Hoja de Datos del LED SMD LTST-C150TBKT-5A - Azul InGaN - 5mA - 45mcd - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas de un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD). El dispositivo utiliza un chip semiconductor de Nitruro de Galio e Indio (InGaN) para producir luz azul. Está diseñado para procesos de montaje automatizado y se suministra en cinta y carrete para producción en gran volumen.

Las ventajas principales de este componente incluyen su compatibilidad con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo, idoneidad para su uso con equipos de colocación automática y su clasificación como producto ecológico conforme a RoHS. Su mercado objetivo principal incluye electrónica de consumo, luces indicadoras, aplicaciones de retroiluminación e iluminación de propósito general donde se requiere una fuente de luz azul compacta y fiable.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

El dispositivo no debe operarse más allá de estos límites para evitar daños permanentes.

• Disipación de Potencia:76 mW. Esta es la potencia máxima que el encapsulado del LED puede disipar como calor bajo condiciones especificadas.
• Corriente Directa Pico:100 mA. Esta es la corriente instantánea máxima, permitida solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms).
• Corriente Directa en CC:20 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para una operación fiable a largo plazo.
• Rango de Temperatura de Operación:-20°C a +80°C. El rango de temperatura ambiente dentro del cual el LED está diseñado para funcionar correctamente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-30°C a +100°C. El rango de temperatura para almacenamiento sin operación.
• Condición de Soldadura Infrarroja:260°C durante 10 segundos. El perfil térmico máximo que el componente puede soportar durante la soldadura por reflujo.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se miden a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C y definen el rendimiento típico.

• Intensidad Luminosa (I_V):11.2 - 45.0 mcd (mín - máx) a una corriente directa (I_F) de 5mA. Mide el brillo percibido de la salida de luz.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados (típico). Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor máximo, indicando un patrón de visión amplio.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):468 nm (típico). La longitud de onda a la que la distribución espectral de potencia es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):465.0 - 475.0 nm a I_F=5mA. Esta es la longitud de onda única que mejor representa el color percibido de la luz.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):25 nm (típico). Una medida de la pureza espectral; un valor más pequeño indica una fuente de luz más monocromática.
• Tensión Directa (V_F):2.65 - 3.05 V (mín - máx) a I_F=5mA. La caída de tensión a través del LED cuando conduce corriente.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (máx) a una tensión inversa (V_R) de 5V. La pequeña corriente de fuga cuando el LED está polarizado inversamente. El dispositivo no está diseñado para operación inversa.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

Para garantizar la consistencia en la producción, los LED se clasifican en lotes según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos de tolerancia específicos para su aplicación.

3.1 Clasificación por Tensión Directa

Las unidades se clasifican en cuatro lotes (1-4) según su tensión directa a 5mA, cada uno con un rango de 0.1V. La tolerancia en cada lote es de ±0.1V.

• Lote 1: 2.65V - 2.75V
• Lote 2: 2.75V - 2.85V
• Lote 3: 2.85V - 2.95V
• Lote 4: 2.95V - 3.05V

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa

Las unidades se clasifican en seis lotes (L1, L2, M1, M2, N1, N2) según la intensidad luminosa a 5mA. La tolerancia en cada lote es de ±15%.

• L1: 11.2 - 14.0 mcd
• L2: 14.0 - 18.0 mcd
• M1: 18.0 - 22.4 mcd
• M2: 22.4 - 28.0 mcd
• N1: 28.0 - 35.5 mcd
• N2: 35.5 - 45.0 mcd

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Las unidades se clasifican en dos lotes (AC, AD) según la longitud de onda dominante a 5mA. La tolerancia para cada lote es de ±1 nm.

• AC: 465.0 - 470.0 nm
• AD: 470.0 - 475.0 nm

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque en la hoja de datos se hacen referencias a curvas gráficas específicas (por ejemplo, Figura 1 para distribución espectral, Figura 5 para ángulo de visión), su interpretación típica es crucial para el diseño.

4.1 Característica Corriente vs. Tensión (I-V)

La tensión directa (V_F) exhibe una relación logarítmica con la corriente directa (I_F). Es no lineal, con una tensión umbral (alrededor de 2.6-2.8V para InGaN azul) por debajo de la cual fluye muy poca corriente. Más allá de este umbral, pequeños aumentos en la tensión causan grandes aumentos en la corriente. Por lo tanto, los LED se alimentan típicamente con una fuente de corriente constante, no de tensión constante, para garantizar una salida de luz estable y prevenir la fuga térmica.

