Hoja de Datos del LED SMD LTST-C190KEKT - Rojo AlInGaP - Ángulo de Visión 130° - 1.7-2.5V - 30mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-C190KEKT es una lámpara LED de montaje superficial (SMD) diseñada para el ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB). Pertenece a una familia de LED miniatura destinados a aplicaciones con espacio limitado en una amplia gama de equipos electrónicos.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Este LED ofrece varias ventajas clave que lo hacen adecuado para la fabricación electrónica moderna. Sus características principales incluyen el cumplimiento de las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), la utilización de un chip semiconductor AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) de ultrabrillo para una emisión eficiente de luz roja, y un embalaje en cinta de 8mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, compatible con equipos estándar de colocación automática. El dispositivo también está diseñado para ser compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), que es el estándar de la industria para el ensamblaje SMD de alto volumen.

Las aplicaciones objetivo son diversas, lo que refleja la versatilidad del componente. Los mercados clave incluyen equipos de telecomunicaciones (por ejemplo, teléfonos inalámbricos y celulares), dispositivos de automatización de oficinas (por ejemplo, computadoras portátiles, sistemas de red), electrodomésticos y aplicaciones de señalización o pantallas interiores. Los usos funcionales específicos dentro de estos dispositivos abarcan la retroiluminación de teclados, indicación de estado, micro-pantallas e iluminación de señales o símbolos.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

El rendimiento del LTST-C190KEKT está definido por un conjunto de valores máximos absolutos y características eléctricas/ópticas estándar, todos especificados a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No deben excederse bajo ninguna condición de operación.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar como calor.
• Corriente Directa de Pico (I_F(PEAK)):80 mA. Esta es la corriente directa instantánea máxima, permisible solo bajo condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1ms.
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA. Esta es la corriente directa continua máxima para una operación confiable a largo plazo.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Aplicar un voltaje inverso que exceda este valor puede causar la ruptura de la unión.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-55°C a +85°C.
• Condición de Soldadura Infrarroja:Resiste una temperatura máxima de 260°C durante 10 segundos, lo cual es típico para los perfiles de reflujo de soldadura sin plomo (Pb-free).

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos bajo condiciones de prueba estándar.

• Intensidad Luminosa (I_V):28.0 a 112.0 mcd (milicandelas) a una corriente directa (I_F) de 20mA. La intensidad se mide utilizando una combinación de sensor y filtro que se aproxima a la curva de respuesta del ojo humano fotópica (CIE).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados. Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor medido en el eje central (0°). Un ángulo de visión amplio como este es adecuado para aplicaciones que requieren una iluminación amplia y difusa en lugar de un haz enfocado.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_P):632.0 nm (nanómetros). Esta es la longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida es más alta.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):617.0 a 631.0 nm a I_F=20mA. Esta se deriva del diagrama de cromaticidad CIE y representa la longitud de onda única que mejor describe el color percibido de la luz. El rango indica la variación potencial entre unidades individuales.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):20 nm. Esto indica el ancho de banda espectral, medido como el ancho total a media altura (FWHM) del pico de emisión.
• Voltaje Directo (V_F):1.7 a 2.5 V a I_F=20mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED durante su operación. El rango considera las variaciones normales de fabricación en el material semiconductor.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (microamperios) máximo a un voltaje inverso (V_R) de 5V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en el brillo de los productos finales, los LED a menudo se clasifican en lotes de rendimiento después de la fabricación.

3.1 Código de Lote de Intensidad Luminosa

Para el LTST-C190KEKT en color rojo, la intensidad luminosa se categoriza en lotes de la siguiente manera, medida a 20mA:

• Código de Lote N:Mínimo 28.0 mcd, Máximo 45.0 mcd.
• Código de Lote P:Mínimo 45.0 mcd, Máximo 71.0 mcd.
• Código de Lote Q:Mínimo 71.0 mcd, Máximo 112.0 mcd.

