Hoja de Datos del LED SMD LTST-108TBL - Azul InGaN - 3.2x1.6x1.1mm - 3.4V Máx. - 102mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-108TBL es un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) diseñado para el ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB). Su tamaño miniatura lo hace adecuado para aplicaciones con espacio limitado en una amplia gama de equipos electrónicos.

1.1 Ventajas Principales

• Huella Miniatura:El encapsulado compacto estándar EIA permite diseños de PCB de alta densidad.
• Compatibilidad con Automatización:Suministrado en cinta de 8 mm en carretes de 7 pulgadas, es totalmente compatible con equipos automáticos pick-and-place.
• Fabricación Robusta:Compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), apoyando líneas de ensamblaje sin plomo (Pb-free).
• Cumplimiento Ambiental:El producto cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).
• Fiabilidad:Los dispositivos están preacondicionados para acelerar hasta los niveles de sensibilidad a la humedad JEDEC Nivel 3, garantizando fiabilidad durante la soldadura.

1.2 Mercado Objetivo y Aplicaciones

Este LED está diseñado para su uso en electrónica de consumo, comercial e industrial donde se requiere una indicación de estado fiable y de bajo perfil.

• Telecomunicaciones:Indicadores de estado en routers, módems y conmutadores de red.
• Automatización de Oficina e Informática:Luces de encendido/actividad en portátiles, PCs de sobremesa y periféricos.
• Electrodomésticos y Electrónica de Consumo:Luces indicadoras en paneles de control.
• Equipos Industriales:Indicadores de estado y fallos de máquinas.
• Uso General:Retroiluminación de paneles frontales, aplicaciones de iluminación de señales y símbolos.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.

• Disipación de Potencia (Pd):102 mW a Ta=25°C. Esta es la potencia máxima que el encapsulado puede disipar como calor.
• Corriente Directa Continua (IF):30 mA continua. Superar esta corriente aumenta significativamente la temperatura de unión y acelera la depreciación del flujo luminoso.
• Corriente Directa de Pico:80 mA, permitida solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1 ms) para ráfagas breves de señal.
• Factor de Derating:0.38 mA/°C lineal desde 25°C. La corriente continua máxima permitida debe reducirse a medida que aumenta la temperatura ambiente para evitar superar el límite de temperatura de unión.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:-40°C a +85°C y -40°C a +100°C, respectivamente, definiendo los límites ambientales para operación y no operación.

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas a Ta=25°C con IF=20mA, salvo que se especifique lo contrario. Estos son los parámetros de rendimiento típicos.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde 330.0 mcd (mín.) hasta 520.0 mcd (máx.), con un valor típico dependiente del rango de clasificación (bin). Medida usando un sensor filtrado según la curva de respuesta del ojo fotópico CIE.
• Ángulo de Visión (2θ½):Un amplio ángulo de 110 grados (típico), definido como el ángulo fuera del eje donde la intensidad es la mitad de la intensidad axial (en el eje).
• Longitud de Onda de Pico (λp):Típicamente 471 nm, indica el pico espectral de la luz emitida.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Varía de 457 nm a 467 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano para definir el color (azul). La tolerancia es de ±1 nm por bin.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):Típicamente 26 nm, describe la pureza espectral o el ancho de banda de la luz azul emitida.
• Tensión Directa (VF):Entre 2.6V (mín.) y 3.4V (máx.) a 20mA. Este parámetro se clasifica en bins para consistencia en el diseño del circuito.
• Corriente Inversa (IR):Máximo 5 µA a VR=5V. El dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa; esta prueba es solo para garantía de calidad.
• Capacitancia (C):Típicamente 40 pF a VF=0V, f=1 MHz, relevante para consideraciones de conmutación a alta velocidad.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto se clasifica en bins según parámetros clave para garantizar la consistencia del rendimiento dentro de un lote de producción. Los diseñadores pueden especificar bins para adaptarse a los requisitos de la aplicación.

3.1 Rango de Tensión Directa (VF)

Unidades: Voltios @ 20mA. Tolerancia en cada bin: ± 0.10V.

• F4:2.6V (Mín.) - 2.8V (Máx.)
• F5:2.8V - 3.0V
• F6:3.0V - 3.2V
• F7:3.2V - 3.4V

3.2 Rango de Intensidad Luminosa (Iv)

Unidades: milicandelas (mcd) @ 20mA. Tolerancia en cada bin: ± 11%.