4.2 Característica Intensidad Luminosa vs. Corriente (L-I)

La salida de luz (intensidad luminosa) es generalmente proporcional a la corriente directa en un rango significativo. Sin embargo, la eficiencia (lúmenes por vatio) puede alcanzar un pico a cierta corriente y luego disminuir a corrientes más altas debido al aumento de la generación de calor y otros procesos de recombinación no radiativa dentro del semiconductor.

4.3 Dependencia de la Temperatura

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

• Tensión Directa (V_F):Disminuye. Esto tiene implicaciones para los circuitos de alimentación a tensión constante.
• Intensidad Luminosa/Flujo:Disminuye. Temperaturas más altas reducen la eficiencia cuántica interna.
• Longitud de Onda Dominante:Puede desplazarse ligeramente, generalmente hacia longitudes de onda más largas (corrimiento al rojo), lo que puede afectar la percepción del color en aplicaciones de precisión.

Una gestión térmica efectiva es crítica para mantener el rendimiento y la longevidad.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo se ajusta a un contorno de encapsulado estándar EIA. Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros, con una tolerancia general de ±0.10 mm a menos que se especifique lo contrario. El encapsulado presenta una lente transparente al agua, que es óptima para el chip InGaN azul ya que no altera el color de salida (a diferencia de una lente difusa o teñida).

5.2 Identificación de Polaridad

La polaridad es un aspecto crítico de la instalación del LED. La hoja de datos incluye un diagrama que muestra las marcas de cátodo y ánodo en el componente. Típicamente, el cátodo se indica mediante una marca verde, una muesca o una pestaña/terminal más corta. Una polaridad incorrecta impedirá que el LED se ilumine y aplicar una tensión inversa significativa puede dañar el dispositivo.

5.3 Distribución Recomendada de Pistas de Soldadura

Se proporciona un patrón de pistas (huella) recomendado para la placa de circuito impreso (PCB). Adherirse a estas dimensiones garantiza la formación adecuada de la unión de soldadura, la alineación y la estabilidad mecánica durante y después del proceso de reflujo. El diseño de la pista también influye en la vía térmica para la disipación de calor desde la unión del LED.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de reflujo infrarrojo (IR) sugerido para procesos de soldadura sin plomo (Pb-free). Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento:150-200°C durante un máximo de 120 segundos para calentar gradualmente la placa y activar el fundente.
• Temperatura Pico:Máximo de 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquido:El tiempo que las uniones de soldadura pasan por encima del punto de fusión de la pasta de soldar es crítico para una buena humectación. El perfil en la página 3 de la hoja de datos proporciona una referencia visual conforme a los estándares JEDEC.
• Tasa de Enfriamiento:Se recomienda un enfriamiento controlado para minimizar el estrés térmico en el componente y la placa.

Se enfatiza que el perfil óptimo depende del diseño específico de la placa, los componentes, la pasta de soldar y el horno, por lo que es necesaria una caracterización.

6.2 Soldadura Manual

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

• Temperatura del Soldador:Máximo 300°C.
• Tiempo de Soldadura:Máximo 3 segundos por unión.
• Límite:La soldadura manual debe realizarse solo una vez para evitar daños térmicos al encapsulado plástico y al dado semiconductor.

6.3 Limpieza

Si se requiere limpieza después de la soldadura, solo deben usarse los disolventes especificados. Se recomienda sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. El uso de productos químicos no especificados puede dañar el material del encapsulado plástico o la lente.

6.4 Almacenamiento y Manipulación

• Precauciones contra ESD:Los LED son sensibles a las descargas electrostáticas (ESD). Es obligatorio manipularlos con pulseras antiestáticas, guanti antiestáticos y en equipos correctamente conectados a tierra.
• Sensibilidad a la Humedad:El encapsulado es sensible a la humedad. Una vez abierta la bolsa sellada original a prueba de humedad (con desecante), los componentes deben usarse dentro de una semana si se almacenan a ≤30°C y ≤60% HR. Para un almacenamiento más prolongado fuera de la bolsa original, se requiere almacenamiento en un contenedor sellado con desecante o en ambiente de nitrógeno. Los componentes almacenados durante más de una semana fuera del embalaje original deben secarse (por ejemplo, a 60°C durante 20 horas) antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" durante el reflujo.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

El dispositivo se suministra en embalaje estándar de la industria para montaje automatizado:

• Tamaño del Carrete:Diámetro de 7 pulgadas.
• Cantidad por Carrete:3000 piezas.
• Cantidad Mínima de Pedido:500 piezas para cantidades restantes.
• Especificaciones de la Cinta:Conforme a ANSI/EIA 481-1-A-1994. Los huecos vacíos de los componentes se sellan con una cinta de cubierta superior.
• Componentes Faltantes:El número máximo de componentes faltantes consecutivos ("lámparas faltantes") en la cinta es de dos.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Indicadores de Estado:Luces de encendido, conectividad o estado operativo en electrónica de consumo, electrodomésticos y equipos industriales.
• Retroiluminación:Para pantallas LCD pequeñas, teclados o paneles decorativos.
• Iluminación Decorativa:En señalización, iluminación de acento o dispositivos electrónicos de consumo.
• Sistemas de Sensores:Como fuente de luz para sensores ópticos o interruptores.

