Hoja de Datos del LED SMD LTST-T680TBWT - Azul Difuso - 20mA - 80mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED de montaje superficial (SMD). Este componente está diseñado para procesos de montaje automatizado en placas de circuito impreso (PCB) y es adecuado para aplicaciones donde el espacio es una restricción crítica. El LED cuenta con una lente difusa, que proporciona una distribución de luz más amplia y uniforme en comparación con las lentes transparentes o cristalinas, lo que lo hace ideal para fines de indicación y retroiluminación donde se desea reducir el deslumbramiento.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de este LED incluyen su conformidad con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), lo que lo hace adecuado para mercados globales con estrictas regulaciones ambientales. Se suministra en cinta de 8mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, compatible con el equipo estándar de pick-and-place automatizado utilizado en la fabricación de electrónica de alto volumen. 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 montaje SMD. Sus características de accionamiento compatibles con I.C. (Circuito Integrado) simplifican el diseño del circuito. Los mercados objetivo principales para este componente son equipos de telecomunicaciones, dispositivos de automatización de oficinas, electrodomésticos y equipos industriales, donde se utiliza comúnmente para indicación de estado, iluminación de señales y símbolos, y retroiluminación de paneles frontales.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un desglose detallado de los límites operativos y las características de rendimiento del LED bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C). Comprender estos parámetros es crucial para un diseño de circuito confiable y para garantizar la longevidad del componente.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los valores máximos absolutos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. Estas no son condiciones para operación continua.

• Disipación de Potencia (Pd):80 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar como calor. Superar este límite puede provocar sobrecalentamiento y degradación acelerada del material semiconductor.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100 mA. Esta es la corriente directa instantánea máxima permitida, típicamente especificada en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Es significativamente mayor que la corriente continua nominal y es relevante para destellos breves y de alta intensidad.
• Corriente Directa Continua (I_F):20 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para operación normal. Accionar el LED a o por debajo de esta corriente garantiza un rendimiento y una vida útil óptimos.
• Rango de Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C. Se garantiza que el dispositivo operará dentro de las especificaciones en este rango de temperatura ambiente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +100°C. El dispositivo puede almacenarse sin degradación dentro de este rango de temperatura cuando no está energizado.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros describen el rendimiento típico del LED cuando se opera dentro de sus condiciones recomendadas (I_F= 20mA, Ta=25°C).

• Intensidad Luminosa (I_V):140.0 - 450.0 mcd (mililúmenes). Esta es una medida de la potencia percibida de la luz emitida. El amplio rango indica que el dispositivo está disponible en diferentes clasificaciones de brillo (ver Sección 3). La intensidad se mide utilizando un sensor filtrado para coincidir con la respuesta fotópica del ojo humano (curva CIE).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120 grados (típico). El ángulo de visión se define como el ángulo total en el cual la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad medida en el eje (0 grados). Un ángulo de 120 grados indica un haz muy amplio, característico de una lente difusa.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):468 nm (típico). Esta es la longitud de onda en la cual la distribución espectral de potencia de la luz emitida está en su máximo. Es una propiedad física del material semiconductor de InGaN (Nitruro de Indio y Galio) utilizado.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):465 - 475 nm. Esta es la longitud de onda única que mejor representa el color percibido de la luz, derivada del diagrama de cromaticidad CIE. Es el parámetro utilizado para la clasificación por color.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):20 nm (típico). Este es el ancho de banda espectral medido a la mitad de la intensidad máxima (Ancho Total a Media Altura - FWHM). Un valor de 20nm es típico para un LED azul de InGaN.
• Tensión Directa (V_F):3.3 V (típico), 3.8 V (máximo). Esta es la caída de tensión a través del LED cuando se acciona a 20mA. Es un parámetro crítico para diseñar el circuito limitador de corriente (por ejemplo, seleccionar una resistencia en serie o un driver de corriente constante).
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (máximo) a V_R= 5V. Los LED no están diseñados para operación en polarización inversa. Este parámetro indica la corriente de fuga muy pequeña si se aplica accidentalmente una tensión inversa. Aplicar una tensión inversa más allá del valor máximo puede causar una falla inmediata.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican en lotes de rendimiento después de la fabricación. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de brillo, color y tensión para su aplicación.

