Hoja de Datos del LED SMD de Vista Lateral LTST-S110TGKT - Dimensiones del Paquete - Voltaje Directo 3.2V - Intensidad Luminosa hasta 450mcd - Verde 530nm - Documento Técnico en Inglés

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona especificaciones técnicas completas para un LED de montaje superficial (SMD) de emisión lateral. El componente está diseñado para aplicaciones que requieren un amplio ángulo de visión y alto brillo a partir de un encapsulado compacto de emisión lateral. Utiliza un chip semiconductor de InGaN (Nitruro de Indio y Galio) para producir luz verde, ofreciendo un equilibrio entre eficiencia y rendimiento adecuado para ensamblajes electrónicos modernos.

El LED se presenta en cinta de 8 mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, lo que lo hace totalmente compatible con equipos automáticos de alta velocidad de recogida y colocación utilizados en la fabricación en volumen. Su diseño se ajusta al empaquetado estándar EIA (Electronic Industries Alliance), garantizando una amplia compatibilidad dentro de la industria.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los valores máximos absolutos definen los límites de estrés 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 y no deben excederse bajo ninguna condición de funcionamiento.

• Disipación de Potencia (Pd): 76 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar en forma de calor sin exceder sus límites térmicos.
• Corriente Directa de Pico (IFP): 100 mA. Esta es la corriente directa instantánea máxima permitida, típicamente especificada bajo condiciones de pulso (ciclo de trabajo de 1/10, ancho de pulso de 0.1 ms) para evitar el sobrecalentamiento del chip.
• Corriente Directa Continua (IF): 20 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para una operación confiable a largo plazo.
• Rango de Temperatura de Operación: -20°C a +80°C. Se garantiza que el dispositivo funcione dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento: -30°C a +100°C. El dispositivo puede almacenarse sin degradación dentro de estos límites.
• Condiciones de Soldadura por Reflujo Infrarrojo: Temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos. Esto define la tolerancia del perfil térmico para procesos de ensamblaje con soldadura sin plomo (Pb-free).

2.2 Electrical & Optical Characteristics

Las características típicas de funcionamiento se miden a Ta=25°C con una corriente directa (IF) de 20 mA, salvo que se indique lo contrario. Estos parámetros definen el rendimiento esperado en condiciones de uso normales.

• Intensidad Luminosa (Iv): Oscila entre un mínimo de 71.0 mcd y un máximo de 450.0 mcd. La intensidad se mide utilizando un sensor filtrado para coincidir con la curva de respuesta fotópica (ojo humano) CIE. El valor real para una unidad específica depende de su código de bin (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ1/2): 130 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa desciende a la mitad de su valor en el eje central (0°). Un amplio ángulo de visión de 130° hace que este LED sea adecuado para aplicaciones de retroiluminación e indicadores donde la luz debe ser visible desde los laterales.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λP): 530 nm. Esta es la longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida del LED es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λd): 525 nm. Se deriva del diagrama de cromaticidad CIE y representa la longitud de onda única que mejor describe el color percibido de la luz emitida. Es una representación más precisa del color que la longitud de onda de pico.
• Ancho de Media Línea Espectral (Δλ): 35 nm. Este parámetro indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida, medido como el ancho total a la mitad del máximo (FWHM) del espectro de emisión.
• Voltaje Directo (VF): Típicamente 3.20 V, con un rango de 2.80 V (Mín.) a 3.60 V (Máx.) a IF=20mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED durante su funcionamiento.
• Corriente Inversa (IR): 10 μA (Máx.) cuando se aplica un voltaje inverso (VR) de 5V. Es crucial señalar que este LED no está diseñado para operar en polarización inversa; esta condición de prueba es solo para caracterizar la corriente de fuga.

3. Explicación del Sistema de Binning

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican en rangos de rendimiento según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de color, brillo y voltaje.

3.1 Clasificación por Voltaje Directo

Las unidades se categorizan por su voltaje directo (VF) a 20mA. La tolerancia dentro de cada rango es de +/-0.1V.

• Bin D7: VF = 2.80V - 3.00V
• Bin D8: VF = 3.00V - 3.20V
• Bin D9: VF = 3.20V - 3.40V
• Bin D10: VF = 3.40V - 3.60V

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa

Las unidades se clasifican según su intensidad luminosa (Iv) a 20mA. La tolerancia dentro de cada bin es de +/-15%.