Se aplica una tolerancia de +/-15% a los límites de cada lote. Esta clasificación permite a los diseñadores seleccionar LED con un brillo mínimo garantizado para su aplicación, lo cual es crítico para lograr una apariencia uniforme en arreglos de múltiples LED.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien en la hoja de datos se hace referencia a curvas gráficas específicas (por ejemplo, en la página 5/11), aquí se analizan sus implicaciones típicas.

4.1 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V)

La característica I-V de un LED no es lineal. Para el material AlInGaP utilizado aquí, el voltaje directo típico varía de 1.7V a 2.5V a 20mA. La curva muestra que un pequeño aumento en el voltaje más allá del umbral de encendido conduce a un rápido aumento de la corriente. Por lo tanto, los LED deben ser alimentados por una fuente limitada en corriente, no por una fuente de voltaje constante, para evitar la fuga térmica y la destrucción.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La salida de luz (intensidad luminosa) es aproximadamente proporcional a la corriente directa en un rango de operación significativo. Sin embargo, la eficiencia puede disminuir a corrientes muy altas debido al aumento de la generación de calor dentro del chip. Operar en o por debajo de la condición de prueba recomendada de 20mA garantiza un rendimiento y longevidad óptimos.

4.3 Distribución Espectral

El espectro de emisión está centrado alrededor de 632 nm (pico) con un ancho medio de aproximadamente 20 nm. Esto define un color rojo relativamente puro. La longitud de onda dominante (617-631 nm) determina el tono percibido. Las variaciones dentro de este rango son normales y se gestionan a través del proceso de fabricación.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado e Identificación de Polaridad

El LED está alojado en un encapsulado SMD estándar. El color de la lente es transparente, mientras que la fuente de luz emite luz roja desde el chip AlInGaP. Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.1 mm a menos que se especifique lo contrario. El encapsulado incluye características para la orientación correcta (polaridad) durante la colocación, típicamente indicadas por una marca en el cuerpo o una forma asimétrica. La polaridad correcta es esencial para que el dispositivo funcione.

5.2 Diseño Recomendado de la Huella de Montaje en PCB

Se proporciona un patrón de huella (footprint) recomendado para la PCB para garantizar la formación adecuada de la unión de soldadura, la estabilidad mecánica y la gestión térmica durante y después del proceso de reflujo. Adherirse a este diseño es crítico para lograr conexiones de soldadura confiables y gestionar la disipación de calor desde la unión del LED a través de las pistas de la PCB.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo

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

• Precalentamiento:150°C a 200°C.
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos.
• Temperatura Máxima:Máximo 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquido (en el pico):Máximo 10 segundos. El dispositivo puede soportar este perfil un máximo de dos veces.

Se enfatiza que el perfil óptimo depende del diseño específico de la PCB, los componentes, la pasta de soldar y el horno. Se recomienda caracterizar para la aplicación específica.

6.2 Soldadura Manual (con Cautín)

Si es necesaria la soldadura manual, se debe tener extremo cuidado:

• Temperatura del Cautín:Máximo 300°C.
• Tiempo de Soldadura:Máximo 3 segundos por almohadilla.
• Frecuencia:Esto debe realizarse solo una vez para evitar estrés térmico.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

El almacenamiento adecuado es vital para mantener la soldabilidad y la integridad del dispositivo.

• Paquete Sellado (Bolsa con Barrera de Humedad):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 no debe exceder los 30°C o el 60% de HR. Los componentes retirados de su embalaje original deben someterse a reflujo IR dentro de una semana (correspondiente al Nivel de Sensibilidad a la Humedad 3, MSL 3). Para un almacenamiento más prolongado fuera de la bolsa original, utilice un recipiente sellado con desecante o un desecador de nitrógeno. Los componentes almacenados abiertos por más de una semana requieren un horneado a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el efecto "palomitas de maíz" durante el reflujo.

