Hoja de Datos del LED SMD LTST-C170KEKT - Rojo AlInGaP - Ángulo de Visión 130° - 1.6-2.4V - 25mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-C170KEKT es una lámpara LED de montaje superficial (SMD) diseñada para el ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB). Pertenece a una familia de componentes diseñados para aplicaciones con espacio limitado donde se requiere una indicación confiable y de alto brillo. El dispositivo utiliza un material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para producir una salida de luz roja de alta eficiencia.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Este LED ofrece varias ventajas clave para la fabricación moderna de electrónica. Su salida ultrabrillante garantiza una buena visibilidad incluso en entornos bien iluminados. El encapsulado cumple con los estándares EIA, asegurando compatibilidad con una amplia gama de equipos automatizados de pick-and-place y ensamblaje. Además, está diseñado para soportar procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), haciéndolo adecuado para líneas de producción de alto volumen. Los mercados principales incluyen equipos de telecomunicaciones (como teléfonos celulares e inalámbricos), dispositivos de automatización de oficinas (computadoras portátiles, sistemas de red), electrodomésticos y varias aplicaciones de señalización interior o indicación de estado. Su idoneidad para retroiluminación de teclados y micro-pantallas destaca su versatilidad.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

El rendimiento del LTST-C170KEKT está definido por un conjunto de parámetros eléctricos, ópticos y térmicos medidos en condiciones estándar (Ta=25°C).

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

La intensidad luminosa (Iv) es un parámetro crítico, que especifica la cantidad de luz visible que emite el LED. Para este dispositivo, la intensidad puede variar desde un mínimo de 11.2 milicandelas (mcd) hasta un máximo de 180.0 mcd cuando se alimenta con una corriente directa (IF) de 20mA. Este amplio rango se gestiona mediante un sistema de clasificación (binning). El ángulo de visión, definido como 2θ1/2, es de 130 grados. Esto indica un patrón de haz muy amplio, haciendo al LED ideal para aplicaciones que requieren iluminación de área amplia en lugar de un punto focalizado. La longitud de onda dominante (λd) varía de 617 nm a 631 nm, lo que cae dentro de la porción roja del espectro visible. La longitud de onda de emisión pico (λp) es típicamente de 632 nm.

2.2 Características Eléctricas

El voltaje directo (VF) es la caída de voltaje a través del LED durante su operación. Para el LTST-C170KEKT, VF típicamente varía de 1.6V a 2.4V a IF=20mA. Este voltaje relativamente bajo es beneficioso para el diseño de circuitos de baja potencia. La corriente inversa (IR) se especifica con un máximo de 10 μA cuando se aplica un voltaje inverso (VR) de 5V, indicando las características de fuga del dispositivo bajo polarización inversa.

2.3 Especificaciones Máximas Absolutas y Consideraciones Térmicas

Estas especificaciones definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. La corriente directa continua máxima absoluta es de 25 mA. Se permite una corriente directa pico más alta de 60 mA bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). La disipación de potencia máxima es de 62.5 mW. El dispositivo puede operar dentro de un rango de temperatura ambiente de -30°C a +85°C y puede almacenarse de -40°C a +85°C. El voltaje inverso máximo permitido es de 5V. Exceder cualquiera de estos límites puede degradar el rendimiento o causar falla.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican en grupos de rendimiento (bins). El LTST-C170KEKT emplea un sistema de clasificación basado principalmente en la intensidad luminosa.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La intensidad se categoriza en varios grupos, cada uno denotado por un código de letra (L, M, N, P, Q, R). Cada grupo cubre un rango específico de intensidad luminosa medida en mcd a 20mA. Por ejemplo, el grupo 'L' cubre de 11.2 a 18.0 mcd, mientras que el grupo 'R' cubre de 112.0 a 180.0 mcd. Se aplica una tolerancia de +/-15% a cada grupo. Este sistema permite a los diseñadores seleccionar LED con el nivel de brillo requerido para su aplicación específica, asegurando consistencia visual cuando se usan múltiples LED juntos.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque los datos gráficos específicos se referencian en la hoja de datos, las curvas de rendimiento típicas para tales dispositivos proporcionan información valiosa sobre su comportamiento bajo condiciones variables.

