Hoja de Datos del LED SMD LTST-S320TGKT - Emisión Lateral - 3.2x2.0x1.1mm - 3.2V - 76mW - Verde - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-S320TGKT es un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) de alto rendimiento y emisión lateral. Utiliza un chip semiconductor avanzado de Nitruro de Galio e Indio (InGaN) para producir una brillante luz verde. Este componente está diseñado específicamente para aplicaciones que requieren iluminación desde el lateral del componente, en lugar de desde la parte superior. Su encapsulado compacto estándar EIA y su embalaje en cinta y carrete lo hacen ideal para los procesos de ensamblaje automatizado de alto volumen, comunes en la fabricación electrónica moderna.

Las ventajas clave de este LED incluyen su conformidad con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), clasificándolo como un producto ecológico. Cuenta con una lente transparente al agua que maximiza la salida de luz y un marco de pines estañado para una excelente soldabilidad. El dispositivo es totalmente compatible con los procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), que es el estándar para ensamblar placas de tecnología de montaje superficial (SMT). Su diseño garantiza la compatibilidad con equipos automáticos de pick-and-place, optimizando la línea de producción.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se recomienda operar el LED bajo estas condiciones. La disipación de potencia máxima es de 76 milivatios (mW) a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. La corriente directa continua no debe exceder los 20 mA. Para operación pulsada, se permite una corriente directa pico de 100 mA bajo un ciclo de trabajo estricto de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1 milisegundos. El dispositivo puede operar dentro de un rango de temperatura ambiente de -20°C a +80°C y puede almacenarse en temperaturas desde -30°C hasta +100°C.

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas en condiciones estándar de prueba de Ta=25°C y una corriente directa (IF) de 20 mA, el LED exhibe sus métricas de rendimiento principales. La intensidad luminosa (Iv) tiene un valor típico de 150 milicandelas (mcd), con un valor mínimo especificado de 71.0 mcd. Este parámetro cuantifica el brillo percibido de la luz emitida. 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 amplio adecuado para iluminación lateral.

Las características espectrales están definidas por la longitud de onda de emisión pico (λP) de 530 nanómetros (nm) y una longitud de onda dominante (λd) de 525 nm. El ancho medio de la línea espectral (Δλ) es de 35 nm, lo que indica la pureza del color verde. Eléctricamente, la tensión directa (VF) mide típicamente 3.2 voltios, con un rango de 2.8V a 3.6V. Se garantiza que la corriente inversa (IR) sea de 10 microamperios (μA) o menos cuando se aplica una tensión inversa (VR) de 5V, aunque el dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa.

3. Explicación del Sistema de Binning

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LEDs se clasifican en bins según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos de tolerancia específicos para su aplicación.

3.1 Binning de Tensión Directa

La tensión directa se clasifica en pasos de 0.2V. Los códigos de bin D7, D8, D9 y D10 corresponden a rangos de tensión de 2.80-3.00V, 3.00-3.20V, 3.20-3.40V y 3.40-3.60V, respectivamente, cada uno con una tolerancia de ±0.1V.

3.2 Binning de Intensidad Luminosa

La intensidad luminosa se categoriza en los bins Q, R y S. El bin Q cubre 71.0-112.0 mcd, el bin R cubre 112.0-180.0 mcd y el bin S cubre 180.0-280.0 mcd. Se aplica una tolerancia de ±15% dentro de cada bin.

3.3 Binning de Longitud de Onda Dominante

La longitud de onda dominante, que define el color percibido, se clasifica como AP (520.0-525.0 nm), AQ (525.0-530.0 nm) y AR (530.0-535.0 nm). La tolerancia para cada bin es de ±1 nm.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque en la hoja de datos se hace referencia a curvas gráficas específicas (por ejemplo, Figura 1 para distribución espectral, Figura 5 para ángulo de visión), se puede describir su comportamiento típico. La relación entre la corriente directa (IF) y la tensión directa (VF) es exponencial, característica de un diodo. La intensidad luminosa es aproximadamente proporcional a la corriente directa dentro del rango de operación recomendado. La longitud de onda pico puede exhibir un ligero desplazamiento negativo (hacia longitudes de onda más cortas) con el aumento de la corriente y un desplazamiento positivo (hacia longitudes de onda más largas) con el aumento de la temperatura de unión. Comprender estas tendencias es crucial para diseñar sistemas de iluminación estables y consistentes.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED se ajusta a una huella estándar SMD. Las dimensiones clave incluyen la longitud, anchura y altura del cuerpo. La hoja de datos proporciona un dibujo mecánico detallado con todas las medidas críticas, incluido el espaciado de pines y el tamaño general, esenciales para el diseño del patrón de soldadura en la PCB (Placa de Circuito Impreso).

