Hoja de Datos del LED SMD Amarillo LTST-S220KSKT - Paquete EIA - Voltaje 2.4V - Potencia 75mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-S220KSKT es un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) diseñado para procesos modernos de ensamblaje electrónico. Pertenece a la familia de LEDs de chip de visión lateral, lo que significa que su emisión de luz principal se dirige paralela al plano de montaje de la placa de circuito impreso (PCB). Esta orientación es especialmente útil para aplicaciones que requieren iluminación lateral o indicadores de estado visibles desde el costado de un dispositivo. El LED utiliza un material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP), conocido por producir luz de alta eficiencia en el espectro del amarillo al rojo. El dispositivo está encapsulado en una lente transparente, que no difunde la luz, resultando en un haz más enfocado e intenso, adecuado para fines de indicación.

Las ventajas principales de este componente incluyen su conformidad con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), lo que lo hace apto para mercados globales con estrictas regulaciones ambientales. Cuenta con terminales estañados para mejorar la soldabilidad y resistencia a la corrosión. El paquete está estandarizado según las especificaciones EIA (Alianza de Industrias Electrónicas), garantizando compatibilidad con una amplia gama de equipos automáticos de pick-and-place utilizados en fabricación de alto volumen. Además, está diseñado para soportar procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), que es el estándar para ensamblar uniones sin plomo (Pb-free) en tecnología de montaje superficial.

El mercado objetivo para este LED incluye electrónica de consumo, paneles de control industrial, iluminación interior automotriz, instrumentación y cualquier aplicación que requiera un indicador de estado amarillo, brillante y confiable que pueda integrarse utilizando líneas de ensamblaje automatizadas.

2. Interpretación Profunda de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los niveles de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se garantiza la operación en o bajo estos límites. Los límites absolutos máximos se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el paquete del LED puede disipar como calor sin degradar su rendimiento o vida útil. Exceder este límite conlleva riesgo de daño térmico.
• Corriente Directa de Pico (IFP):80 mA. Esta es la corriente directa instantánea máxima permitida, típicamente especificada en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para evitar un aumento excesivo de la temperatura de unión.
• Corriente Directa Continua (IF):30 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para una operación confiable a largo plazo. La condición de operación típica para probar las características ópticas es de 20 mA.
• Voltaje Inverso (VR):5 V. Aplicar un voltaje inverso mayor que este puede causar ruptura y daño irreversible a la unión PN del LED.
• Rango de Temperatura de Operación:-30°C a +85°C. El LED está diseñado para funcionar dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +85°C. El dispositivo puede almacenarse sin operar dentro de este rango de temperatura más amplio.
• Condición de Soldadura Infrarroja:260°C durante 10 segundos. Esto define la temperatura máxima y la tolerancia de tiempo para el proceso de soldadura por reflujo, crítico para el ensamblaje sin plomo.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C, IF=20mA) y definen el rendimiento del dispositivo.

• Intensidad Luminosa (Iv):18.0 - 54.0 mcd (Típico). Esto mide el brillo percibido del LED según el ojo humano (visión fotópica). El amplio rango indica que se utiliza un sistema de clasificación (ver Sección 3). La intensidad se mide con un filtro que simula la curva de respuesta del ojo CIE.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):130 grados (Típico). Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor en el eje central (0°). Un ángulo de 130° indica un patrón de visión relativamente amplio.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λP):591 nm (Típico). Esta es la longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida del LED es máxima. Se encuentra dentro de la región amarilla del espectro visible.
• Longitud de Onda Dominante (λd):589 nm (Típico). Esta se deriva del diagrama de cromaticidad CIE y representa la longitud de onda única que mejor describe el color percibido de la luz. Está muy cerca de la longitud de onda pico para este dispositivo.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):20 nm (Típico). Este es el ancho del espectro de emisión a la mitad de su potencia máxima. Un valor de 20 nm indica un color amarillo moderadamente puro.
• Voltaje Directo (VF):2.0 V (Mín), 2.4 V (Típ), (Máx no especificado a 20mA). Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando opera a la corriente especificada. Es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa (IR):10 μA (Máx) a VR=5V. Esta es la pequeña corriente de fuga que fluye cuando se aplica el voltaje inverso especificado.

