Hoja de Datos del LED SMD Naranja LTST-S220KFKT - Chip AlInGaP - 20mA - 90mcd - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-S220KFKT es un LED de montaje superficial (SMD) de alta luminosidad y emisión lateral. Utiliza un chip semiconductor de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), conocido por producir luz naranja eficiente y brillante. Este componente está diseñado para procesos de montaje automatizado y es compatible con técnicas estándar de soldadura por reflujo infrarrojo, lo que lo hace adecuado para fabricación en gran volumen. Su aplicación principal es como luz indicadora o fuente de retroiluminación en diversos dispositivos electrónicos donde el espacio es limitado y un perfil de emisión lateral es ventajoso.

1.1 Ventajas Principales

• Alta Luminosidad:La tecnología AlInGaP proporciona una alta intensidad luminosa, con un valor típico de 90 milicandelas (mcd) a una corriente directa de 20mA.
• Ángulo de Visión Amplio:Cuenta con un ángulo de visión de 130 grados (2θ1/2), asegurando una buena visibilidad desde diversas perspectivas.
• Amigable con la Automatización:Suministrado en cinta de 8mm montada en carretes de 7 pulgadas, compatible con equipos automáticos pick-and-place para un ensamblaje eficiente de PCB.
• Construcción Robusta:Diseñado para soportar perfiles estándar de soldadura por reflujo sin plomo (Pb-free), con una tolerancia de temperatura pico de 260°C durante 10 segundos.
• Cumplimiento Normativo:El producto cumple con la directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un desglose detallado de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos clave que definen el rendimiento y los límites operativos del LED.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. No se recomienda operar en o cerca de estos límites durante períodos prolongados.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar de forma segura en forma de calor.
• Corriente Directa Pico (IFP):80 mA. Esta es la corriente pulsada máxima permitida, típicamente especificada bajo condiciones como un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1ms. Se utiliza para destellos breves de alta intensidad.
• Corriente Directa Continua (IF):30 mA DC. Esta es la corriente máxima en estado estacionario para operación continua.
• Voltaje Inverso (VR):5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede dañar la unión PN del LED.
• Rango de Temperatura de Operación (Topr):-30°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente dentro del cual el LED está diseñado para funcionar correctamente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-40°C a +85°C. El rango de temperatura para un almacenamiento seguro cuando el dispositivo no está energizado.

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas a una temperatura ambiente estándar de 25°C, estos parámetros definen el rendimiento típico del LED en condiciones normales de operación.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 45.0 mcd hasta un valor típico de 90.0 mcd a IF=20mA. Esto mide el brillo percibido de la luz emitida por el ojo humano.
• Voltaje Directo (VF):Típicamente 2.4V, con un máximo de 2.4V a IF=20mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando conduce corriente.
• Longitud de Onda Pico (λP):611 nm. Esta es la longitud de onda a la cual la potencia óptica de salida es máxima. Para este LED naranja, se encuentra en la parte naranja-roja del espectro.
• Longitud de Onda Dominante (λd):605 nm. Se deriva del diagrama de cromaticidad CIE y representa la longitud de onda única que mejor describe el color percibido de la luz.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):17 nm. Esto indica la pureza espectral; un valor más pequeño significa una salida de luz más monocromática (color puro).
• Corriente Inversa (IR):10 μA máximo a VR=5V. Esta es la pequeña corriente de fuga que fluye cuando el LED está polarizado inversamente dentro de su valor máximo.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en el brillo entre lotes de producción, los LED se clasifican en grupos (bins) según su intensidad luminosa medida. El LTST-S220KFKT utiliza un sistema de clasificación con los siguientes códigos y rangos, medidos a 20mA. La tolerancia para cada bin de intensidad es de +/-15%.

• Código de Bin P:45.0 - 71.0 mcd
• Código de Bin Q:71.0 - 112.0 mcd
• Código de Bin R:112.0 - 180.0 mcd
• Código de Bin S:180.0 - 280.0 mcd

Esto permite a los diseñadores seleccionar LED de un bin específico para aplicaciones que requieren niveles de brillo uniformes.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque las curvas gráficas específicas se mencionan en la hoja de datos, sus implicaciones son críticas para el diseño.

4.1 Corriente vs. Intensidad Luminosa (Curva I-Iv)

La salida de luz (intensidad luminosa) de un LED es directamente proporcional a la corriente directa que fluye a través de él, hasta cierto punto. Operar por encima de la corriente continua recomendada (30mA) puede provocar calor excesivo, reducir la vida útil y causar un cambio de color. La corriente pico (80mA) permite ráfagas cortas de mayor brillo sin daño térmico, ya que no hay tiempo suficiente para que se acumule calor.