3.1 Clasificación por Tensión Directa (V_f)

Los LED se clasifican según su caída de tensión directa a 20mA. Los lotes (D7 a D11) tienen una tolerancia de ±0.1V dentro de cada lote. Por ejemplo, el lote D9 incluye LED con una V_fentre 3.2V y 3.4V. Seleccionar LED del mismo lote de V_fpuede ayudar a garantizar un brillo uniforme cuando múltiples LED están conectados en paralelo con una resistencia limitadora de corriente común.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (I_V)

Esta es la clasificación por brillo. Los lotes van desde R2 (140.0-180.0 mcd) hasta T2 (355.0-450.0 mcd), con una tolerancia del 11% en cada lote. Las aplicaciones que requieren niveles de brillo específicos pueden especificar el código de lote de intensidad deseado.

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante (W_d)

Esta es la clasificación por color. Para este LED azul, los lotes son AC (465.0-470.0 nm) y AD (470.0-475.0 nm), con una tolerancia ajustada de ±1nm. Esto garantiza un tono de azul consistente en todos los LED de un ensamblaje, lo cual es crítico para aplicaciones estéticas y de señalización.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien se hace referencia a gráficos específicos en la hoja de datos (por ejemplo, Figura 1, Figura 5), aquí se analizan sus implicaciones típicas. Estas curvas son esenciales para comprender el rendimiento en condiciones no estándar.

4.1 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V)

La característica I-V de un LED es exponencial. Un pequeño aumento en la tensión directa más allá del voltaje de rodilla resulta en un gran aumento de la corriente. Esta relación no lineal es la razón por la cual los LED deben ser accionados por una fuente de corriente o con una resistencia limitadora; una fuente de tensión constante conduciría a una fuga térmica y destrucción. La V_Ftípica de 3.3V a 20mA representa un punto en esta curva.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La intensidad luminosa es aproximadamente proporcional a la corriente directa dentro del rango de operación. Sin embargo, la eficiencia (lúmenes por vatio) puede alcanzar su punto máximo a una corriente inferior a la máxima nominal. Accionar el LED a la corriente continua máxima (20mA) proporciona la salida más alta, pero puede reducir ligeramente la eficacia en comparación con una corriente de accionamiento más baja.

4.3 Dependencia de la Temperatura

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

- La Tensión Directa (V_F) disminuye. Esto puede causar un aumento en la corriente si se acciona mediante una simple resistencia desde una fuente de tensión constante.

- La Intensidad Luminosa (I_V) disminuye. La salida de luz cae a medida que aumenta la temperatura, un fenómeno conocido como caída térmica.

- La longitud de onda dominante puede desplazarse ligeramente, causando un cambio sutil de color.

Por lo tanto, una gestión térmica adecuada (por ejemplo, un área de cobre de PCB suficiente para disipar calor) es esencial para mantener un rendimiento consistente.

4.4 Distribución Espectral

La curva de salida espectral muestra un solo pico centrado alrededor de 468 nm con un ancho medio típico de 20 nm. Esto es característico de un LED azul de InGaN. Hay una emisión mínima en otras partes del espectro visible, lo que resulta en un color azul saturado.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado y Polaridad

El LED está alojado en un encapsulado SMD estándar de la industria. El cátodo está típicamente marcado por un punto verde en la parte superior del componente o por una muesca/chaflán en un lado del cuerpo del encapsulado. Se debe observar la polaridad correcta durante la colocación. El encapsulado está diseñado para ser compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo y por fase de vapor.

5.2 Pads de Montaje en PCB Recomendados

La hoja de datos incluye un patrón de pistas recomendado (huella) para la PCB. Adherirse a este patrón es crucial para lograr uniones de soldadura confiables, un correcto autoalineamiento durante el reflujo y una transferencia de calor efectiva desde el LED a la PCB. El diseño del pad típicamente incluye conexiones de alivio térmico para equilibrar la soldabilidad y la disipación de calor.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR

El componente está clasificado para procesos de soldadura sin plomo (Pb-free). Se proporciona un perfil de reflujo sugerido conforme a J-STD-020B. Los parámetros clave incluyen:

- Precalentamiento/Remojo:Rampa desde 150°C hasta 200°C, mantenida por un máximo de 120 segundos para activar el fundente y minimizar el choque térmico.

- Reflujo (Líquido):La temperatura máxima no debe exceder los 260°C, y el tiempo por encima de 217°C (temperatura líquida típica para soldadura SAC) debe limitarse a los valores recomendados (por ejemplo, 30-60 segundos).

- Enfriamiento:Tasa de enfriamiento controlada para minimizar el estrés en las uniones de soldadura y el componente.