• Bin Q: Iv = 71.0 mcd - 112.0 mcd
• Bin R: Iv = 112.0 mcd - 180.0 mcd
• Bin S: Iv = 180.0 mcd - 280.0 mcd
• Bin T: Iv = 280.0 mcd - 450.0 mcd

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Las unidades se clasifican según su longitud de onda dominante (λd) a 20mA. La tolerancia dentro de cada grupo es de +/-1nm, lo que garantiza una alta consistencia de color.

• Grupo AP: λd = 520.0 nm - 525.0 nm
• Bin AQ: λd = 525.0 nm - 530.0 nm
• Bin AR: λd = 530.0 nm - 535.0 nm

La selección de bins específicos permite un emparejamiento de color preciso y una uniformidad de brillo en aplicaciones con múltiples LED, como pantallas o matrices de retroiluminación.

4. Análisis de la Curva de Rendimiento

Aunque en la hoja de datos se hacen referencias a curvas gráficas específicas (por ejemplo, la Figura 1 para la distribución espectral, la Figura 5 para el ángulo de visión), aquí se analizan sus implicaciones típicas. Estas curvas son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones variables.

Corriente Directa vs. Intensidad Luminosa (Curva I-Iv): La intensidad luminosa de un LED es directamente proporcional a la corriente directa, siguiendo típicamente una relación casi lineal dentro del rango de operación recomendado. Exceder la corriente continua máxima no solo aumentará el brillo de manera no lineal, sino que también generará un calor excesivo, lo que podría reducir la vida útil y desplazar la longitud de onda dominante.

Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V): La característica I-V de un LED es exponencial. Un pequeño aumento en el voltaje más allá del voltaje directo típico (por ejemplo, 3.2V) puede causar un gran aumento, potencialmente dañino, en la corriente si no está limitada adecuadamente por un circuito controlador o una resistencia en serie.

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

• La Intensidad Luminosa disminuye. Las temperaturas más altas reducen la eficiencia cuántica interna, lo que conduce a una menor salida de luz para la misma corriente de conducción.
• La tensión directa disminuye. El bandgap del semiconductor se estrecha ligeramente con la temperatura, reduciendo el voltaje necesario para alcanzar una corriente determinada.
• La longitud de onda dominante se desplaza. Por lo general, en los LED verdes basados en InGaN, la longitud de onda puede desplazarse ligeramente hacia longitudes de onda más largas (corrimiento al rojo) al aumentar la temperatura, lo que afecta la percepción del color.

Estos factores subrayan la importancia de una gestión térmica adecuada en el diseño de PCB.

5. Mechanical & Packaging Information

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED presenta un paquete SMD de visión lateral. Todas las dimensiones críticas, incluida la longitud, anchura y altura del cuerpo, así como las posiciones de los terminales, se proporcionan en los planos de la hoja de datos con una tolerancia general de ±0.10 mm (0.004"). Esta precisión garantiza una colocación y soldadura confiables mediante maquinaria automatizada.

5.2 Soldering Pad Layout & Polarity

La hoja de datos incluye una huella de almohadilla de soldadura sugerida para el diseño de PCB. Adherirse a estas recomendaciones es crucial para lograr una junta de soldadura confiable y una alineación adecuada. El componente tiene una marca de polaridad (típicamente un indicador de cátodo en el cuerpo del encapsulado). Se debe observar la orientación correcta durante el ensamblaje, ya que aplicar voltaje inverso puede dañar instantáneamente el LED.

5.3 Especificaciones de Cinta y Carrete

El dispositivo se suministra en cinta portadora con relieve y cinta de cubierta protectora, enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. La cantidad estándar por carrete es de 3000 unidades. Las especificaciones clave de la cinta incluyen el paso de los bolsillos, el ancho de la cinta y las dimensiones del carrete, que están diseñadas para cumplir con los estándares ANSI/EIA-481-1-A para equipos de manejo automático.