• T2:330.0 mcd (Mín.) - 410.0 mcd (Máx.)
• U1:410.0 mcd - 520.0 mcd

3.3 Rango de Longitud de Onda Dominante (WD)

Unidades: nanómetros (nm) @ 20mA. Tolerancia para cada bin: ± 1 nm.

• AC:457.0 nm (Mín.) - 462.0 nm (Máx.)
• AD:462.0 nm - 467.0 nm

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Las curvas características típicas proporcionan información sobre el comportamiento del dispositivo en condiciones variables. Todas las curvas son a 25°C salvo que se indique lo contrario.

4.1 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

Esta curva muestra una relación casi lineal entre la corriente directa (IF) y la salida de luz (Iv) dentro del rango de operación recomendado. Conducir el LED por encima de 20mA produce rendimientos decrecientes en eficiencia y aumenta el calor.

4.2 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

La salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. Este efecto de extinción térmica es característico de los LED semiconductores y debe tenerse en cuenta en diseños que operen a temperaturas elevadas.

4.3 Tensión Directa vs. Corriente Directa

Esta curva exponencial ilustra la característica I-V del diodo. La VF especificada a 20mA es el punto de operación típico. La curva ayuda en el diseño del circuito limitador de corriente.

4.4 Distribución Espectral

El gráfico muestra un único pico centrado alrededor de 471 nm (típico) con un ancho medio de aproximadamente 26 nm, confirmando la emisión monocromática azul del material semiconductor InGaN.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LTST-108TBL está alojado en un encapsulado SMD estándar. Las dimensiones clave (en milímetros, tolerancia ±0.2 mm salvo que se indique) incluyen un tamaño de cuerpo de aproximadamente 3.2 mm (L) x 1.6 mm (A) x 1.1 mm (H). La lente es transparente. El cátodo se identifica típicamente por una marca en el encapsulado o un tinte verde en la lente.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Montaje en PCB

Se proporciona un diseño de patrón de soldadura para soldadura por reflujo infrarrojo o en fase de vapor. Este patrón asegura la formación adecuada del filete de soldadura, estabilidad mecánica y alivio térmico durante el ensamblaje. Adherirse a este diseño es crítico para lograr uniones de soldadura fiables y gestionar la disipación de calor del chip LED.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR (Proceso sin Plomo)

Se especifica un perfil de temperatura detallado conforme a J-STD-020B para ensamblaje sin plomo.

• Precalentamiento:150°C a 200°C.
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos.
• Temperatura de Pico:Máximo 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquidus:El perfil recomendado muestra una duración específica.
• Tiempo de Soldadura:Máximo 10 segundos a temperatura de pico (máximo dos ciclos de reflujo).

Nota:El perfil óptimo depende del diseño específico de la PCB, la pasta de soldar y el horno. El perfil proporcionado sirve como objetivo genérico basado en estándares JEDEC.

6.2 Soldadura Manual (Si es Necesaria)

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

6.3 Condiciones de Almacenamiento

• Paquete Sellado:Almacenar a ≤ 30°C y ≤ 70% HR. Usar dentro de un año cuando la bolsa antihumedad con desecante esté intacta.
• Paquete Abierto:Almacenar a ≤ 30°C y ≤ 60% HR. Se recomienda completar el reflujo IR dentro de las 168 horas (1 semana) posteriores a la exposición.
• Almacenamiento Extendido (Abierto):Almacenar en un contenedor sellado con desecante o en ambiente de nitrógeno. Si la exposición es >168 horas, secar a aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas antes de soldar para eliminar la humedad y prevenir el \"efecto palomita\" durante el reflujo.

6.4 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de soldar, usar solo los disolventes especificados. Sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. No usar limpieza ultrasónica ni productos químicos no especificados.

7. Embalaje e Información de Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

El dispositivo se suministra en cinta portadora con relieve según especificaciones ANSI/EIA 481.

• Ancho de Cinta:8 mm.
• Diámetro del Carrete:7 pulgadas (178 mm).
• Cantidad por Carrete:4000 unidades.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):500 unidades para cantidades restantes.
• Sellado de Bolsillos:Los bolsillos vacíos se sellan con cinta de cubierta.
• Componentes Faltantes:Se permite un máximo de dos lámparas faltantes consecutivas por especificación.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Método de Conducción

Los LED son dispositivos operados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme, especialmente al conectar múltiples LED en paralelo, cada LED debe ser conducido por una fuente de corriente constante o tener su propia resistencia limitadora de corriente. No se recomienda conducir con una fuente de tensión constante sin una resistencia en serie, ya que puede provocar fuga térmica debido al coeficiente de temperatura negativo de VF.