5.2 Identificación de Polaridad y Diseño de Pads

El componente tiene una marca de polaridad clara, típicamente una muesca o un punto en el encapsulado, que indica el cátodo. La hoja de datos incluye un dibujo con las dimensiones sugeridas para los pads de soldadura para garantizar una correcta formación de la junta de soldadura y estabilidad mecánica. También recomienda la orientación óptima para el proceso de soldadura para evitar el efecto "tombstoning" (donde un extremo se levanta del pad).

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR

El dispositivo está calificado para procesos de soldadura sin plomo (Pb-free). Se proporciona un perfil de reflujo sugerido, que cumple con los estándares JEDEC. Los parámetros clave incluyen una zona de precalentamiento (150-200°C), un calentamiento controlado, una temperatura pico que no exceda los 260°C y un tiempo por encima de 260°C limitado a un máximo de 10 segundos. El tiempo total de precalentamiento debe ser de 120 segundos como máximo. Este perfil debe caracterizarse cuidadosamente para el ensamblaje específico de la PCB para garantizar la fiabilidad.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, se debe tener extremo cuidado. La temperatura de la punta del soldador no debe exceder los 300°C, y el tiempo de contacto con cualquier pin debe limitarse a un máximo de 3 segundos. Esto debe realizarse solo una vez para evitar daños térmicos al encapsulado epóxico y al chip semiconductor.

6.3 Limpieza y Almacenamiento

Si se requiere limpieza después de la soldadura, solo deben usarse disolventes a base de alcohol especificados, como alcohol isopropílico o etílico. La inmersión debe realizarse a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Productos químicos no especificados pueden dañar el encapsulado. Para el almacenamiento, las bolsas antihumedad sin abrir deben mantenerse a ≤30°C y ≤90% de Humedad Relativa (HR). Una vez abiertas, los LEDs deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% HR y usarse dentro de una semana. Para un almacenamiento más prolongado fuera de la bolsa original, se recomienda un horneado a 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" durante el reflujo.

7. Información de Embalaje y Pedido

Los LEDs se suministran en cinta portadora de 8 mm de ancho con relieve, enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete contiene 3000 piezas. Los bolsillos de la cinta están sellados con una cinta protectora superior. El embalaje sigue las especificaciones ANSI/EIA-481. Para cantidades remanentes, se aplica una cantidad mínima de embalaje de 500 piezas.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED de emisión lateral es ideal para aplicaciones que requieren iluminación de borde o indicación de estado desde el lateral de un dispositivo. Usos comunes incluyen retroiluminación para interruptores de membrana, iluminación lateral para pantallas LCD en dispositivos portátiles, indicadores de estado en los marcos de electrónica de consumo (como routers, decodificadores) y retroiluminación para símbolos o texto en paneles frontales.

8.2 Diseño del Circuito

Una resistencia limitadora de corriente es obligatoria cuando se alimenta el LED desde una fuente de tensión. El valor de la resistencia (R) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_fuente - VF) / IF, donde VF es la tensión directa del LED (usar el valor máximo para un diseño conservador) e IF es la corriente directa deseada (por ejemplo, 20 mA). Alimentar el LED con una fuente de corriente constante es preferible para una óptima consistencia de brillo y color, especialmente ante variaciones de temperatura.

8.3 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja, un diseño térmico adecuado en la PCB es importante para la fiabilidad a largo plazo. Asegurar un área de cobre adecuada alrededor de los pads del LED ayuda a disipar el calor y mantiene una temperatura de unión más baja, lo que preserva la salida luminosa y la vida útil.