6. Soldering & Assembly Guidelines

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de reflujo infrarrojo (IR) sugerido para procesos de soldadura sin plomo (Pb-free). Los parámetros clave incluyen:

• Zona de Precalentamiento: 150°C a 200°C, con un tiempo máximo de precalentamiento de 120 segundos para calentar gradualmente la placa y los componentes, activando el fundente y minimizando el choque térmico.
• Temperatura Máxima: Máximo de 260°C. El componente no debe exponerse a temperaturas superiores a este límite.
• Tiempo por Encima del Líquidus (TAL): El tiempo durante el cual la soldadura está fundida es crítico para la formación de la unión. El perfil sugiere un máximo de 10 segundos en la temperatura máxima, y el reflujo no debe realizarse más de dos veces.

Este perfil se basa en los estándares JEDEC y sirve como objetivo genérico; los perfiles finales deben validarse para diseños de PCB, pastas de soldadura y características del horno específicos.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, se debe extremar el cuidado:

• Temperatura del Soldador: Máximo 300°C.
• Tiempo de Soldadura: Máximo 3 segundos por unión soldada.
• Frecuencia: Debe realizarse solo una vez para evitar el estrés térmico en el encapsulado plástico y en las uniones por alambre internas.

6.3 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, solo deben utilizarse los disolventes especificados para evitar dañar la lente de plástico y el encapsulado del LED. Los agentes de limpieza recomendados son a base de alcohol, como alcohol etílico o alcohol isopropílico (IPA). El LED debe sumergirse a temperatura ambiente normal durante menos de un minuto. Deben evitarse limpiadores químicos agresivos o no especificados.

6.4 Precauciones contra la Descarga Electroestática (ESD)

Los LED son sensibles a las descargas electrostáticas (ESD) y a los picos eléctricos. Las precauciones de manipulación son obligatorias:

• Utilice una pulsera antiestática conectada a tierra o guantes antiestáticos al manipular dispositivos.
• Asegúrese de que todas las estaciones de trabajo, equipos y herramientas estén correctamente conectadas a tierra.
• Almacene y transporte los componentes en embalajes protectores contra ESD.

7. Storage & Handling Conditions

El almacenamiento adecuado es vital para mantener la soldabilidad y la fiabilidad del dispositivo, especialmente para los paquetes SMD sensibles a la humedad.

• Paquete Sellado: Los LEDs en su bolsa de barrera de humedad original y sin abrir (con desecante) deben almacenarse a ≤30°C y ≤90% de humedad relativa (HR). La vida útil recomendada en estas condiciones es de un año.
• Paquete Abierto: Una vez abierta la bolsa barrera de humedad, el ambiente de almacenamiento no debe superar los 30°C y el 60% HR. Se recomienda encarecidamente completar el proceso de soldadura por reflujo IR en el plazo de una semana tras la apertura.
• Almacenamiento Prolongado (Abierto): Para un almacenamiento superior a una semana, los componentes deben colocarse en un recipiente sellado con desecante nuevo o en un desecador purgado con nitrógeno.
• Horneado: Si los componentes han estado expuestos a condiciones ambientales durante más de una semana, se recomienda un proceso de horneado (aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas) antes de la soldadura para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" (agrietamiento del encapsulado) durante el reflujo.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

El perfil de emisión lateral y el amplio ángulo de visión hacen que este LED sea ideal para varias aplicaciones:

• Indicadores de Estado en Paneles Verticales: Perfecto para equipos donde el PCB está montado perpendicular a la línea de visión del usuario, como en hardware de red, mezcladores de audio o paneles de control industrial.
• Retroiluminación de Borde: Puede utilizarse para iluminar guías de luz en pantallas pequeñas, teclados o paneles decorativos desde el lateral, creando un brillo uniforme.
• Electrónica de Consumo: Luces indicadoras en teléfonos inteligentes, tabletas, computadoras portátiles, consolas de juegos y electrodomésticos.
• Iluminación Interior Automotriz: Para luces indicadoras de estado interior no críticas, siempre que se cumplan los requisitos de temperatura de funcionamiento y fiabilidad.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente: Conduzca siempre el LED con una fuente de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente en serie. El valor de la resistencia se puede calcular usando la fórmula: R = (Vsupply - VF) / IF, donde VF es el voltaje directo típico o máximo de la hoja de datos para garantizar un funcionamiento seguro en todas las condiciones.
• Gestión Térmica: Aunque la disipación de potencia es baja (76 mW), asegurar un área de cobre adecuada alrededor de las almohadillas de soldadura en el PCB ayuda a disipar el calor, manteniendo el rendimiento y la longevidad del LED, especialmente en altas temperaturas ambientales o espacios cerrados.
• Diseño Óptico: Considere el ángulo de visión de 130° al diseñar guías de luz, lentes o difusores para capturar y dirigir eficazmente la luz emitida.
• Protección contra ESD: En aplicaciones propensas a eventos de ESD, considere agregar diodos de supresión de voltaje transitorio (TVS) u otro circuito de protección en las líneas del controlador LED.

