Hoja de Datos del LED SMD LTST-T180UBKT - Azul 468nm - Ángulo de Visión de 120° - 30mA - 108mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas de un Diodo Emisor de Luz (LED) de montaje superficial (SMD). Este componente está diseñado para procesos de ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB), presentando un factor de forma miniatura ideal para aplicaciones con espacio limitado. El LED utiliza un material semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) para producir luz azul, encapsulado en un paquete con lente transparente al agua.

1.1 Características y Ventajas Principales

El LED cumple con la directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS). Se suministra en cinta estándar de la industria de 8mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, facilitando la compatibilidad con equipos automatizados pick-and-place. El dispositivo está diseñado para ser compatible con circuitos integrados (IC) y puede soportar procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR). Ha sido preacondicionado para alcanzar el nivel de sensibilidad a la humedad 3 del JEDEC (Consejo Conjunto de Ingeniería de Dispositivos Electrónicos).

1.2 Mercado Objetivo y Aplicaciones

Este LED es adecuado para una amplia gama de equipos electrónicos. Las principales áreas de aplicación incluyen dispositivos de telecomunicaciones, equipos de automatización de oficinas, electrodomésticos y sistemas de control industrial. Sus usos típicos son como indicadores de estado, luminarias de señal o símbolo, y para retroiluminación de paneles frontales.

2. Interpretación Profunda de los Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Todas las clasificaciones se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder estos límites puede causar daños permanentes.

• Disipación de Potencia (Pd):108 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el dispositivo puede disipar en forma de calor.
• Corriente Directa de Pico (I_F(PEAK)):100 mA. Esta es la corriente directa instantánea máxima permitida, típicamente en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms).
• Corriente Directa en CC (I_F):30 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para un funcionamiento confiable.
• Rango de Temperatura de Operación:-40°C a +100°C. Se garantiza que el dispositivo funcione dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +100°C. El dispositivo puede almacenarse sin degradación dentro de este rango.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros definen el rendimiento típico del LED en condiciones normales de operación a Ta=25°C.

• Intensidad Luminosa (I_V):280 a 560 milicandelas (mcd) a una corriente directa (I_F) de 20mA. La intensidad se mide utilizando un sensor y un filtro que se aproximan a la curva de respuesta fotópica del ojo CIE.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120 grados (típico). Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor axial (en el eje).
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_P):468 nanómetros (nm) típico. Esta es la longitud de onda en la que la distribución espectral de potencia es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):465 a 475 nm a I_F=20mA. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, derivada del diagrama de cromaticidad CIE.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):20 nm típico. Esto indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida.
• Voltaje Directo (V_F):2.6 a 3.6 Voltios a I_F=20mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando conduce corriente.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA máximo a un voltaje inverso (V_R) de 5V. El dispositivo no está diseñado para operación inversa; este parámetro es solo para fines de prueba.

3. Explicación del Sistema de Clasificación por Lotes (Binning)

Los LED se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave de rendimiento para garantizar la consistencia dentro de un lote de producción.

3.1 Clasificación por Voltaje Directo (V_F)

Medido a 20mA. La tolerancia en cada lote es de ±0.1 Voltio.

• D6:2.6V (Mín) - 2.8V (Máx)
• D7:2.8V - 3.0V
• D8:3.0V - 3.2V
• D9:3.2V - 3.4V
• D10:3.4V - 3.6V

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (I_V)

Medido en milicandelas (mcd) a 20mA. La tolerancia en cada lote es de ±11%.

• T1:280 mcd (Mín) - 355 mcd (Máx)
• T2:355 mcd - 450 mcd
• U1:450 mcd - 560 mcd

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante (λ_d)

Medido en nanómetros (nm) a 20mA. La tolerancia para cada lote es de ±1 nm.

• AC:465.0 nm (Mín) - 470.0 nm (Máx)
• AD:470.0 nm - 475.0 nm

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Se proporcionan curvas características típicas para ilustrar la relación entre los parámetros clave. Estas curvas son esenciales para el diseño de circuitos y la predicción del rendimiento.

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

Esta curva muestra la relación exponencial entre la corriente que fluye a través del LED y el voltaje a través de él. Es crucial para seleccionar la resistencia limitadora de corriente apropiada en un circuito de accionamiento.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

Este gráfico demuestra cómo la salida de luz (en mcd) aumenta con la corriente directa. Típicamente muestra una relación casi lineal dentro del rango de operación recomendado, ayudando a los diseñadores a lograr los niveles de brillo deseados.