8.2 Gestión Térmica

Aunque el encapsulado es pequeño, un diseño térmico adecuado es esencial para la longevidad. Asegúrese de que el diseño de los pads en la PCB proporcione un alivio térmico adecuado. Evite operar a la corriente máxima (30mA) en altas temperaturas ambientales sin considerar el factor de derating (0.38 mA/°C). Las altas temperaturas de unión aceleran la depreciación del flujo luminoso y pueden reducir la vida operativa.

8.3 Diseño Óptico

El amplio ángulo de visión de 110 grados hace que este LED sea adecuado para aplicaciones que requieren una amplia visibilidad. Para luz enfocada o dirigida, pueden ser necesarias ópticas secundarias (lentes, guías de luz). La lente transparente es óptima para aplicaciones donde se desea el color real del chip.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como los LED azules basados en GaP, este LED de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor y un color azul más saturado. Dentro de su factor de forma, los diferenciadores clave incluyen su amplio ángulo de visión, su estructura específica de clasificación (binning) para consistencia de color e intensidad, y su construcción robusta para compatibilidad con reflujo IR, lo que puede no estar presente en todos los LED SMD de bajo coste.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Puedo conducir este LED a 30mA continuamente?

Sí, 30mA es la corriente directa continua máxima nominal a 25°C. Sin embargo, para una vida útil y fiabilidad óptimas, a menudo es aconsejable conducir los LED por debajo de su valor máximo absoluto, como en la condición de prueba de 20mA. Aplique siempre el factor de derating si la temperatura ambiente supera los 25°C.

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

Longitud de Onda de Pico (λp)es la longitud de onda en el punto más alto de la distribución espectral de potencia del LED (típicamente 471 nm).Longitud de Onda Dominante (λd)es una cantidad colorimétrica derivada del diagrama de cromaticidad CIE; es la longitud de onda única que mejor coincide con el color percibido del LED (457-467 nm). λd es más relevante para la especificación del color en aplicaciones visuales.

10.3 ¿Por qué hay un límite de tiempo de almacenamiento después de abrir la bolsa?

Los encapsulados SMD pueden absorber humedad de la atmósfera. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede vaporizarse rápidamente, creando presión interna que puede delaminar el encapsulado o agrietar el chip (\"efecto palomita\"). La vida útil de 168 horas y los procedimientos de secado son contramedidas contra este modo de fallo.

11. Caso Práctico de Aplicación

Escenario:Diseñar un panel indicador de estado para un conmutador de red con 24 LED azules idénticos de encendido/actividad.

Consideraciones de Diseño:

1. Conducción de Corriente:Usar un CI controlador de corriente constante o 24 resistencias limitadoras de corriente idénticas (calculadas para ~20mA a partir de la tensión del sistema y el bin VF del LED, p.ej., F5: ~2.9V típ.).
2. Uniformidad de Brillo:Especificar un bin Iv estrecho (p.ej., U1: 410-520 mcd) y un bin VF (p.ej., F5) al proveedor para garantizar que los 24 LED parezcan igual de brillantes.
3. Diseño de PCB:Implementar el diseño recomendado de pads de soldadura para cada LED para asegurar una soldadura automática fiable y una buena disipación de calor.
4. Ensamblaje:Seguir el perfil de reflujo sin plomo especificado. Asegurarse de que los paneles se ensamblen dentro de las 168 horas posteriores a abrir el carrete de LED o de que los LED hayan sido secados adecuadamente si se almacenaron más tiempo.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Un LED es un diodo semiconductor de unión p-n. Cuando se aplica una tensión directa, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa (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 está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor utilizado en la región activa. El LTST-108TBL utiliza un semiconductor compuesto de Nitruro de Galio e Indio (InGaN), diseñado para emitir fotones en el espectro azul (~470 nm).

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LED azules InGaN eficientes fue un logro fundamental en la iluminación de estado sólido, permitiendo la creación de LED blancos (mediante conversión de fósforo) y pantallas a todo color. Las tendencias actuales en la tecnología LED SMD incluyen mejoras continuas en la eficacia luminosa (lúmenes por vatio), mayor densidad de potencia máxima en encapsulados más pequeños, índices de reproducción cromática (CRI) mejorados para LED blancos y la integración de funciones más sofisticadas como controladores o circuitos de control incorporados. La tendencia hacia la miniaturización y la compatibilidad con procesos de ensamblaje avanzados, como se ve en esta hoja de datos, sigue siendo constante en toda la industria.