6.4 Limpieza

Si se requiere limpieza después de la soldadura, solo deben usarse los solventes especificados. Sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto es aceptable. Productos químicos no especificados pueden dañar el encapsulado plástico o la lente.

7. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Diseño del Circuito de Conducción

Un LED es un dispositivo operado por corriente. Para garantizar un brillo consistente, especialmente cuando se usan múltiples LED en paralelo, cada LED debe tener su propia resistencia limitadora de corriente conectada en serie. El valor de la resistencia (R) se calcula usando la Ley de Ohm: R = (V_suministro- V_F) / I_F, donde V_Fes el voltaje directo del LED a la corriente deseada I_F. No se recomienda usar una resistencia común para múltiples LED en paralelo debido a las variaciones en el V_Findividual, lo que puede conducir a diferencias significativas en la corriente y, por lo tanto, en el brillo.

7.2 Gestión Térmica

Si bien la disipación de potencia es relativamente baja (75mW máximo), un diseño térmico adecuado extiende la vida útil del LED y mantiene una salida de luz estable. Asegurar que se utilice el diseño de almohadilla de PCB recomendado ayuda a conducir el calor lejos de la unión del LED. Operar el LED a corrientes más bajas que la clasificación máxima de 30mA DC reducirá la temperatura de la unión y mejorará la confiabilidad a largo plazo.

7.3 Precauciones contra la Descarga Electroestática (ESD)

Los LED son sensibles a las descargas electrostáticas y a los picos de voltaje. Se necesitan precauciones de manejo para prevenir daños latentes o catastróficos. Se recomienda usar una pulsera antiestática conectada a tierra o guantes antiestáticos al manipular los dispositivos. Todo el equipo, incluidas las estaciones de trabajo y los cautines, debe estar correctamente conectado a tierra.

8. Información de Embalaje y Pedido

8.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

El LTST-C190KEKT se suministra estándar en cinta portadora en relieve de 8mm de ancho enrollada en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Este embalaje cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481 para manejo automatizado.

• Cantidad por Carrete:4000 piezas.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ) para Restos:500 piezas.
• Cobertura de los Bolsillos:Los bolsillos vacíos de componentes en la cinta se sellan con una cinta de cubierta superior.
• Componentes Faltantes:El número máximo permitido de lámparas faltantes consecutivas en un carrete es de dos.

Se proporcionan dibujos dimensionales detallados para el bolsillo de la cinta y el carrete en la hoja de datos para la configuración de la máquina y la verificación de compatibilidad.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTST-C190KEKT utiliza un material semiconductor AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio). En comparación con tecnologías más antiguas como los LED rojos estándar de GaAsP (Fosfuro de Arsénico y Galio), el AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en una salida más brillante para la misma corriente de conducción. También suele proporcionar una mejor estabilidad térmica tanto de la salida de luz como de la longitud de onda. El amplio ángulo de visión de 130 grados es una elección de diseño que lo diferencia de los LED con haces más estrechos, lo que lo hace ideal para la iluminación de áreas e indicadores de estado que deben ser visibles desde una amplia gama de ángulos.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda de Pico y Longitud de Onda Dominante?

Longitud de Onda de Pico (λ_P):La longitud de onda específica donde el LED emite la mayor potencia óptica. Es una medición física del espectro.
Longitud de Onda Dominante (λ_d):Un valor calculado a partir del gráfico de color CIE que corresponde al color percibido de la luz por el ojo humano. Para una fuente monocromática como un LED rojo, a menudo están cerca, pero λ_des el parámetro utilizado para la especificación de color y la clasificación en lotes.

10.2 ¿Por qué es necesaria una resistencia limitadora de corriente incluso si alimento el LED a su voltaje directo típico?