4.1 Característica Corriente vs. Voltaje (I-V)

La curva I-V ilustra la relación entre la corriente directa y el voltaje directo. Para los LED AlInGaP, esta curva exhibe un voltaje de encendido seguido de una región donde la corriente aumenta rápidamente con un pequeño aumento en el voltaje. Operar el LED dentro del rango de corriente especificado (ej., 20mA) asegura que se ubique en la parte estable y eficiente de esta curva.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

Esta curva muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente de accionamiento. Generalmente es lineal en un rango pero se saturará a corrientes más altas. Accionar el LED a los 20mA recomendados asegura una eficiencia y longevidad óptimas, evitando el estrés térmico asociado con la operación a la corriente máxima absoluta.

4.3 Distribución Espectral

La curva de salida espectral muestra la intensidad de la luz emitida en cada longitud de onda. Para un LED rojo AlInGaP, esta curva es típicamente estrecha, centrada alrededor de la longitud de onda dominante (617-631 nm), con un ancho medio espectral (Δλ) de aproximadamente 20 nm. Esto define la pureza del color de la luz emitida.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado e Identificación de Polaridad

El LED está alojado en un encapsulado SMD estándar. Las dimensiones críticas incluyen la longitud, el ancho y la altura, junto con la ubicación y el tamaño de las almohadillas de soldadura. El cátodo se identifica típicamente por un marcador visual en el encapsulado, como una muesca, un punto o una marca verde. La orientación correcta de la polaridad durante el ensamblaje es esencial para un funcionamiento adecuado.

5.2 Diseño Recomendado de Almohadillas de Montaje en PCB

Se proporciona un patrón de soldadura (huella) sugerido para la PCB para garantizar una soldadura confiable y estabilidad mecánica. Este patrón define el tamaño, la forma y el espaciado de las almohadillas de cobre sobre las cuales se coloca el LED antes de la soldadura por reflujo. Adherirse a esta recomendación ayuda a prevenir el efecto "tombstoning" (levantamiento de un extremo) y asegura buenos filetes de soldadura.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo IR

El dispositivo es compatible con procesos de soldadura sin plomo (Pb-free). La temperatura pico de reflujo recomendada es de 260°C, y el tiempo por encima de esta temperatura no debe exceder los 10 segundos. También se especifica una etapa de precalentamiento (150-200°C). Estos parámetros se basan en estándares JEDEC para prevenir daños térmicos al encapsulado plástico y al chip interno del LED.

6.2 Condiciones de Almacenamiento y Manejo

Los LED son sensibles a la humedad y a la descarga electrostática (ESD). Cuando se almacenan en su bolsa sellada original a prueba de humedad con desecante, tienen una vida útil. Una vez abierta la bolsa, los dispositivos tienen una vida útil específica en el piso de producción (ej., 672 horas para MSL 2a) antes de que deban ser sometidos a reflujo o secados nuevamente para eliminar la humedad absorbida, lo que puede causar "popcorning" durante la soldadura. Son obligatorias las precauciones adecuadas contra ESD, como el uso de pulseras y estaciones de trabajo conectadas a tierra, para prevenir daños por electricidad estática.

6.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, solo deben usarse los solventes especificados. Se recomienda sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Productos químicos agresivos o no especificados pueden dañar la lente de epoxi o el encapsulado.

7. Empaquetado e Información de Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Para el ensamblaje automatizado, los LED se suministran en cinta portadora con relieve enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro. Cada carrete típicamente contiene 3000 piezas. Las dimensiones de la cinta, el espaciado de los bolsillos y el tamaño del núcleo del carrete se ajustan a estándares de la industria como ANSI/EIA 481, asegurando compatibilidad con equipos alimentadores estándar.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Los LED son dispositivos accionados por corriente. Para un brillo consistente, especialmente cuando se usan múltiples LED en paralelo, se recomienda accionar cada LED con su propia resistencia limitadora de corriente o usar un circuito controlador de corriente constante. Se desaconseja conectar LED directamente en paralelo a una sola fuente de voltaje con una sola resistencia debido a las variaciones en el voltaje directo (VF) entre dispositivos individuales, lo que puede llevar a una discrepancia significativa en el brillo.

