típico (2θ1/2) para ambos colores es de 130 grados, proporcionando un patrón de emisión amplio adecuado para la difusión del retroiluminado. La tensión directa (VF) es típicamente de 2.55V para el blanco (máx. 3.15V) y de 2.0V para el amarillo (máx. 2.4V). La corriente inversa (IR) se limita a un máximo de 10 µA a una tensión inversa (VR) de 5V; es fundamental tener en cuenta que el dispositivo no está diseñado para funcionar en polarización inversa. Las características ópticas del LED amarillo se definen además por una longitud de onda de emisión de pico típica (λP) de 591 nm, una longitud de onda dominante (λd) de 590 nm y una anchura espectral a media altura (Δλ) de 15 nm. Las coordenadas de cromaticidad son típicamente x=0.3, y=0.3 en el diagrama CIE 1931 para las condiciones de prueba especificadas.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto utiliza un sistema de clasificación (binning) exhaustivo para categorizar los LED en función de parámetros clave de rendimiento, garantizando la consistencia dentro de un lote de producción. Esto es esencial para aplicaciones que requieren uniformidad de color y brillo.

3.1 Clasificación por Tensión Directa (VF) para LED Blanco

Los LED blancos se clasifican en tres grupos VF (A, B, C) según su tensión directa a IF=5mA. El grupo A cubre de 2.55V a 2.75V, el grupo B de 2.75V a 2.95V y el grupo C de 2.95V a 3.15V. Se aplica una tolerancia de ±0.1V a cada grupo.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (Iv)

Existen tablas de clasificación Iv separadas para los LED blancos y amarillos. Para el blanco: Grupo N (28.0-45.0 mcd), Grupo P (45.0-71.0 mcd), Grupo Q (71.0-112.0 mcd). Para el amarillo: Grupo K (7.10-11.2 mcd), Grupo L (11.2-18.0 mcd), Grupo M (18.0-28.0 mcd), Grupo N (28.0-45.0 mcd), Grupo P (45.0-71.0 mcd). Se aplica una tolerancia de ±15% a cada grupo de intensidad.

3.3 Clasificación por Tono (Cromaticidad)

La clasificación por tono, aplicable al color de LED relevante, utiliza las coordenadas de cromaticidad CIE 1931. Se definen seis grupos (S1 a S6), cada uno especificando un área cuadrilátera en el gráfico de coordenadas (x, y). Las coordenadas de cada esquina de estos cuadriláteros se enumeran con precisión en la hoja de datos. Se aplica una tolerancia de ±0.01 a cada coordenada del grupo de tono.

4. Análisis de las Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas típicas de características eléctricas y ópticas, que son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar. Aunque los gráficos específicos no se reproducen en el texto proporcionado, normalmente incluyen la relación entre la corriente directa (IF) y la tensión directa (VF), que no es lineal y es crucial para el diseño del circuito de excitación. Otra curva estándar muestra la intensidad luminosa (Iv) frente a la corriente directa (IF), ilustrando cómo escala la salida con la corriente de excitación y destacando la caída de eficiencia a corrientes más altas. La relación entre la intensidad luminosa y la temperatura ambiente también es crítica, ya que la salida del LED generalmente disminuye al aumentar la temperatura de la unión. Para el LED amarillo, un gráfico de distribución espectral mostraría típicamente la intensidad relativa frente a la longitud de onda, centrada alrededor del pico de 590-591 nm, con la anchura a media altura de 15 nm definiendo la pureza del color.

5. Información Mecánica y de Embalaje

5.1 Dimensiones del Dispositivo y Asignación de Pines

El LED se ajusta a un contorno de encapsulado estándar EIA. La lente de emisión lateral es una característica mecánica clave. La asignación de pines está claramente definida: el Pin C2 es para el chip InGaN verde/blanco, y el Pin C1 es para el chip AlInGaP amarillo. Todas las dimensiones en el dibujo del encapsulado están en milímetros, con una tolerancia estándar de ±0.10 mm a menos que se especifique lo contrario. Estos datos dimensionales precisos son necesarios para crear huellas de PCB exactas y garantizar un ajuste adecuado en el montaje.

5.2 Diseño Sugerido de Pads de Soldadura y Polaridad

La hoja de datos proporciona las dimensiones sugeridas para los pads de soldadura para garantizar una unión de soldadura fiable y una alineación correcta durante el reflujo. También indica la dirección de soldadura sugerida en relación con la orientación de la cinta del carrete, lo que puede ayudar a optimizar el proceso de colocación. La identificación correcta de la polaridad durante la colocación es vital, ya que una instalación inversa impedirá que el LED se ilumine.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Proceso de Soldadura por Reflujo

El dispositivo es totalmente compatible con los procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR). La condición máxima absoluta es de 260°C durante 10 segundos. Se sugiere implícitamente un perfil de reflujo, que normalmente incluye una zona de precalentamiento, una zona de estabilización térmica, una zona de reflujo con una temperatura máxima y un tiempo por encima del líquido (TAL) controlados, y una zona de enfriamiento controlado. Adherirse a un perfil que no exceda el límite de 260°C/10s es fundamental para evitar daños en la lente de epoxi del LED y en las conexiones internas por alambre.

