Hoja de Datos del LED SMD LTST-108TBKT - Tamaño 3.2x2.8x1.9mm - Voltaje 2.8-3.8V - Potencia 80mW - Azul InGaN - 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), lo que lo hace adecuado para fabricación en grandes volúmenes. Su factor de forma miniaturizado satisface las necesidades de aplicaciones con espacio limitado en diversos sectores electrónicos.

1.1 Características

• Cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).
• Empaquetado en cinta de 8mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro para equipos de colocación automática pick-and-place.
• Contorno de paquete EIA estandarizado para compatibilidad de diseño.
• Lógica de entrada compatible, adecuado para ser excitado directamente desde circuitos digitales estándar.
• Diseñado para ser compatible con procesos de colocación automática y soldadura por reflujo infrarrojo (IR).
• Preacondicionado al Nivel de Sensibilidad a la Humedad JEDEC 3.

1.2 Aplicaciones

Este LED está destinado a ser utilizado como indicador de estado, elemento de retroiluminación o señal luminosa en una amplia gama de equipos electrónicos. Los campos de aplicación típicos incluyen:

• Dispositivos de telecomunicaciones (por ejemplo, teléfonos inalámbricos, teléfonos celulares).
• Equipos de automatización de oficinas (por ejemplo, computadoras portátiles, sistemas de red).
• Electrodomésticos de consumo.
• Equipos de control y monitoreo industrial.
• Letreros interiores e iluminación de paneles frontales.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Las siguientes secciones detallan los parámetros críticos eléctricos, ópticos y ambientales que definen el rendimiento y los límites operativos del componente.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los niveles de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se garantiza la operación en o bajo estos límites. Todos los valores se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Disipación de Potencia (Pd):80 mW. Esta es la pérdida de potencia máxima permitida dentro del dispositivo, principalmente como calor proveniente de la corriente directa.
• Corriente Directa de Pico (I_F(PEAK)):100 mA. Esta es la corriente directa instantánea máxima, permisible solo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso de 0.1ms).
• Corriente Directa Continua (I_F):20 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para una operación confiable a largo plazo.
• Rango de Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente en el que el dispositivo está diseñado para funcionar.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +100°C. El rango de temperatura para almacenamiento sin operación.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estas características se miden bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C, I_F=20mA) y representan el rendimiento típico.

• Intensidad Luminosa (I_V):112.0 - 280.0 mcd (mililumen). El brillo percibido del LED medido por un sensor filtrado según la respuesta fotópica del ojo CIE. El amplio rango se gestiona mediante un sistema de clasificación (binning).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):110° (típico). Se define como el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor axial (en el eje). Un ángulo de 110° indica un patrón de emisión amplio y difuso, adecuado para aplicaciones de indicadores.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):468 nm (típico). La longitud de onda a la cual la potencia óptica de salida es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):465 - 475 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que define el color (azul). Se deriva de las coordenadas de cromaticidad CIE.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):25 nm (típico). El ancho de banda espectral medido a la mitad de la intensidad máxima (Ancho Total a Media Altura - FWHM).
• Voltaje Directo (V_F):2.8 - 3.8 V. La caída de voltaje a través del LED cuando se excita con la corriente directa especificada (20mA).
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (máximo) a V_R=5V. El dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa; este parámetro es solo para fines de prueba.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LED se clasifican en grupos de rendimiento o "bins". Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de la aplicación.

3.1 Clasificación del Voltaje Directo (V_F)

Las unidades están en Voltios a I_F= 20mA. La tolerancia dentro de cada bin es de ±0.10V.

• Bin D7: 2.8V (Mín) - 3.0V (Máx)
• Bin D8: 3.0V - 3.2V
• Bin D9: 3.2V - 3.4V
• Bin D10: 3.4V - 3.6V
• Bin D11: 3.6V - 3.8V

3.2 Clasificación de la Intensidad Luminosa (I_V)

Las unidades están en mililumen (mcd) a I_F= 20mA. La tolerancia dentro de cada bin es de ±11%.

