Hoja de Datos del LED SMD LTST-S320KRKT - Rojo - Pico 639nm - 20mA - 2.4V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-S320KRKT es un LED SMD (Dispositivo de Montaje Superficial) de alta luminosidad y emisión lateral, diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren funciones de indicación o retroiluminación fiables y eficientes. Utilizando una tecnología de chip avanzada de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), este LED ofrece una intensidad luminosa y una pureza de color superiores en el espectro rojo. Su diseño de emisión lateral permite dirigir la luz paralela a la superficie de montaje, lo que lo hace ideal para paneles con iluminación lateral, indicadores de estado en PCBs verticales o aplicaciones con espacio limitado donde la iluminación vertical no es viable.

Las ventajas clave de este componente incluyen su conformidad con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), clasificándolo como un producto ecológico. El encapsulado presenta una lente transparente al agua que maximiza la salida de luz y se suministra en cinta estándar de 8 mm montada en carretes de 7 pulgadas, garantizando compatibilidad con equipos automáticos de colocación de alta velocidad. El dispositivo también está diseñado para soportar procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), facilitando su integración en líneas de producción optimizadas de tecnología de montaje superficial (SMT).

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los niveles de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones y deben evitarse para un rendimiento fiable.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar como calor sin exceder su temperatura máxima de unión.
• Corriente Directa de Pico (I_F(PEAK)):80 mA. Esta corriente solo puede aplicarse en condiciones pulsadas, específicamente con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1 ms. Es útil para multiplexación o destellos breves de alta intensidad.
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA DC. Esta es la corriente máxima recomendada para operación continua, asegurando fiabilidad a largo plazo y una salida de luz estable.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar una falla inmediata y catastrófica de la unión del LED.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:-30°C a +85°C y -40°C a +85°C, respectivamente. Estos rangos aseguran la integridad mecánica y el rendimiento del LED en diversas condiciones ambientales.
• Condición de Soldadura:Soporta 260°C durante 10 segundos, lo que se alinea con los perfiles típicos de soldadura por reflujo sin plomo (Pb-free).

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas a una temperatura ambiente estándar (T_a) de 25°C y una corriente directa (I_F) de 20 mA, estos parámetros definen el rendimiento central del LED.

• Intensidad Luminosa (I_V):Varía desde un mínimo de 18.0 mcd hasta un valor típico de 54.0 mcd. La intensidad real entregada está clasificada en lotes (ver Sección 3), proporcionando niveles de brillo predecibles para el diseño.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados. Este amplio ángulo de visión es característico de los LED de emisión lateral con lente difusa, proporcionando un patrón de iluminación amplio y uniforme adecuado para indicadores de estado.
• Longitud de Onda de Pico (λ_P):639 nm. Esta es la longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida es máxima, definiendo el tono percibido de la luz roja.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):631 nm. Derivada del diagrama de cromaticidad CIE, esta es la longitud de onda única que mejor representa el color percibido por el ojo humano.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):20 nm. Este estrecho ancho de banda indica una alta pureza de color, con la mayor parte de la luz emitida concentrada alrededor de la longitud de onda de pico.
• Voltaje Directo (V_F):Típicamente 2.4 V, con un máximo de 2.4 V a 20mA. Este parámetro es crítico para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10 µA a un voltaje inverso de 5V, indicando una buena calidad de la unión.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en el brillo entre lotes de producción, el LTST-S320KRKT emplea un sistema de clasificación por intensidad luminosa. Cada LED es probado y clasificado en un código de lote específico basado en su intensidad medida a 20 mA.

• Código de Lote M:18.0 - 28.0 mcd
• Código de Lote N:28.0 - 45.0 mcd
• Código de Lote P:45.0 - 71.0 mcd
• Código de Lote Q:71.0 - 112.0 mcd
• Código de Lote R:112.0 - 180.0 mcd

Se aplica una tolerancia de +/-15% a cada lote de intensidad. Los diseñadores deben seleccionar el lote apropiado según los requisitos de brillo de su aplicación. Por ejemplo, indicadores de alta visibilidad pueden requerir el Lote R o Q, mientras que luces de estado menos críticas pueden usar el Lote M o N. Este sistema permite un rendimiento predecible y simplifica la gestión de inventario para los fabricantes.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque en la hoja de datos se hace referencia a curvas gráficas específicas (ej., Fig.1, Fig.6), sus implicaciones son estándar para los LED AlInGaP. Los diseñadores pueden esperar las siguientes relaciones generales:

• Curva I-V (Corriente-Voltaje):El voltaje directo (V_F) exhibe una relación logarítmica con la corriente. Permanece relativamente estable alrededor del valor típico de 2.4V dentro del rango de corriente de operación recomendado, pero aumenta con corrientes más altas y con la temperatura.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:La intensidad es aproximadamente proporcional a la corriente directa hasta la corriente máxima nominal. Sin embargo, la eficiencia (lúmenes por vatio) típicamente alcanza su punto máximo a una corriente inferior al máximo absoluto y disminuye después debido a efectos térmicos.
• Dependencia de la Temperatura:La intensidad luminosa de los LED AlInGaP tiene un coeficiente de temperatura negativo. A medida que aumenta la temperatura de unión, la salida de luz disminuye. El voltaje directo también disminuye ligeramente con el aumento de temperatura. Una gestión térmica adecuada es crucial para mantener un brillo consistente.
• Distribución Espectral:El espectro de emisión es una curva de tipo Gaussiana centrada en 639 nm (pico) con un ancho a media altura de 20 nm. La longitud de onda dominante (631 nm) puede desplazarse ligeramente (típicamente hacia longitudes de onda más largas) con el aumento de la temperatura de unión y la corriente de accionamiento.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El LED cumple con las dimensiones estándar de encapsulado EIA (Alianza de Industrias Electrónicas) para LED SMD de emisión lateral. Las características mecánicas clave incluyen:

• Tipo de Encapsulado:Encapsulado SMD estándar de vista lateral.
• Lente:Transparente al agua, no difusa (para la variante KRKT), maximizando la salida de luz.
• Terminación:Terminales con baño de estaño (Sn), proporcionando buena soldabilidad y compatibilidad con procesos sin plomo.
• Identificación de Polaridad:El cátodo se identifica típicamente por una marca en el encapsulado, como una muesca, un punto o un terminal recortado. La hoja de datos incluye un diagrama que muestra la disposición y orientación sugerida de las almohadillas de soldadura para garantizar una colocación correcta.
• Cinta y Carrete:Empaquetado en cinta portadora abullonada de 8 mm de ancho en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. La cantidad estándar por carrete es de 3000 piezas. Este empaquetado cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481 para manejo automatizado.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de reflujo infrarrojo (IR) sugerido para montaje sin plomo. Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento:150-200°C durante un máximo de 120 segundos para calentar gradualmente la placa y los componentes, minimizando el choque térmico.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C. El componente está clasificado para 10 segundos a esta temperatura pico.
• Tiempo por Encima del Líquido (TAL):El perfil debe caracterizarse para asegurar la formación adecuada de la junta de soldadura sin sobrecalentar el LED. El perfil de ejemplo se basa en estándares JEDEC.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, utilice un soldador con control de temperatura ajustado a un máximo de 300°C. Limite el tiempo de contacto a 3 segundos por terminal, y realice esta operación solo una vez para evitar daños al encapsulado plástico y a las uniones internas por alambre.

6.3 Almacenamiento y Manipulación

• Sensibilidad a ESD (Descarga Electroestática):Los LED son susceptibles a ESD. Utilice precauciones antiestáticas adecuadas como muñequeras conectadas a tierra, tapetes conductivos y empaquetado seguro para ESD durante la manipulación.
• Sensibilidad a la Humedad:Aunque el carrete sellado proporciona protección, los componentes retirados de su empaquetado original deben usarse dentro de una semana. Para almacenamiento más prolongado, manténgalos en un ambiente seco (< 30°C, < 60% HR) o en un contenedor sellado con desecante. Si se almacenan sin empaquetar durante más de una semana, se recomienda un secado a 60°C durante 20+ horas antes de soldar para prevenir el "efecto palomita de maíz" (agrietamiento del encapsulado debido a la humedad vaporizada durante el reflujo).
• Limpieza:Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, use solo solventes especificados como alcohol isopropílico (IPA) o alcohol etílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Evite químicos agresivos o no especificados que puedan dañar la lente de epoxi o el encapsulado.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Electrónica de Consumo:Indicadores de estado de encendido, batería o función en teléfonos inteligentes, tabletas, routers y equipos de audio.
• Controles Industriales:Indicadores montados en paneles para estado de máquinas, alarmas de falla o modos operativos.
• Interior Automotriz:Retroiluminación para botones, interruptores o pantallas de estado menores (sujeto a calificación específica de grado automotriz que esta pieza estándar puede no tener).
• Instrumentación:Luces indicadoras en equipos de prueba, dispositivos médicos (para funciones no críticas) y hardware de comunicaciones.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre accione el LED con una fuente de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente en serie con una fuente de voltaje. Calcule el valor de la resistencia usando R = (V_fuente- V_F) / I_F. Para una fuente de 5V y una I_Fobjetivo de 20mA con V_F=2.4V: R = (5 - 2.4) / 0.02 = 130 Ω. Use el valor estándar más cercano (ej., 120Ω o 150Ω) y verifique la corriente real.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegure un área de cobre adecuada en el PCB o vías térmicas alrededor de las almohadillas de soldadura para conducir el calor lejos de la unión del LED, especialmente cuando opere cerca de la corriente máxima o en altas temperaturas ambientales.
• Diseño Óptico:La naturaleza de emisión lateral requiere que el diseño incorpore una guía de luz o una ventana de visualización posicionada correctamente para canalizar la luz hacia la ubicación deseada en la carcasa del producto.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTST-S320KRKT se diferencia en el mercado a través de varias características clave:

• Tecnología del Chip:El uso de AlInGaP, en comparación con el antiguo GaAsP o el GaP estándar, proporciona una eficiencia luminosa significativamente mayor y una mejor estabilidad térmica, resultando en una luz roja más brillante y consistente.
• Encapsulado de Emisión Lateral:Ofrece una alternativa de diseño a los LED de emisión superior, resolviendo desafíos específicos de diseño donde la luz necesita viajar paralela al PCB.
• Clasificación de Alta Luminosidad:La disponibilidad de lotes de hasta 180 mcd (Lote R) permite aplicaciones que requieren una visibilidad muy alta.
• Compatibilidad Robusta con Procesos:La compatibilidad explícita con reflujo IR y colocación automática optimiza la fabricación, reduciendo el costo y la complejidad del montaje en comparación con alternativas de orificio pasante.

9. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Puedo accionar este LED directamente desde un pin GPIO de un microcontrolador?

R: Depende de la capacidad de suministro de corriente del GPIO. Muchos pines de MCU solo pueden suministrar 10-25mA. A 20mA, es probable que esté en o cerca del límite. Es más seguro usar el GPIO para controlar un transistor (ej., un MOSFET) que conmute la corriente más alta del LED.

P: ¿Por qué hay una diferencia entre la Longitud de Onda de Pico (639nm) y la Longitud de Onda Dominante (631nm)?

R: La longitud de onda de pico es el máximo físico del espectro de emisión. La longitud de onda dominante es un valor calculado basado en la percepción del color humano (gráfico CIE). La sensibilidad del ojo humano (respuesta fotópica) causa este desplazamiento, haciendo que el color "aparente" corresponda a 631nm.

P: ¿Qué sucede si opero el LED a 30mA continuamente?

R: Si bien este es el límite máximo DC, operar en el máximo absoluto generará más calor, reducirá la eficiencia luminosa con el tiempo y potencialmente acortará la vida útil del LED. Para una fiabilidad óptima, se recomienda reducir la corriente a 15-20mA para la mayoría de las aplicaciones.

P: ¿Cómo interpreto el código de lote al realizar un pedido?

R: Especifique el código de lote de intensidad luminosa requerido (ej., "P") en su orden de compra para asegurar que reciba LED con brillo en el rango de 45-71 mcd. Esto garantiza consistencia en la apariencia de su producto.

10. Caso de Estudio de Diseño

Escenario:Diseñando un indicador de estado para un módulo sensor IoT compacto. El PCB está densamente poblado y el indicador debe ser visible desde el lateral de la unidad cerrada.

Implementación:Se selecciona el LTST-S320KRKT por su propiedad de emisión lateral. Se coloca en el borde del PCB. Una resistencia limitadora de corriente de 120Ω se conecta en serie a un riel de 3.3V, resultando en una corriente directa aproximada de (3.3V - 2.4V)/120Ω = 7.5mA. Esto proporciona brillo suficiente para uso en interiores mientras minimiza el consumo de energía, un factor crítico para dispositivos IoT alimentados por batería. El amplio ángulo de visión del LED asegura visibilidad incluso si el punto de vista del usuario no está perfectamente alineado. El componente se coloca usando montaje SMT estándar, y el perfil de reflujo IR se ajusta para mantenerse dentro del límite de 260°C durante 10s, asegurando una junta de soldadura fiable sin daño térmico.

11. Introducción al Principio Tecnológico

El LTST-S320KRKT se basa en la tecnología de semiconductores AlInGaP. Este material es un semiconductor compuesto del grupo III-V. 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. Aquí, se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de Aluminio, Indio, Galio y Fosfuro en la capa activa determina la energía de la banda prohibida del semiconductor, lo que dicta directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida. Para este LED rojo, la banda prohibida está diseñada para producir fotones con energía correspondiente a aproximadamente 639 nm. La lente de epoxi transparente al agua encapsula el chip, proporcionando protección mecánica, dando forma al patrón de salida de luz (ángulo de visión de 130 grados) y mejorando la extracción de luz del material semiconductor.

12. Tendencias de la Industria

La tendencia en LED indicadores como el LTST-S320KRKT continúa hacia una mayor eficiencia, encapsulados más pequeños y una mayor integración. Si bien AlInGaP sigue siendo la tecnología dominante para LED rojos y ámbar de alta eficiencia, la tecnología InGaN (Nitruro de Indio y Galio) ha avanzado para cubrir todo el espectro visible con alta eficiencia, incluyendo verde, azul y blanco. Futuros desarrollos podrían ver una mayor miniaturización de los encapsulados de emisión lateral y una mayor adopción de LED de encapsulado a escala de chip (CSP), que eliminan el encapsulado plástico tradicional para una huella aún más pequeña y un potencial mejor rendimiento térmico. Además, se está poniendo un mayor énfasis en el ajuste preciso del color y una clasificación más estricta para satisfacer las demandas de aplicaciones como matrices indicadoras de color completo e interfaces hombre-máquina sofisticadas donde la consistencia del color y el brillo son primordiales.