4.2 Dependencia de la Temperatura

El rendimiento del LED es sensible a la temperatura. A medida que aumenta la temperatura de unión:

• Disminuye la Intensidad Luminosa:La salida de luz típicamente disminuye. Las especificaciones de la hoja de datos son a 25°C; a temperaturas de operación más altas, la salida será menor.
• Disminuye el Voltaje Directo:VF tiene un coeficiente de temperatura negativo.
• Desplazamiento de la Longitud de Onda:Las longitudes de onda pico y dominante pueden desplazarse ligeramente, afectando potencialmente el color percibido.

Una gestión térmica adecuada (por ejemplo, un área de cobre suficiente en el PCB para disipar calor) es esencial para mantener el rendimiento y la fiabilidad.

4.3 Distribución Espectral

La curva espectral muestra la intensidad de la luz a través de diferentes longitudes de onda. El pico en 611nm y el ancho medio de 17nm confirman que se trata de un LED naranja con un ancho de banda espectral relativamente estrecho, proporcionando un color saturado.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El LED presenta un diseño de encapsulado de emisión lateral, lo que significa que la emisión de luz principal es desde el lateral del componente en lugar de la parte superior. Esto es ideal para aplicaciones de iluminación de borde.

5.1 Dimensiones del Encapsulado y Polaridad

El componente sigue un contorno de encapsulado estándar EIA. Las tolerancias dimensionales clave son típicamente ±0.10mm. El cátodo (terminal negativo) suele estar indicado por una marca en el encapsulado, como una muesca, un punto o una pata recortada. La hoja de datos incluye un dibujo dimensional detallado con el diseño sugerido de pistas de soldadura para garantizar una alineación correcta y la formación de la junta de soldadura durante el reflujo.

5.2 Diseño Sugerido de la Pista de Soldadura

Se proporciona un patrón de pistas recomendado (huella de soldadura) para facilitar un buen rendimiento de soldadura y estabilidad mecánica. Seguir este diseño ayuda a prevenir problemas como el "efecto lápida" (un extremo se levanta de la pista) o juntas de soldadura insuficientes.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El LED es compatible con procesos de soldadura por reflujo sin plomo (Pb-free). Se proporciona un perfil sugerido, que cumple con los estándares JEDEC. Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento:150-200°C durante hasta 120 segundos para calentar gradualmente la placa y activar el fundente de la pasta de soldar.
• Temperatura Pico:Máximo de 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquidus (TAL):El tiempo que la junta de soldadura pasa por encima de su punto de fusión debe ser suficiente para una buena humectación, pero no excesivo para evitar estrés térmico en el LED. El perfil sugiere un tiempo de temperatura pico máximo de 10 segundos.

El componente puede soportar este proceso de reflujo un máximo de dos veces.

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 junta, y suelde solo una vez para evitar daños térmicos al encapsulado plástico y a los alambres de unión internos.

6.3 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, utilice únicamente los disolventes especificados. Es aceptable sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Evite el uso de productos químicos agresivos o no especificados que puedan dañar la lente plástica o el encapsulado.

6.4 Almacenamiento y Manipulación

• Precauciones ESD:Los LED son sensibles a las descargas electrostáticas (ESD). Utilice pulseras antiestáticas, tapetes antiestáticos y equipo correctamente conectado a tierra durante la manipulación.
• Sensibilidad a la Humedad:Aunque la hoja de datos indica que el encapsulado está sellado, se aplican las precauciones estándar de MSL (Nivel de Sensibilidad a la Humedad) para componentes SMD después de abrir el embalaje original. Si se expone a la humedad ambiente, puede ser necesario un secado (por ejemplo, 60°C durante 20 horas) antes del reflujo para prevenir el "efecto palomita" (agrietamiento del encapsulado debido a la presión de vapor durante el calentamiento).
• Condiciones de Almacenamiento:Para embalajes abiertos, almacene a ≤30°C y ≤60% de humedad relativa. Se recomienda su uso dentro de una semana para obtener los mejores resultados.

7. Información de Embalaje y Pedido

El formato de embalaje estándar es crucial para el montaje automatizado.

• Cinta y Carrete:Los componentes se colocan en cinta portadora gofrada de 8mm de ancho.
• Tamaño del Carrete:7 pulgadas de diámetro.
• Cantidad por Carrete:4000 piezas.
• Notas de Embalaje:Los espacios vacíos se sellan con cinta de cubierta. El número máximo de componentes faltantes consecutivos es dos. La cantidad mínima de pedido para restos es de 500 piezas. El embalaje cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Los LED son dispositivos controlados por corriente. Para garantizar un brillo constante y una larga vida útil, deben ser alimentados con una corriente constante o con una resistencia limitadora de corriente en serie cuando se utiliza una fuente de voltaje.

Ejemplo de Cálculo para la Resistencia en Serie (usando una fuente de 5V y VF típico=2.4V, IF=20mA):
Valor de la Resistencia, R = (Vfuente - VF) / IF = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ohmios.
Potencia de la Resistencia, P = (Vfuente - VF) * IF = (2.6V) * 0.020A = 0.052W. Una resistencia estándar de 1/8W (0.125W) o 1/10W es suficiente.