4.3 Distribución Espectral de Potencia

Esta curva traza la intensidad de luz relativa frente a la longitud de onda, mostrando el pico en aproximadamente 468nm y el ancho medio espectral de unos 20nm, definiendo las características del color azul.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED se ajusta a un contorno estándar de paquete SMD de la EIA (Alianza de Industrias Electrónicas). Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia general de ±0.2mm a menos que se especifique lo contrario. El dibujo incluye medidas clave como longitud, ancho, altura del cuerpo y espaciado de terminales.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Montaje en PCB

Se proporciona un diagrama del patrón de cobre para soldadura por reflujo infrarrojo o en fase de vapor. Esto muestra las dimensiones y espaciado recomendados para las pistas de cobre en el PCB para garantizar la formación adecuada de la junta de soldadura, estabilidad mecánica y gestión térmica.

5.3 Identificación de Polaridad

El cátodo (terminal negativo) típicamente se indica con una marca en el paquete, como una muesca, un punto o una esquina cortada. La orientación correcta de la polaridad es crítica durante el ensamblaje.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR

Se proporciona un perfil de temperatura sugerido para procesos de soldadura sin plomo (Pb-free), conforme con J-STD-020B. Los parámetros clave incluyen:

• Temperatura de Precalentamiento:150°C a 200°C.
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos.
• Temperatura de Pico:Máximo 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquidus:Máximo 10 segundos (se permiten un máximo de dos ciclos de reflujo).

Los perfiles deben caracterizarse para el diseño específico de PCB, componentes y pasta de soldadura utilizados.

6.2 Condiciones de Almacenamiento

Paquete Sellado:Almacenar a ≤30°C y ≤70% 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:Para componentes retirados de su embalaje original, el ambiente de almacenamiento no debe exceder los 30°C y el 60% de HR. Se recomienda completar el reflujo IR dentro de las 168 horas (7 días). Para almacenamiento más allá de este período, hornear a aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas antes de soldar.

6.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, usar disolventes a base de alcohol como alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Evitar líquidos químicos no especificados.

6.4 Soldadura Manual (Soldador de Estaño)

Si se requiere soldadura manual, limitar la temperatura de la punta del soldador a un máximo de 300°C y el tiempo de soldadura a un máximo de 3 segundos por terminal. Esto debe realizarse solo una vez.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LED se empaquetan en cinta portadora en relieve de 8mm de ancho enrollada en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Cada carrete contiene 5000 piezas. Las dimensiones de los bolsillos de la cinta y las dimensiones del núcleo y brida del carrete se proporcionan en dibujos detallados, conformes con las especificaciones ANSI/EIA-481.

7.2 Notas de Empaquetado

• Los bolsillos vacíos de componentes se sellan con una cinta de cubierta superior.
• La cantidad mínima de empaquetado para lotes restantes es de 500 piezas.
• Se permite un máximo de dos componentes (lámparas) faltantes consecutivos por carrete.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Los LED son dispositivos operados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme al accionar múltiples LED en paralelo, se debe conectar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada LED individual. Un circuito de accionamiento simple consiste en una fuente de voltaje (V_CC), una resistencia en serie (R_S), y el LED. El valor de la resistencia se calcula usando la Ley de Ohm: R_S= (V_CC- V_F) / I_F, donde V_Fes el voltaje directo del LED a la corriente deseada I_F.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión Térmica:Asegurar que el diseño del PCB permita una disipación de calor adecuada, especialmente cuando se opera cerca de las clasificaciones máximas de corriente o potencia.
• Diseño Óptico:El amplio ángulo de visión de 120° hace que este LED sea adecuado para aplicaciones que requieren iluminación amplia o visibilidad desde múltiples ángulos. Considerar el uso de lentes o guías de luz si se necesita un haz más enfocado.
• Protección contra ESD:Aunque no se establece explícitamente, se deben observar las precauciones estándar contra descargas electrostáticas (ESD) durante el manejo y ensamblaje.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Los diferenciadores clave de este LED incluyen su combinación de una intensidad luminosa relativamente alta (hasta 560 mcd) con un ángulo de visión muy amplio de 120 grados. La tecnología InGaN proporciona una emisión eficiente de luz azul. Su compatibilidad con el ensamblaje automatizado y los procesos estándar de reflujo IR lo convierten en una opción rentable para fabricación de alto volumen. La estructura detallada de clasificación por lotes permite a los diseñadores seleccionar piezas con tolerancias de parámetros ajustadas para aplicaciones que requieren consistencia de color o brillo.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