Nota sobre ESD:La hoja de datos advierte que la electricidad estática y las sobretensiones pueden dañar el LED. Se recomienda encarecidamente tomar precauciones adecuadas contra descargas electrostáticas (ESD), como usar pulseras antiestáticas conectadas a tierra, guantes antiestáticos y asegurar que todo el equipo esté conectado a tierra, durante su manipulación.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en el brillo entre lotes de producción, los LEDs se clasifican en grupos (bins) según su intensidad luminosa medida a la corriente de prueba estándar (20mA). El LTST-S220KSKT utiliza la siguiente lista de códigos de bin:

• Bin M:18.0 - 28.0 mcd
• Bin N:28.0 - 45.0 mcd
• Bin P:45.0 - 71.0 mcd
• Bin Q:71.0 - 112.0 mcd
• Bin R:112.0 - 180.0 mcd

La tolerancia en cada bin de intensidad es de +/- 15%. Esto significa que un LED etiquetado como Bin N podría tener una intensidad real entre aproximadamente 23.8 mcd y 51.75 mcd. Los diseñadores deben tener en cuenta esta variación al especificar los requisitos de brillo para su aplicación. La hoja de datos no indica bins separados para longitud de onda o voltaje directo para este número de parte específico, lo que sugiere un control más estricto o una especificación de bin único para esos parámetros.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien las gráficas específicas no se detallan en el texto proporcionado, las curvas típicas para un LED como este incluirían:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (Curva I-V):Esta curva muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente directa. Generalmente es lineal a corrientes bajas, pero puede saturarse a corrientes más altas debido a efectos térmicos y caída de eficiencia.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Este gráfico ilustra la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura ambiente (o de unión). Los LEDs AlInGaP típicamente experimentan una disminución en la salida con el aumento de la temperatura.
• Voltaje Directo vs. Corriente Directa:Esto muestra la relación exponencial característica de un diodo. El voltaje aumenta con la corriente.
• Voltaje Directo vs. Temperatura Ambiente:El voltaje directo típicamente tiene un coeficiente de temperatura negativo, lo que significa que disminuye ligeramente a medida que aumenta la temperatura.
• Distribución Espectral:Un gráfico de potencia radiante relativa versus longitud de onda, que muestra un pico alrededor de 591 nm con un ancho de aproximadamente 20 nm a media altura.

Estas curvas son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones de operación no estándar y para el diseño de gestión térmica.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED se ajusta a un contorno de paquete SMD estándar EIA. Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros con una tolerancia típica de ±0.10 mm a menos que se indique lo contrario. La hoja de datos incluye un dibujo dimensional detallado que muestra la longitud, anchura, altura, espaciado de terminales y otras características mecánicas críticas necesarias para el diseño de la huella en el PCB.

5.2 Diseño de Pads y Polaridad

La hoja de datos proporciona las dimensiones sugeridas para los pads de soldadura en el diseño del PCB. Adherirse a estas recomendaciones garantiza una unión de soldadura confiable y una alineación adecuada durante el reflujo. El componente tiene una marca de polaridad, típicamente una muesca o un indicador del cátodo en el cuerpo del paquete. La orientación correcta es vital, ya que los LEDs solo permiten que la corriente fluya en una dirección.

5.3 Empaquetado en Cinta y Carrete

Los LEDs se suministran en cinta estándar de la industria de 8 mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro para compatibilidad con equipos de ensamblaje automatizado. Las notas clave de empaquetado incluyen:

• Los bolsillos vacíos de componentes se sellan con una cinta de cubierta superior.
• Cada carrete de 7 pulgadas contiene 4000 piezas.
• La cantidad mínima de empaque para piezas restantes es de 500 piezas.
• Se permite un máximo de dos LEDs faltantes consecutivos (bolsillos vacíos) por especificación del carrete.
• El empaquetado sigue las especificaciones ANSI/EIA 481.

6. Guías de Soldadura y Montaje

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 críticos son:

• Temperatura de Precalentamiento:150–200°C
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos
• Temperatura Máxima:Máximo 260°C
• Tiempo a Temperatura Máxima:Máximo 10 segundos (y se permiten un máximo de dos ciclos de reflujo).