8.4 Precauciones contra ESD (Descarga Electroestática)

Los LEDs son sensibles a las descargas electrostáticas. Los procedimientos de manipulación deben incluir el uso de pulseras antiestáticas conectadas a tierra, alfombrillas antiestáticas y contenedores conductores. Todo el equipo de ensamblaje debe estar correctamente conectado a tierra.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El diferenciador principal de este componente es su diseño óptico de emisión lateral, que es distinto de los LEDs SMD de emisión superior más comunes. En comparación con tecnologías más antiguas como AlGaInP (para rojo/amarillo), el chip InGaN ofrece mayor eficiencia y brillo en el espectro verde/azul. El ángulo de visión de 130 grados proporciona una iluminación muy amplia, lo que es ventajoso para aplicaciones que requieren dispersión de luz a lo largo de una superficie. Su compatibilidad con los procesos estándar de reflujo IR lo alinea con el ensamblaje SMT moderno, a diferencia de los LEDs de orificio pasante más antiguos que requieren soldadura por ola.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Puedo alimentar este LED sin una resistencia limitadora de corriente?

R: No. Un LED es un dispositivo controlado por corriente. Conectarlo directamente a una fuente de tensión hará que fluya una corriente excesiva, destruyéndolo instantáneamente. Siempre use una resistencia en serie o un controlador de corriente constante.

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

R: La longitud de onda pico (λP) es la longitud de onda a la que la distribución espectral de potencia es máxima. La longitud de onda dominante (λd) se deriva del diagrama de cromaticidad CIE y representa la longitud de onda única de una luz monocromática pura que coincidiría con el color percibido del LED. λd es más relevante para la especificación del color.

P: ¿Puedo usar este LED para operación continua a 20mA?

R: Sí, 20mA es la corriente directa continua recomendada. Sin embargo, asegúrese de que la temperatura ambiente y el diseño térmico de la PCB permitan que la temperatura de unión se mantenga dentro de los límites seguros para preservar el rendimiento especificado y la longevidad.

P: ¿Por qué es tan importante la condición de almacenamiento para los LEDs SMD?

R: El encapsulado epóxico de plástico puede absorber humedad del aire. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede vaporizarse rápidamente, creando presión interna que puede agrietar el encapsulado o despegar el chip, un fenómeno conocido como "efecto palomita". El almacenamiento y horneado adecuados previenen esto.

11. Ejemplo de Aplicación Práctica

Escenario: Diseñar un indicador de estado con iluminación lateral para un router inalámbrico.El LED debe montarse en la PCB principal, que se ensambla mediante un proceso de reflujo IR sin plomo. La luz debe brillar a través de una pequeña ventana en el lateral de la carcasa de plástico del router para indicar "encendido" y "actividad de red" (parpadeo).



Implementación:Se selecciona el LTST-S320TGKT por su emisión lateral y color verde. Se colocan dos LEDs cerca del borde de la PCB, alineados con las guías de luz en la carcasa. El patrón de soldadura en la PCB se diseña según las dimensiones de pad sugeridas en la hoja de datos. Se calcula una resistencia limitadora de 150Ω para una fuente de 5V (usando VF_max=3.6V, IF=20mA: R = (5-3.6)/0.02 = 70Ω, una de 150Ω proporciona unos ~9mA más seguros). El pin GPIO del microcontrolador acciona el LED a través de esta resistencia. El ensamblaje sigue el perfil de reflujo especificado, y el producto terminado proporciona una iluminación lateral clara y de gran ángulo.

12. Introducción al Principio Tecnológico

Este LED se basa en la tecnología de semiconductores InGaN. Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n, se inyectan electrones y huecos en la región activa. Su recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación de Nitruro de Galio e Indio en la estructura de pozo cuántico determina la energía del bandgap y, en consecuencia, la longitud de onda (color) de la luz emitida, en este caso, verde alrededor de 530nm. La característica de emisión lateral se logra mediante la colocación del chip dentro del encapsulado y el modelado del reflector y la lente epóxica, que dirige la salida de luz principal lateralmente.

13. Tendencias de la Industria

La tendencia en los LEDs SMD continúa hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), tamaños de encapsulado más pequeños para aplicaciones de mayor densidad y una mejor consistencia de color mediante un binning más estricto. También hay un creciente énfasis en la fiabilidad bajo condiciones adversas (mayor temperatura, humedad) para aplicaciones automotrices e industriales. Además, la integración de electrónica de control directamente con el chip LED (por ejemplo, para LEDs RGB direccionables) es un desarrollo significativo, aunque para LEDs indicadores simples como este, el enfoque sigue siendo la rentabilidad, la fiabilidad y la compatibilidad con líneas de ensamblaje automatizadas de alta velocidad.