9. Technical Comparison & Differentiation

En comparación con los LED SMD estándar de emisión superior, esta variante de visión lateral ofrece una ventaja distintiva en aplicaciones donde el espacio en la parte superior de la placa es limitado o donde la luz debe dirigirse horizontalmente. Sus diferenciadores clave incluyen:

• Dirección de Emisión: La salida de luz principal proviene del lateral del encapsulado, no de la parte superior.
• Ángulo de Visión Amplio: El ángulo de visión de 130° suele ser más amplio que el de muchos LED de emisión superior, ofreciendo un campo de visibilidad más extenso.
• Compatibilidad: Mantiene la compatibilidad total con los procesos estándar de montaje SMD (soldadura por reflujo, pick-and-place), a diferencia de algunos emisores laterales especializados que pueden requerir montaje manual.
• Tecnología InGaN: El uso de InGaN para luz verde ofrece mayor eficiencia y mejor estabilidad de rendimiento en comparación con tecnologías más antiguas como AlInGaP para ciertas longitudes de onda verdes.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

10.1 ¿Cuál es la diferencia entre Peak Wavelength y Dominant Wavelength?

Longitud de Onda Pico (λP) es la longitud de onda única en la que el LED emite la mayor potencia óptica. Longitud de onda dominante (λd) se calcula a partir de las coordenadas de color CIE y representa el color percibido. Para LEDs monocromáticos como este verde, a menudo son cercanos, pero λd es el parámetro más relevante para la especificación del color en aplicaciones centradas en el ser humano.

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

No. La tensión directa de un LED tiene un coeficiente de temperatura negativo y varía de una unidad a otra (como se muestra en el binning). Conectarlo directamente a una fuente de tensión, incluso una que coincida con su VF típica, resultará en un flujo de corriente no controlado, que probablemente excederá la especificación máxima absoluta y destruirá el dispositivo al instante. Una resistencia en serie o un controlador de corriente constante son obligatorios.

10.3 ¿Por qué existe un sistema de clasificación (binning) y qué clasificación debo elegir?

El sistema de clasificación por bins tiene en cuenta las variaciones naturales en la fabricación de semiconductores. Permite seleccionar componentes que cumplan con sus necesidades específicas:

• Elija un bin de Longitud de Onda Dominante específico (AP, AQ, AR) para lograr una consistencia de color estricta entre múltiples LEDs en una pantalla.
• Seleccione un valor superior Banda de Intensidad Luminosa (S, T) si la prioridad es el brillo máximo.
• Elija un Banda de Voltaje Directo (D7-D10) si se diseña para márgenes de voltaje de suministro de energía muy precisos.

Para la mayoría de las aplicaciones generales, especificar un rango (por ejemplo, Bin AQ para color, Bin R o S para intensidad) es suficiente y rentable.

10.4 ¿Cómo debo interpretar la condición de soldadura "260°C durante 10 segundos"?

Esto significa que durante el proceso de soldadura por reflujo, la temperatura medida en los terminales o cuerpo del paquete del LED no debe exceder los 260°C. Además, la duración durante la cual la temperatura se encuentra en o cerca de este pico (típicamente dentro de 5-10°C del pico) no debe exceder los 10 segundos. Exceder estos límites puede dañar el paquete plástico, la unión interna del chip o las conexiones por alambre.

11. Estudio de Caso Práctico de Diseño

Escenario: Diseño de un indicador de estado para un dispositivo médico portátil. La PCB está montada verticalmente dentro de una carcasa delgada. El indicador debe ser claramente visible desde un ángulo amplio y mostrar un color verde uniforme.