El perfil se basa en estándares JEDEC. La hoja de datos enfatiza que el perfil óptimo depende del diseño específico del PCB, los componentes, la pasta de soldar y el horno, por lo que es necesaria una caracterización.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, se aplican los siguientes límites:

• Temperatura del Soldador:Máximo 300°C
• Tiempo de Soldadura:Máximo 3 segundos (una sola vez).

6.3 Limpieza

No deben usarse limpiadores químicos no especificados, ya que pueden dañar el paquete del LED. Si se requiere limpieza, se recomienda la inmersión en alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto.

6.4 Condiciones de Almacenamiento

• Paquete Sellado:Almacenar a ≤30°C y ≤90% de Humedad Relativa (HR). La vida útil es de un año cuando se almacena en la bolsa original a prueba de humedad con desecante.
• Paquete Abierto:El ambiente de almacenamiento no debe exceder los 30°C o el 60% de HR. Los LEDs retirados de su empaque original deben someterse a reflujo IR dentro de una semana.
• Almacenamiento Extendido (Abierto):Para almacenamiento más allá de una semana, coloque los LEDs en un contenedor sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno. Los LEDs almacenados fuera del empaque por más de una semana deben secarse a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la absorción de humedad y prevenir el "efecto palomita de maíz" durante el reflujo.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED amarillo de visión lateral es ideal para aplicaciones donde el espacio está restringido en la superficie superior de un PCB, o donde el indicador necesita ser visto desde el borde. Usos comunes incluyen:

• Indicadores de estado en electrónica de consumo (routers, decodificadores, cargadores).
• Retroiluminación para interruptores de membrana o paneles con iluminación lateral.
• Iluminación de cuadros de instrumentos y tableros en interiores automotrices.
• Indicadores de estado y fallas en equipos industriales.
• Indicadores de nivel de batería o carga en dispositivos portátiles.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Conducción de Corriente:Los LEDs son dispositivos operados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme, especialmente cuando varios LEDs están conectados en paralelo, un mecanismo limitador de corriente es esencial. Esto se logra típicamente usando una resistencia en serie o un circuito controlador de corriente constante. El valor de la resistencia se puede calcular usando la fórmula: R = (Vcc - VF) / IF, donde Vcc es el voltaje de alimentación, VF es el voltaje directo del LED (use el valor máximo o típico para mayor seguridad), e IF es la corriente directa deseada (ej., 20mA).
• Gestión Térmica:Si bien la disipación de potencia es baja, mantener la temperatura de unión dentro de los límites es crucial para la longevidad y la estabilidad de la salida de luz. Asegure un área de cobre adecuada en el PCB o vías térmicas si opera a altas temperaturas ambiente o cerca de la corriente máxima.
• Protección ESD:Incorpore diodos de protección ESD en las líneas de señal sensibles conectadas al LED, o asegúrese de que el circuito de conducción tenga protección inherente, particularmente si el LED es accesible para el usuario.
• Diseño Óptico:La lente transparente produce un haz enfocado. Si se necesita un patrón de iluminación difuso o más amplio, se deben considerar difusores externos o guías de luz en el diseño mecánico.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con otros LEDs indicadores amarillos, los diferenciadores clave del LTST-S220KSKT son:

• Paquete de Visión Lateral:A diferencia de los LEDs de emisión superior, este factor de forma ahorra espacio vertical y permite geometrías de iluminación únicas, lo cual es una ventaja mecánica distintiva.
• Tecnología AlInGaP:Ofrece mayor eficiencia y mejor estabilidad térmica en comparación con los LEDs amarillos más antiguos basados en Fosfuro de Galio (GaP), lo que resulta en una salida más brillante y consistente.
• Compatibilidad Total de Proceso:Su diseño para empaquetado en cinta y carrete, colocación automática y soldadura por reflujo IR lo convierte en una opción preferida para fabricación automatizada de alto volumen y rentable.
• Conformidad RoHS:Cumple con los estándares ambientales modernos, que es un requisito obligatorio para muchos mercados.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Qué resistencia necesito para una fuente de 5V?

R: Usando el voltaje directo típico (VF) de 2.4V y una corriente objetivo (IF) de 20mA, el valor de la resistencia en serie es R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ohmios. Una resistencia estándar de 130Ω o 150Ω sería adecuada. Siempre verifique el brillo real y considere usar el VF máximo para un diseño más conservador.