La Longitud de Onda de Pico (λ_P) es la longitud de onda física donde el LED emite la mayor potencia óptica. La Longitud de Onda Dominante (λ_d) es un valor calculado basado en la percepción del color humano (gráfico CIE) y representa la longitud de onda única del color espectral puro que coincide con el color percibido del LED. Para LED monocromáticos como este azul, a menudo están cerca pero no son idénticos.

10.2 ¿Puedo accionar este LED con una fuente de 3.3V sin resistencia?

No es recomendable. El voltaje directo (V_F) varía de 2.6V a 3.6V. Conectar una fuente de 3.3V directamente podría resultar en una corriente excesiva si el V_Fdel LED es inferior a 3.3V, potencialmente dañándolo. Siempre use una resistencia limitadora de corriente en serie o un controlador de corriente constante.

10.3 ¿Por qué la condición de almacenamiento para un paquete abierto es más estricta que para uno sellado?

El paquete sellado contiene desecante para mantener un nivel de humedad muy bajo, protegiendo al dispositivo sensible a la humedad. Una vez abierto, el LED queda expuesto a la humedad ambiental, que puede absorberse en el paquete de plástico. Durante la soldadura por reflujo, esta humedad atrapada puede expandirse rápidamente, causando deslaminación interna o \"efecto palomita de maíz\" (popcorning), que agrieta el paquete. La vida útil de 168 horas y los requisitos de horneado son precauciones contra este modo de fallo.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseñar un panel indicador de estado con múltiples LED para un router de red.
El panel requiere 10 LED azules de estado. El brillo uniforme es crítico por razones estéticas y funcionales.
Pasos de Diseño:
1. Diseño del Circuito:Usar un riel de 5V. Suponiendo un V_Ftípico de 3.2V del lote D8 y un objetivo I_Fde 20mA, calcular la resistencia en serie: R = (5V - 3.2V) / 0.02A = 90 Ohmios. Se puede usar una resistencia estándar de 91 Ohmios. Colocar una resistencia en serie con cada LED, conectando los 10 pares LED-resistencia en paralelo a la fuente de 5V.
2. Selección de Componentes:Especificar los lotes requeridos al pedir: p.ej., Lote V_FD8, Lote I_VU1 (para alto brillo), Lote λ_dAC para un tono azul consistente.
3. Diseño del PCB:Implementar el diseño de pads recomendado de la hoja de datos. Asegurar un espaciado adecuado entre los LED para la disipación de calor.
4. Ensamblaje:Seguir las directrices del perfil de reflujo IR. Si las placas se ensamblan en lotes que exceden la vida útil de 168 horas para componentes abiertos, implementar el proceso de horneado a 60°C/48 horas antes de soldar.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz cuando una corriente eléctrica pasa a través de ellos. Este fenómeno se llama electroluminiscencia. En un LED de InGaN, la energía eléctrica hace que los electrones y los huecos se recombinen dentro de la región activa del semiconductor, liberando energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz, en este caso azul (~468 nm), está determinada por la energía de la banda prohibida del material InGaN. La lente de epoxi transparente al agua sirve para proteger el chip semiconductor, dar forma al haz de salida de luz (resultando en el ángulo de visión de 120°) y mejorar la eficiencia de extracción de luz.

13. Tendencias de Desarrollo

La tendencia general en la tecnología de LED SMD continúa hacia una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio eléctrico), una mejor consistencia y saturación del color, y una mayor miniaturización. También hay un enfoque en mejorar la confiabilidad bajo condiciones de operación de mayor temperatura y densidad de corriente. Los procesos de fabricación se optimizan para tolerancias de clasificación más ajustadas y mayores rendimientos. La búsqueda de eficiencia energética y la proliferación de dispositivos IoT y portátiles aseguran una demanda sostenida de LED indicadores confiables, compactos y de alto rendimiento como este componente.