Aviso Importante:La hoja de datos especifica que estos LED están destinados a equipos electrónicos ordinarios. Las aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional, particularmente donde un fallo podría poner en peligro vidas o la salud (por ejemplo, aviación, dispositivos médicos, sistemas de seguridad), requieren consulta y aprobación previa.

8.2 Consideraciones de Diseño del Circuito

• Limitación de Corriente:Siempre use una resistencia limitadora de corriente en serie o un circuito integrado controlador de LED de corriente constante dedicado. El valor se calcula usando la Ley de Ohm: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Use el V_Fmáximo de la hoja de datos para garantizar que la corriente no exceda el límite incluso con variaciones entre piezas.
• Disipación de Potencia:Asegúrese de que la potencia calculada (P = V_F* I_F) no exceda el valor máximo absoluto de 76 mW, considerando el peor caso de V_Fy temperatura ambiente.
• Protección contra Tensión Inversa:Si existe alguna posibilidad de que se aplique una tensión inversa (por ejemplo, en circuitos de CA o con cargas inductivas), se debe colocar un diodo de protección en paralelo con el LED (cátodo a ánodo) para limitar la tensión inversa.
• Gestión Térmica:Para diseños que operan a corrientes altas o en ambientes de alta temperatura, asegúrese de que el PCB proporcione un alivio térmico adecuado. Las pistas de cobre conectadas a planos de tierra/alimentación pueden ayudar a disipar el calor.

9. Introducción Tecnológica y Principio de Funcionamiento

Este LED se basa en un chip semiconductor de Nitruro de Galio e Indio (InGaN). El InGaN es un material semiconductor de banda prohibida directa cuya energía de banda prohibida puede ajustarse variando la proporción de Indio a Galio. Para los LED azules, se utiliza una composición específica que resulta en una banda prohibida correspondiente a la emisión de fotones en el rango de longitud de onda azul (alrededor de 465-475 nm).

Cuando se aplica una tensión directa, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa del semiconductor. Se recombinan radiativamente, liberando energía en forma de fotones (luz). El encapsulado de epoxi transparente actúa como una lente, dando forma a la salida de luz y proporcionando protección ambiental para el delicado chip semiconductor y los cables de conexión.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

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

Longitud de Onda Pico (λ_P):La longitud de onda única donde la potencia espectral de salida es más alta. Es una medición física.
Longitud de Onda Dominante (λ_d):La longitud de onda única que mejor coincide con el color percibido de la luz según la respuesta del ojo humano (diagrama de cromaticidad CIE). Para fuentes monocromáticas como los LED azules, a menudo están muy cerca, pero la longitud de onda dominante es más relevante para la percepción del color.

10.2 ¿Puedo alimentar este LED a 20mA de forma continua?

Sí, 20mA es la corriente directa continua máxima recomendada. Sin embargo, para la mayor vida útil y la mayor eficiencia, alimentarlo a una corriente más baja (por ejemplo, 5mA como se usa para las pruebas) a menudo es suficiente para aplicaciones indicadoras y genera menos calor.

10.3 ¿Por qué existe un sistema de clasificación?

Las variaciones en la fabricación causan ligeras diferencias en V_F, intensidad y longitud de onda entre LED individuales. La clasificación los ordena en grupos con parámetros estrictamente controlados. Esto permite a los diseñadores seleccionar lotes que garanticen un brillo y color consistentes en todas las unidades de su producto, lo cual es crítico para matrices de múltiples LED o aplicaciones con requisitos de color estrictos.

10.4 ¿Cómo interpreto el ángulo de visión?

Un ángulo de visión de 130 grados (2θ_1/2) significa que el ángulo desde el eje central donde el brillo cae al 50% del valor en el eje es de 65 grados. Por lo tanto, el ancho angular total del haz a media potencia es de 130 grados. Esto indica un patrón de luz muy amplio y difuso, adecuado para iluminación de área amplia o indicadores que deben verse desde muchos ángulos.