Para múltiples LED, conectarlos en serie (si el voltaje de la fuente es lo suficientemente alto) es preferible a conexiones en paralelo, ya que garantiza una corriente idéntica a través de cada LED, promoviendo un brillo uniforme.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión Térmica:Asegúrese de que el diseño del PCB proporcione un alivio térmico adecuado, especialmente si se opera cerca de los valores máximos de corriente. Conectar la pista térmica (si está presente) a un plano de tierra puede ayudar a disipar el calor.
• Limitación de Corriente:Nunca conecte un LED directamente a una fuente de voltaje sin un mecanismo de limitación de corriente.
• Protección contra Voltaje Inverso:Evite aplicar polarización inversa. En circuitos donde es posible un voltaje inverso (por ejemplo, acoplamiento AC), considere agregar un diodo de protección en paralelo con el LED (cátodo con cátodo, ánodo con ánodo).

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTST-S220KFKT se diferencia por su combinación de tecnología AlInGaP y encapsulado de visión lateral. En comparación con los LED más antiguos de GaAsP o GaP, AlInGaP ofrece una eficiencia y brillo significativamente mayores para colores naranja/rojo. El factor de forma de emisión lateral proporciona flexibilidad de diseño para aplicaciones donde la luz debe dirigirse horizontalmente a través de una superficie, como en retroiluminación de botones, indicadores de estado en el borde de un dispositivo o guías de luz.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

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

La longitud de onda pico (λP) es la longitud de onda física donde el LED emite la mayor potencia óptica. La longitud de onda dominante (λd) es un valor calculado basado en la percepción del color humano (gráfico CIE) que mejor representa el color que vemos. A menudo son cercanas pero no idénticas.

10.2 ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de 3.3V?

Sí. Usando el VF típico de 2.4V a 20mA, una resistencia en serie se calcularía como R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 Ohmios. Asegúrese de que la potencia nominal de la resistencia sea adecuada (0.9V * 0.02A = 0.018W).

10.3 ¿Por qué existe una corriente pico mucho mayor que la corriente continua?

La corriente pico (80mA) es para pulsos muy cortos (0.1ms). Esto permite que el LED produzca un destello mucho más brillante para fines de señalización sin que la temperatura de unión aumente a niveles dañinos, ya que no hay tiempo suficiente para que se acumule calor. Para iluminación constante, no se debe exceder la corriente continua (30mA).

10.4 ¿Cómo interpreto el código de clasificación (bin)?

El código de bin (por ejemplo, P, Q, R, S) en la etiqueta del carrete o el embalaje indica el rango de intensidad luminosa de los LED en su interior. Seleccionar de un solo bin garantiza un brillo consistente en su producto. Por ejemplo, los LED del Bin S serán significativamente más brillantes que los del Bin P cuando se alimenten con la misma corriente.

11. Ejemplo de Aplicación Práctica

Escenario: Diseñar un indicador de batería baja para un dispositivo portátil.
El LTST-S220KFKT es una excelente opción. Su color naranja es un indicador de advertencia común. El encapsulado de emisión lateral permite montarlo en el borde del PCB, dirigiendo la luz hacia una ventana translúcida en la carcasa del dispositivo. Alimentado a 15-20mA a través de un pin GPIO y una resistencia en serie desde la línea de 3.3V del dispositivo, proporciona una señal clara y brillante. Su amplio ángulo de visión de 130 grados asegura que el indicador sea visible incluso cuando el dispositivo se ve desde un ángulo. Su compatibilidad con la soldadura por reflujo permite que se monte junto con todos los demás componentes SMD en un solo paso, reduciendo el costo de fabricación.

12. Principio de Funcionamiento

Un LED es un diodo semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo que excede su voltaje de banda prohibida, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa (el chip de AlInGaP en este caso). Esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica del material semiconductor (AlInGaP) determina la energía de la banda prohibida, que a su vez dicta la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, naranja. El encapsulado de emisión lateral incorpora una lente de plástico moldeada que da forma y dirige la luz emitida desde el chip hacia los lados.

13. Tendencias Tecnológicas

El uso de materiales AlInGaP representa una tecnología establecida y madura para producir LED rojos, naranjas y amarillos de alta eficiencia. El desarrollo continuo en la industria LED en general se centra en aumentar la eficiencia (lúmenes por vatio), mejorar la reproducción cromática y permitir mayores densidades de potencia. Para LED indicadores como el LTST-S220KFKT, las tendencias incluyen una mayor miniaturización, el desarrollo de ángulos de visión aún más amplios y una compatibilidad mejorada con procesos de montaje exigentes. La tendencia hacia una mayor automatización y fiabilidad en la fabricación de electrónica continúa haciendo que los LED SMD robustos y soldables por reflujo sean la opción estándar frente a los componentes de orificio pasante.