6.2 Limpieza y Manipulación

La limpieza debe realizarse con cuidado. Solo deben utilizarse los productos químicos especificados. La hoja de datos recomienda la inmersión en alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto si es necesaria la limpieza. Los productos químicos no especificados pueden dañar el material del encapsulado. Una nota crítica de manipulación enfatiza la protección contra las Descargas Electroestáticas (ESD). Aunque no siempre se consideran tan sensibles a la ESD como algunos CI, los LED pueden dañarse por la electricidad estática y las sobretensiones. Se recomienda usar una pulsera antiestática o guantes antiestáticos, y asegurarse de que todo el equipo esté correctamente conectado a tierra.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

Las condiciones de almacenamiento difieren según si el paquete sensible a la humedad está sellado o abierto. Cuando la bolsa sellada original (con desecante) está intacta, los LED deben almacenarse a ≤30°C y ≤90% de Humedad Relativa (HR) y usarse dentro de un año. Una vez abierta la bolsa hermética, el entorno de almacenamiento no debe superar los 30°C o el 60% de HR. Se recomienda encarecidamente que los dispositivos extraídos de su embalaje original se sometan a reflujo IR en un plazo de una semana. Para un almacenamiento a más largo plazo fuera de la bolsa original, deben guardarse en un recipiente sellado con desecante o en un desecador purgado con nitrógeno para evitar la absorción de humedad, que puede causar el efecto "palomitas" durante el reflujo.

7. Información de Embalaje y Pedido

El producto se suministra en formato de cinta y carrete compatible con el montaje automatizado. El ancho de la cinta es de 8 mm. Los carretes tienen un diámetro de 7 pulgadas y normalmente contienen 3000 unidades por carrete. Para cantidades de pedido que no sean múltiplos de 3000, se especifica una cantidad mínima de embalaje de 500 piezas para los restos. El embalaje cumple con las especificaciones ANSI/EIA 481. Las notas de calidad clave para el carrete incluyen: los huecos vacíos de componentes están sellados con cinta de cubierta, y el número máximo de componentes (lámparas) faltantes consecutivos en el carrete es de dos.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Objetivo

La aplicación principal y diseñada para el LTW-326DSKS-5A es como fuente de luz lateral para unidades de retroiluminación de LCD (BLU) en electrónica de consumo e industrial. Esto incluye monitores, televisores, pantallas de portátiles, cuadros de instrumentos y señalización. La lente de emisión lateral está específicamente diseñada para acoplar la luz de manera eficiente en el borde de una guía de luz (LGP), que luego distribuye la luz uniformemente por el área de visualización utilizando microestructuras o patrones difusores.

8.2 Consideraciones de Diseño del Circuito

Los diseñadores deben implementar mecanismos de limitación de corriente apropiados, ya que los LED son dispositivos controlados por corriente. Una simple resistencia en serie es común para aplicaciones de baja corriente, pero se recomiendan drivers de corriente constante para una mejor estabilidad y longevidad, especialmente cuando la uniformidad del brillo es crítica. El circuito debe respetar los valores máximos absolutos de corriente directa, tensión inversa y disipación de potencia. La gestión térmica también es importante; aunque el propio encapsulado disipa calor, asegurar un área de cobre en el PCB o vías térmicas adecuadas puede ayudar a mantener una temperatura de unión más baja, preservando la salida de luz y la vida útil del dispositivo.

8.3 Consideraciones de Diseño Óptico

El ángulo de visión de 130 grados debe considerarse en el diseño óptico del sistema de guía de luz y difusor. La distancia desde la superficie emisora del LED hasta el borde de la guía de luz, así como el uso de cinta reflectante alrededor del LED, pueden afectar significativamente la eficiencia de acoplamiento y la formación de puntos calientes. El uso de un LED de doble color (blanco y amarillo) en este encapsulado sugiere aplicaciones donde podría requerirse mezcla de colores o ajuste específico de temperatura de color, controlado mediante la excitación independiente de los dos chips.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La característica diferenciadora clave de este componente es su geometría de lente de emisión lateral combinada con una configuración de doble chip (blanco/amarillo) en una huella SMD estándar. En comparación con los LED de emisión superior, los emisores laterales son inherentemente más adecuados para aplicaciones de retroiluminación lateral, ya que dirigen la luz hacia el plano de la guía de luz en lugar de perpendicularmente a ella, reduciendo las pérdidas ópticas. La integración de dos colores permite una flexibilidad de diseño no disponible en los encapsulados de emisión lateral de un solo color. El uso de InGaN para el blanco y AlInGaP para el amarillo representa tecnologías semiconductoras estándar y fiables para estos colores respectivos, ofreciendo buena eficiencia y estabilidad.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Puedo excitar los chips blanco y amarillo simultáneamente a su corriente continua máxima de 20mA cada uno?