Es crítico caracterizar el perfil para el ensamblaje específico de la PCB, ya que el grosor de la placa, la densidad de componentes y el tipo de horno afectan el perfil térmico que experimenta el LED.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, debe realizarse con sumo cuidado. La recomendación es usar un soldador a una temperatura máxima de 300°C, con el tiempo de soldadura limitado a 3 segundos por pad. Esto debe hacerse solo una vez para evitar daños térmicos al encapsulado plástico y a las conexiones internas.

6.3 Limpieza

La limpieza posterior a la soldadura solo debe realizarse con disolventes especificados. Se recomienda alcohol isopropílico (IPA) o alcohol etílico. El LED debe sumergirse a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Productos químicos agresivos o no especificados pueden dañar la lente plástica y el material del encapsulado.

6.4 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LED se empaquetan en una bolsa barrera de humedad con desecante. Una vez que se abre la bolsa sellada original, los componentes quedan expuestos a la humedad ambiente. Se recomienda encarecidamente completar el proceso de soldadura por reflujo IR dentro de las 168 horas (7 días) posteriores a la apertura de la bolsa. Para un almacenamiento más prolongado después de abrir, los LED deben almacenarse en un recipiente sellado con desecante o en un ambiente de nitrógeno. Si los componentes han estado expuestos por más de 168 horas, se requiere un horneado a aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el \"efecto palomita\" (agrietamiento del encapsulado) durante el reflujo.

7. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Método de Accionamiento

Un LED es un dispositivo accionado por corriente. El método de accionamiento más común y simple es una resistencia limitadora de corriente en serie conectada a una fuente de tensión. El valor de la resistencia se calcula usando la Ley de Ohm: R = (V_fuente- V_F) / I_F. Por ejemplo, con una fuente de 5V, una V_Fde 3.3V, y una I_Fdeseada de 20mA: R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85 Ohmios. Una resistencia estándar de 82 o 100 Ohmios sería adecuada. Para aplicaciones que requieren múltiples LED, conectarlos en serie garantiza una corriente idéntica a través de cada LED, promoviendo un brillo uniforme. La conexión en paralelo es posible pero requiere un emparejamiento cuidadoso de V_Fo resistencias individuales para cada LED para evitar el acaparamiento de corriente.

7.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es relativamente baja (80mW máx.), una disipación de calor efectiva sigue siendo importante para la longevidad y la estabilidad del color. Usar el pad de PCB recomendado con una conexión térmica adecuada a planos de cobre ayuda a disipar el calor. Evite colocar el LED en espacios cerrados sin ventilación.

7.3 Limitaciones de Aplicación

Este componente está diseñado para equipos electrónicos de propósito general. No está específicamente calificado para aplicaciones donde la alta confiabilidad es primordial y una falla podría comprometer la seguridad (por ejemplo, aviación, soporte vital médico, control de transporte). Para tales aplicaciones, se deben obtener componentes con las calificaciones apropiadas.

8. Información de Empaquetado y Pedido

8.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora con relieve con una cinta protectora de cubierta. El ancho de la cinta es de 8mm. Los carretes tienen un diámetro de 7 pulgadas (178mm). Cada carrete contiene 2000 piezas. El empaquetado cumple con los estándares ANSI/EIA-481 para garantizar la compatibilidad con equipos de montaje automatizado. La cinta tiene bolsillos de orientación para garantizar la polaridad correcta durante el pick-and-place.

9. Preguntas Frecuentes (FAQ)

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

R: No. La V_Ftípica es 3.3V, pero puede variar de 2.8V a 3.8V dependiendo del lote. Conectarlo directamente a una fuente de 3.3V podría resultar en una corriente excesiva para unidades de baja V_Fo sin luz para unidades de alta V_F. Siempre se requiere una resistencia en serie o un driver de corriente constante.

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

R: La Longitud de Onda Pico (λ_P) es el pico físico del espectro de luz. La Longitud de Onda Dominante (λ_d) es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, calculada a partir de coordenadas de color. La λ_dse utiliza para la especificación y clasificación del color.

P: ¿Por qué hay una vida útil de 168 horas después de abrir la bolsa?

R: Los encapsulados plásticos SMD absorben humedad del aire. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad puede convertirse rápidamente en vapor, causando presión interna que puede agrietar el encapsulado (\"efecto palomita\"). El límite de 168 horas se basa en el nivel de sensibilidad a la humedad (MSL) del componente.

P: ¿Cómo logro un brillo uniforme en una matriz de múltiples LED?

R: El mejor método es conectar los LED en serie, asegurando que la misma corriente fluya a través de cada uno. Si es necesaria una configuración en paralelo, use LED del mismo lote de V_Fe I_Vy considere usar una resistencia limitadora de corriente individual para cada LED para compensar las variaciones de V_F variations.