Implementación:

1. Selección de Componentes: Se elige este LED de visión lateral. Para garantizar la consistencia del color, el diseño especifica el Bin AQ (Longitud de Onda Dominante 525-530nm). Para un brillo adecuado, se selecciona el Bin S (180-280 mcd).
2. Diseño del Circuito: El dispositivo se alimenta desde el riel del sistema de 5V. Se calcula una resistencia en serie utilizando el VF máximo de la hoja de datos por seguridad: R = (5V - 3.6V) / 0.020A = 70 Ohmios. Se selecciona el valor estándar más cercano de 68 Ohmios, lo que resulta en una corriente de aproximadamente (5V - 3.2V)/68Ω ≈ 26.5mA, ligeramente superior a los 20mA típicos pero aún dentro del valor máximo absoluto de corriente continua. Se puede añadir un MOSFET de pequeña señal para el control por microcontrolador.
3. Diseño de PCB: Se utiliza la disposición de almohadillas de soldadura sugerida en la hoja de datos. Se añaden rellenos de cobre adicionales con alivio térmico a las almohadillas del cátodo y del ánodo para ayudar a la disipación de calor sin dificultar el re-trabajo manual.
4. Integración Óptica: Un simple tubo de luz de plástico moldeado está diseñado para canalizar la luz emitida lateralmente hacia una pequeña abertura en el panel frontal del dispositivo. El ángulo de visión de 130° del LED garantiza un acoplamiento eficiente en el tubo de luz.
5. Ensamblaje: Los LED se mantienen en sus bolsas selladas hasta justo antes de su uso. El PCB ensamblado se somete a soldadura por reflujo utilizando un perfil validado que se mantiene dentro del límite de 260°C durante 10 segundos.

Este enfoque da como resultado un indicador de estado confiable, consistente y brillante, adecuado para la aplicación.

12. Introducción al Principio Tecnológico

Este LED se basa en la tecnología de semiconductores de InGaN (Nitruro de Galio e Indio). El principio fundamental es la electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n del semiconductor, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa (el pozo cuántico). Allí, los electrones se recombinan con los huecos, liberando energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor, que a su vez se controla mediante la composición precisa de la aleación de InGaN (la proporción de Indio a Galio). Un mayor contenido de indio generalmente desplaza la emisión hacia longitudes de onda más largas (por ejemplo, verde, en lugar de azul). El encapsulado de visión lateral se logra montando el chip semiconductor de lado dentro de la cavidad del marco de pines, de modo que su superficie emisora de luz principal quede orientada hacia afuera a través del lado de la lente de plástico moldeada, en lugar de hacia arriba.

13. Industry Trends & Developments

El mercado de LEDs SMD continúa evolucionando con varias tendencias claras:

• Mayor Eficiencia (lm/W): Las continuas mejoras en ciencia de materiales y diseño de chips producen más salida de luz por unidad de energía eléctrica, reduciendo el consumo energético y la carga térmica.
• Miniaturización: Los encapsulados continúan reduciendo su tamaño (por ejemplo, de las métricas 0603 a 0402 y 0201) manteniendo o mejorando el rendimiento óptico, permitiendo diseños electrónicos más densos y compactos.
• Improved Color Consistency & Binning: Los avances en el crecimiento epitaxial y el control de fabricación conducen a distribuciones de parámetros más ajustadas, reduciendo la necesidad de una clasificación extensa y mejorando el rendimiento.
• Higher Reliability & Lifetime: Las mejoras en los materiales de los encapsulados (por ejemplo, plásticos de alta temperatura, adhesivos robustos para el chip) y en la tecnología de los chips extienden la vida útil operativa, haciendo que los LED sean adecuados para aplicaciones más exigentes en automoción, industria y medicina.
• Soluciones Integradas: Crecimiento de LED con controladores integrados (CI de corriente constante), funciones de protección (ESD, sobretensiones) o incluso microcontroladores para aplicaciones RGB direccionables (por ejemplo, LED tipo WS2812).

Si bien esta hoja de datos específica representa un producto maduro y confiable, las nuevas generaciones probablemente reflejarían estas tendencias con mejores métricas de rendimiento y potencialmente factores de forma más pequeños.