R: Sí, pero debes considerar la disipación de potencia total. El chip blanco disipa hasta 72mW y el amarillo hasta 48mW, totalizando 120mW. El diseño térmico del PCB debe gestionar esta carga de calor combinada.

P: ¿Cuál es el propósito de los códigos de clasificación (binning)?

R: La clasificación garantiza la consistencia eléctrica y óptica. Para un retroiluminado uniforme, normalmente especificarías LED del mismo grupo de Iv y Tono para evitar variaciones visibles de brillo o color en la pantalla.

P: La hoja de datos menciona una especificación de "corriente directa de pico". ¿Puedo usarla para el atenuación por PWM?

R: Sí, la especificación de corriente de pico (100mA para blanco, 80mA para amarillo bajo ciclo de trabajo 1/10, pulso de 0.1ms) permite una sobreexcitación breve, que puede usarse en ciertos esquemas de atenuación PWM para lograr un rango dinámico más amplio. Sin embargo, la corriente promedio en el tiempo aún debe respetar la especificación de corriente directa continua, y el circuito excitador debe diseñarse cuidadosamente para entregar pulsos de corriente limpios y rápidos.

P: ¿Qué tan crítica es la fecha límite de 1 semana para el reflujo después de abrir la bolsa barrera de humedad?

R: Es una recomendación importante para prevenir defectos inducidos por la humedad. Si se excede el plazo, los LED deben secarse (baked) según el perfil apropiado del nivel de sensibilidad a la humedad (MSL) antes del reflujo para eliminar la humedad absorbida.

11. Ejemplo Práctico de Aplicación

Un caso de uso típico es en una pantalla táctil industrial de 7 pulgadas. El diseño requiere un retroiluminado lateral con alta uniformidad y una temperatura de color específica. El ingeniero selecciona el LED LTW-326DSKS-5A. Diseña un PCB con 12 LED colocados a lo largo del borde inferior de la cavidad de la pantalla. El diseño de los pads de soldadura sigue las dimensiones sugeridas en la hoja de datos. Se selecciona un CI driver de corriente constante para proporcionar una corriente estable de 5mA a cada cadena de LED. Para lograr el punto blanco deseado de 4500K, el diseñador decide excitar solo los chips blancos InGaN. Especifica todos los LED del grupo de Tono S3 y del grupo de Intensidad Luminosa P para garantizar la consistencia de color y brillo. Durante el montaje, se utiliza el embalaje de cinta y carrete con una máquina automática pick-and-place. La placa se somete a un proceso de reflujo sin plomo con una temperatura máxima cuidadosamente controlada por debajo de 260°C. Después del montaje, se ensamblan la guía de luz y las películas ópticas encima, resultando en un retroiluminado brillante y uniforme para la LCD.

12. Introducción al Principio Tecnológico

El dispositivo funciona según el principio de electroluminiscencia en materiales semiconductores. Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n del chip LED, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan. Esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor. El chip InGaN tiene una banda prohibida más ancha, diseñada para emitir luz azul. Esta luz azul excita luego un recubrimiento de fósforo dentro del encapsulado, que convierte parte de la luz azul en longitudes de onda más largas (amarillo, rojo), resultando en la percepción de luz blanca, un método conocido como blanco convertido por fósforo. El chip AlInGaP tiene una banda prohibida más estrecha, emitiendo luz directamente en la región amarilla/ámbar del espectro sin necesidad de conversión por fósforo. La lente de emisión lateral está hecha de epoxi o silicona moldeada que da forma al patrón de salida de luz.

13. Tendencias y Evolución de la Industria

La tendencia en la retroiluminación de LCD, particularmente en electrónica de consumo, ha sido hacia la miniaturización y una mayor eficiencia. Esto impulsa el desarrollo de LED con mayor eficacia luminosa (más lúmenes por vatio), permitiendo usar menos LED o corrientes de excitación más bajas para lograr el mismo brillo, ahorrando energía y reduciendo el calor. También hay una tendencia hacia una mejor cobertura de la gama de colores, a menudo utilizando LED con espectros de emisión más estrechos o combinando múltiples colores primarios (RGB). Si bien este producto específico utiliza una combinación blanco+amarillo, otras soluciones podrían usar LED azul + fósforo rojo o múltiples chips monocromáticos. Para pantallas muy delgadas, el acoplamiento óptico preciso del LED de emisión lateral con guías de luz cada vez más finas sigue siendo un desafío de ingeniería clave. Además, el auge de los retroiluminados Mini-LED de iluminación directa, que utilizan matrices de LED de emisión superior muy pequeños detrás del panel, representa una ruta tecnológica alternativa para pantallas de alto rango dinámico (HDR), aunque las soluciones de iluminación lateral como la que permite este LED siguen siendo dominantes para aplicaciones sensibles al costo y con limitaciones de espacio.