P2: ¿Puedo alimentar este LED con un pin de microcontrolador de 3.3V?

R: Sí, pero el margen de voltaje disponible es pequeño. VF_mín es 2.0V, VF_típ es 2.4V. A 3.3V, el cálculo de la resistencia se convierte en R = (3.3V - 2.4V) / 0.02A = 45 Ohmios. Esto es factible, pero las variaciones en VF y el voltaje de alimentación pueden causar cambios significativos en la corriente. Se recomienda un controlador de corriente constante o una caracterización cuidadosa para aplicaciones críticas.

P3: ¿Por qué el ángulo de visión es tan amplio (130°)?

R: El paquete de visión lateral y el diseño de la lente transparente están optimizados para emitir luz sobre un hemisferio amplio. Esto es beneficioso para indicadores que necesitan ser visibles desde varios ángulos sin requerir una lente difusora.

P4: ¿Cómo interpreto el código de bin (ej., N) en un pedido?

R: El código de bin especifica el rango garantizado de intensidad luminosa. Ordenar Bin N garantiza que recibirá LEDs con una intensidad entre 28.0 y 45.0 mcd a 20mA. Para aplicaciones que requieren un brillo mínimo, especifique el bin apropiado o consulte con el proveedor sobre la disponibilidad.

10. Caso Práctico de Uso

Escenario: Diseño de un Indicador de Estado para un Router de Red

Un diseñador necesita un indicador de energía/actividad visible desde el frente de un router delgado. El PCB está montado verticalmente, por lo que un LED de visión lateral es perfecto. Colocan el LTST-S220KSKT en el borde del PCB, frente a una guía de luz que canaliza la luz hacia una pequeña ventana en la fachada del router. Lo alimentan desde la línea de 3.3V del sistema usando una resistencia en serie de 47Ω, resultando en una corriente de aproximadamente 19mA ((3.3V-2.4V)/47Ω). Seleccionan LEDs Bin P para garantizar que el brillo suficiente sea visible a través de la guía de luz. El diseño utiliza el proceso automático de pick-and-place y reflujo especificado en la hoja de datos, asegurando un ensamblaje confiable y rápido.

11. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LEDs) son dispositivos semiconductores que emiten luz cuando una corriente eléctrica pasa a través de ellos. Este fenómeno se llama electroluminiscencia. En el LTST-S220KSKT, la región activa está hecha de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP). Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones del semiconductor tipo n y los huecos del semiconductor tipo p se inyectan en la región activa. Cuando un electrón se recombina con un hueco, cae de un estado de energía más alto a uno más bajo, liberando energía en forma de fotón (partícula de luz). La composición específica de la aleación 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, amarillo (~589-591 nm). El paquete de visión lateral incorpora una cavidad reflectante y una lente de epoxi moldeada para dirigir la luz generada lateralmente fuera del paquete.

12. Tendencias de Desarrollo

La tendencia en LEDs indicadores SMD como este continúa hacia varias áreas clave:

• Mayor Eficiencia:Las mejoras continuas en ciencia de materiales apuntan a producir más lúmenes por vatio (eficacia), reduciendo el consumo de energía para el mismo brillo.
• Miniaturización:Los tamaños de los paquetes continúan reduciéndose (ej., de tamaños métricos 0603 a 0402) mientras mantienen o mejoran el rendimiento óptico, permitiendo diseños de PCB más densos.
• Mayor Confiabilidad y Estabilidad:Las mejoras en materiales de empaquetado y tecnologías de unión del chip mejoran la vida útil y la estabilidad del color a lo largo del tiempo y la temperatura.
• Gama de Colores Más Amplia y Consistencia:Tolerancias de clasificación más estrictas para longitud de onda e intensidad se están convirtiendo en estándar, proporcionando a los diseñadores un rendimiento más predecible.
• Integración:Existe una tendencia creciente hacia la integración de múltiples LEDs (ej., RGB), circuitos integrados de control e incluso componentes pasivos en paquetes modulares únicos e inteligentes.

Componentes como el LTST-S220KSKT representan una solución madura y altamente optimizada dentro de este panorama en evolución, equilibrando rendimiento, costo y capacidad de fabricación.