8.2 Consideraciones y Precauciones de Diseño

Este producto está diseñado para equipos electrónicos de propósito general. Para aplicaciones que requieren una confiabilidad excepcional o donde una falla podría poner en riesgo la seguridad (ej., aviación, soporte vital médico), son necesarias calificaciones adicionales y consulta. Los diseñadores deben asegurar que el punto de operación (corriente, voltaje, disipación de potencia) permanezca dentro de las especificaciones máximas, considerando la temperatura ambiente máxima de la aplicación. Puede requerirse un diseño de PCB adecuado para la disipación de calor en aplicaciones de alta corriente o alta densidad.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como los LED rojos de Fosfuro de Arsénico de Galio (GaAsP), la tecnología AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, resultando en una salida más brillante a la misma corriente de accionamiento. El amplio ángulo de visión de 130 grados es un diferenciador clave frente a LED diseñados para aplicaciones de haz estrecho, haciéndolo superior para iluminación de área e indicadores de estado que necesitan ser vistos desde varios ángulos. Su compatibilidad con procesos automatizados de reflujo IR lo diferencia de componentes que requieren soldadura manual o por ola.

10. Preguntas Frecuentes Basadas en Parámetros Técnicos

10.1 ¿Por qué hay un rango tan amplio en la intensidad luminosa (11.2 a 180 mcd)?

Este rango representa la dispersión total en todas las unidades de producción. A través del sistema de clasificación (L a R), los fabricantes clasifican los LED en grupos mucho más estrechos. Los diseñadores especifican el código de grupo requerido al realizar el pedido para asegurar que reciban LED con un brillo consistente para su aplicación.

10.2 ¿Puedo accionar este LED a 30mA para obtener más brillo?

No. La corriente directa continua máxima absoluta se especifica como 25 mA. Operar a 30mA excede esta especificación, lo que puede llevar a una degradación acelerada, una vida útil reducida y una posible falla catastrófica debido al sobrecalentamiento. Para un brillo más alto, seleccione un LED de un grupo de intensidad más alta o un producto clasificado para una corriente de accionamiento mayor.

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

La longitud de onda pico (λp) es la única longitud de onda a la cual el espectro de emisión tiene su máxima intensidad. La longitud de onda dominante (λd) es un valor calculado derivado de las coordenadas de color en el diagrama de cromaticidad CIE; representa el color percibido de la luz como una sola longitud de onda. Para una fuente monocromática como un LED rojo, a menudo están cerca, pero λd es más relevante para la especificación del color.

11. Estudio de Caso de Aplicación Práctica

Escenario: Retroiluminación para un Teclado de Membrana.Un diseñador está creando un panel de interfaz de usuario con 20 botones que necesitan retroiluminación roja para usar en condiciones de poca luz. El panel tiene espacio limitado, requiriendo un componente de bajo perfil. Se selecciona el LTST-C170KEKT por su formato SMD, su amplio ángulo de visión (asegurando una iluminación uniforme bajo cada botón) y su brillo adecuado. El diseñador elige LED del grupo 'M' (18.0-28.0 mcd) para lograr un brillo uniforme y de nivel medio en todas las teclas. Se utiliza un CI controlador de corriente constante para suministrar 20mA a cada LED individualmente, asegurando una coincidencia perfecta de brillo independientemente de las variaciones menores en VF. El diseño de la PCB sigue el diseño de almohadillas recomendado, y el ensamblaje se realiza utilizando un perfil de reflujo sin plomo estándar con un pico de 250°C.

12. Introducción al Principio de Operación

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de electroluminiscencia. 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 de la unión. Cuando estos portadores de carga se recombinan, se libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por el intervalo de banda (bandgap) del material semiconductor utilizado. Para el LTST-C170KEKT, el sistema de material AlInGaP tiene un intervalo de banda que corresponde a la luz roja.

13. Tendencias y Avances Tecnológicos

La tendencia general en la tecnología LED es hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), una mejor reproducción cromática y una mayor confiabilidad. Para los LED indicadores, la miniaturización continúa mientras se mantiene o aumenta la salida de luz. También hay un enfoque en expandir la gama de colores disponibles y mejorar la consistencia del color y el brillo a través de técnicas avanzadas de fabricación y clasificación. El impulso hacia el cumplimiento de RoHS y la compatibilidad con procesos de soldadura sin plomo y de alta temperatura es ahora un requisito estándar en toda la industria. La investigación en nuevos materiales y nanoestructuras promete mayores ganancias de eficiencia y nuevas funcionalidades en el futuro.