• Bin R1: 112 mcd - 140 mcd
• Bin R2: 140 mcd - 180 mcd
• Bin S1: 180 mcd - 224 mcd
• Bin S2: 224 mcd - 280 mcd

3.3 Clasificación de la Longitud de Onda Dominante (λ_d)

Las unidades están en nanómetros (nm) a I_F= 20mA. La tolerancia dentro de cada bin es de ±1nm.

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

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Las curvas de rendimiento típicas proporcionan información sobre cómo cambian los parámetros con las condiciones de operación. Estas son esenciales para un diseño de circuito robusto.

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

La curva I-V muestra la relación exponencial entre corriente y voltaje. Operar el LED requiere un mecanismo limitador de corriente (por ejemplo, una resistencia en serie o un driver de corriente constante) para evitar exceder la corriente máxima nominal, ya que pequeños aumentos en el voltaje pueden provocar grandes aumentos en la corriente.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

Esta curva típicamente muestra una relación casi lineal entre la corriente de excitación y la salida de luz dentro del rango de operación recomendado. Sin embargo, la eficiencia puede disminuir a corrientes muy altas debido a efectos térmicos incrementados.

4.3 Distribución Espectral

La curva de salida espectral se centra alrededor de la longitud de onda de pico de 468 nm con un ancho medio típico de 25 nm, definiendo la pureza del color azul.

4.4 Dependencia de la Temperatura

Parámetros clave como el voltaje directo y la intensidad luminosa dependen de la temperatura. El voltaje directo típicamente disminuye al aumentar la temperatura de la unión, mientras que la intensidad luminosa generalmente disminuye. Los diseñadores deben considerar la gestión térmica, especialmente en aplicaciones de alta potencia o alta temperatura ambiente.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El componente presenta un paquete SMD estándar. Las dimensiones críticas incluyen un tamaño del cuerpo de aproximadamente 3.2mm de largo, 2.8mm de ancho y una altura de 1.9mm. Todas las tolerancias dimensionales son de ±0.2mm a menos que se indique lo contrario. El color de la lente es transparente, y el color de la fuente de luz es azul InGaN.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Montaje en PCB

Se proporciona un diagrama del patrón de soldadura para diseñar la huella en el PCB. Este patrón está optimizado para la formación confiable de juntas de soldadura durante la soldadura por reflujo infrarrojo o en fase de vapor, asegurando una fijación mecánica y disipación térmica adecuadas.

5.3 Identificación de Polaridad

El cátodo típicamente se indica mediante un marcador visual en el paquete, como una muesca, un punto verde o una esquina recortada. Se debe observar la polaridad correcta durante el ensamblaje para garantizar un funcionamiento adecuado.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR

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

• Temperatura de Precalentamiento:150-200°C
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos.
• Temperatura de Pico:Máximo 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquidus:Según la curva de perfil proporcionada.
• Tiempo Total de Soldadura:Máximo 10 segundos a temperatura de pico (se permiten un máximo de dos ciclos de reflujo).

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

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, utilice un soldador con una temperatura que no exceda los 300°C. El tiempo de contacto debe limitarse a un máximo de 3 segundos, y esto debe realizarse solo una vez.

6.3 Limpieza

Si se requiere limpieza después de la soldadura, use solo los solventes especificados. Sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto es aceptable. Limpiadores químicos no especificados pueden dañar el material del paquete.

6.4 Almacenamiento y Manipulación

• 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 bolsa a prueba de humedad, el ambiente de almacenamiento no debe exceder los 30°C y el 60% de HR. Se recomienda completar la soldadura por reflujo IR dentro de las 168 horas (7 días) posteriores a la exposición.
• Exposición Extendida:Los LED expuestos por más de 168 horas deben ser secados (baked) a aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas antes del ensamblaje por soldadura para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita de maíz" (popcorning) durante el reflujo.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora con relieve y cinta de cubierta.

• Ancho de la Cinta Portadora: 8mm.
• Diámetro del Carrete:7 pulgadas (178mm).
• Cantidad por Carrete:4000 piezas.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):500 piezas para cantidades restantes.
• El empaquetado cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El LED debe ser excitado con un dispositivo limitador de corriente. El método más simple es una resistencia en serie. El valor de la resistencia (R_s) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R_s= (V_fuente- V_F) / I_F. Use el V_Fmáximo de la hoja de datos (por ejemplo, 3.8V) para garantizar suficiente corriente en todas las condiciones. Por ejemplo, con una fuente de 5V y un I_Fobjetivo de 20mA: R_s= (5V - 3.8V) / 0.020A = 60Ω. Una resistencia estándar de 62Ω o 68Ω sería adecuada. Para precisión o estabilidad, se recomienda un driver de corriente constante.