El voltaje directo (V_F) tiene un rango de tolerancia (1.7V a 2.5V). Si aplicas un voltaje constante de 2.0V, un LED con un V_Fbajo de 1.7V podría consumir una corriente excesiva, mientras que uno con un V_Falto de 2.5V podría no encenderse en absoluto. Más críticamente, V_Fdisminuye al aumentar la temperatura. Una fuente de voltaje constante puede conducir a una fuga térmica: a medida que el LED se calienta, V_Fcae, la corriente aumenta, causando más calor, lo que reduce aún más V_F, hasta la falla. Una resistencia en serie (o, mejor aún, un controlador de corriente constante) proporciona retroalimentación negativa, estabilizando el punto de operación.

10.3 ¿Puedo alimentar este LED directamente con una señal lógica de 3.3V o 5V?

No. Conectarlo directamente a un pin de salida digital de 3.3V o 5V aplicaría ese voltaje a través del LED. Con un V_Ftípico de ~2.0V, el voltaje excedente causaría que fluya una corriente muy alta, limitada solo por la pequeña resistencia interna del chip y el pin de salida, lo que probablemente destruiría el LED instantáneamente. Siempre debes usar una resistencia limitadora de corriente en serie cuando alimentes un LED desde una fuente de voltaje.

11. Ejemplo de Aplicación Práctica

Escenario: Diseñar un panel de indicadores de estado con múltiples LED para un router de red.
El panel requiere 5 LED rojos de estado para indicar alimentación, conexión a internet, actividad Wi-Fi, etc. El sistema utiliza una línea de alimentación de 3.3V.
Pasos de Diseño:
1. Elegir Corriente de Operación:Seleccionar I_F= 20mA, que es la condición de prueba estándar y proporciona un buen brillo dentro del área de operación segura.
2. Calcular el Valor de la Resistencia:Usar el V_Fmáximo de la hoja de datos (2.5V) para un diseño conservador que asegure que todos los LED se enciendan incluso con piezas de alto V_F. R = (3.3V - 2.5V) / 0.020A = 40 Ohmios. El valor estándar más cercano es 39 Ohmios o 43 Ohmios.
3. Verificar Potencia en la Resistencia: P_R= I_F²* R = (0.02)²* 39 = 0.0156W. Una resistencia estándar de 1/10W (0.1W) es más que suficiente.
4. Distribución del Circuito:Implementar cinco circuitos idénticos, cada uno con un LED y una resistencia de 39 ohmios en serie, todos conectados entre la línea de 3.3V y pines GPIO individuales del microcontrolador configurados como salidas. Activar un pin a BAJO (0V) completará el circuito y encenderá el LED.
5. Diseño de PCB:Usar el patrón de huella recomendado de la hoja de datos. Asegurar un ancho de pista adecuado para la corriente de 20mA.

12. Introducción al Principio de Operación

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de un proceso llamado electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n del material semiconductor (en este caso, AlInGaP), los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región de la unión. Cuando un electrón se recombina con un hueco, cae de un estado de energía más alto en la banda de conducción a un estado de energía más bajo en la banda de valencia. La diferencia de energía se libera en forma de un fotón (partícula de luz). La longitud de onda (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor, que es una propiedad fundamental del compuesto AlInGaP utilizado aquí, resultando en la emisión de luz roja.

13. Tendencias Tecnológicas

La industria de la optoelectrónica continúa evolucionando con varias tendencias clave que impactan a los LED SMD como el LTST-C190KEKT. Existe un impulso constante para aumentar la eficacia luminosa (más salida de luz por vatio eléctrico de entrada), lo que mejora la eficiencia energética. La miniaturización sigue siendo crítica, impulsando tamaños de encapsulado más pequeños mientras se mantiene o mejora el rendimiento óptico. La confiabilidad mejorada y las vidas operativas más largas bajo diversas condiciones ambientales también son objetivos de desarrollo importantes. Además, tolerancias de clasificación más estrictas para el color y el brillo se están convirtiendo en estándar para satisfacer las demandas de aplicaciones de iluminación y pantallas de alta calidad donde la consistencia del color es primordial.