8.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja (80mW), un diseño térmico efectivo en el PCB sigue siendo importante para la longevidad y el rendimiento estable, especialmente en altas temperaturas ambientales o espacios cerrados. Asegúrese de que el diseño de los pads del PCB proporcione un alivio térmico adecuado y considere el diseño general de la placa para la disipación de calor.

8.3 Diseño Óptico

El amplio ángulo de visión de 110° hace que este LED sea adecuado para aplicaciones que requieren una amplia visibilidad. Para luz enfocada o dirigida, se requerirían ópticas secundarias (lentes, guías de luz). La lente transparente es óptima para la emisión del color verdadero.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Este componente pertenece a una familia de LED SMD estándar. Sus diferenciadores clave incluyen su combinación específica de un chip azul InGaN, un amplio ángulo de visión y su estructura de clasificación (binning) para V_F, I_V, y λ_d. En comparación con alternativas no clasificadas o con clasificación amplia, ofrece a los diseñadores un mayor control sobre la consistencia del color y la coincidencia de brillo en arreglos de múltiples LED, lo cual es crítico para aplicaciones como retroiluminación o indicadores de estado donde se requiere una apariencia uniforme.

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 (coordenadas CIE) que mejor representa el color que vemos. Para LED monocromáticos como este azul, a menudo están cerca, pero λ_des el parámetro relevante para la coincidencia de colores.

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

No.Esto no es recomendable y es probable que dañe el LED. El voltaje directo varía de 2.8V a 3.8V. A 3.3V, un LED con un V_Fen el extremo inferior del rango (por ejemplo, 2.9V) experimentaría una subida de corriente descontrolada y potencialmente destructiva. Siempre use un mecanismo limitador de corriente.

10.3 ¿Por qué hay una vida útil de 168 horas después de abrir la bolsa barrera de humedad?

Los paquetes 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 agrietar el paquete ("efecto palomita de maíz" o "delaminación"). El límite de 168 horas es el tiempo de exposición seguro para el Nivel de Sensibilidad a la Humedad especificado (MSL 3) antes de que se requiera el secado (baking).

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseñar un panel de indicadores múltiples para un router de red.El panel requiere 10 LED azules idénticos para mostrar la actividad del enlace y el estado de la alimentación. Para garantizar que todos los LED parezcan igual de brillantes y del mismo tono de azul, el diseñador debe especificar códigos de bin ajustados al realizar el pedido. Por ejemplo, especificar Bin S1 para intensidad (180-224 mcd) y Bin AC para longitud de onda (465-470 nm) garantizaría la consistencia visual en todo el panel. El circuito de excitación usaría un bus común de 5V con resistencias individuales de 68Ω en serie para cada LED, calculadas en base al V_Fmáximo para asegurar una corriente adecuada incluso para LED en los bins de voltaje más alto.

12. Introducción al Principio de Operación

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones del material tipo n se recombinan con los huecos del material tipo p en la región activa. Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). El color específico (longitud de onda) de la luz emitida está determinado por la energía de la banda prohibida de los materiales semiconductores utilizados en la región activa. Este LED en particular utiliza Nitruro de Galio e Indio (InGaN) como material activo, capaz de producir luz de alta eficiencia en el espectro azul.

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de los LED SMD continúa enfocándose en varias áreas clave: aumento de la eficacia luminosa (más salida de luz por vatio eléctrico), mejora de la reproducción y consistencia del color, mayor miniaturización de los paquetes y mayor confiabilidad bajo condiciones de operación de mayor temperatura y corriente. El uso de materiales semiconductores avanzados como InGaN ha sido fundamental para lograr LED azules y verdes de alto brillo, que también son fundamentales para producir luz blanca mediante conversión de fósforo. La tendencia hacia la automatización y el Internet de las Cosas (IoT) impulsa la demanda de soluciones de indicación confiables, compactas y energéticamente eficientes como este componente.