Hoja de Datos del LED SMD LTST-S320TBKT - Vista Lateral - 3.2x1.6x1.2mm - 2.8-3.8V - 76mW - 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) miniaturizado de vista lateral. El dispositivo está diseñado para el montaje automatizado en placas de circuito impreso (PCB) y es adecuado para aplicaciones donde el espacio es una restricción crítica. Su factor de forma compacto y rendimiento fiable lo convierten en un componente ideal para equipos electrónicos modernos.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de este LED incluyen su salida ultrabrillante gracias a un chip semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio), un amplio ángulo de visión de 130 grados y total compatibilidad con los procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) utilizados en fabricación de alto volumen. El encapsulado presenta un baño de estaño para mejorar la soldabilidad y se suministra en cinta estándar de 8 mm y carretes de 7 pulgadas para una automatización eficiente de pick-and-place.

Las aplicaciones objetivo abarcan una amplia gama de electrónica de consumo e industrial. Se utiliza comúnmente para indicación de estado, retroiluminación de teclados o teclados, iluminación de símbolos en paneles de control e integración en micro-pantallas. Su fiabilidad y rendimiento lo hacen adecuado para equipos de telecomunicaciones, dispositivos de automatización de oficinas, electrodomésticos y varios sistemas de control industrial.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Una comprensión exhaustiva de los parámetros eléctricos y ópticos es esencial para un diseño de circuito adecuado y para lograr el rendimiento deseado.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Disipación de Potencia (Pd):76 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el dispositivo puede disipar de forma segura en forma de calor.
• Corriente Directa Continua (IF):20 mA DC. Esta es la corriente máxima recomendada para una operación fiable a largo plazo.
• Corriente Directa Pico:100 mA, permitida solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Exceder la corriente DC nominal, aunque sea brevemente, puede degradar el LED.
• Rango de Temperatura de Operación:-20°C a +80°C. Se garantiza que el dispositivo funcione dentro de este rango de temperatura ambiental.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-30°C a +100°C.
• Temperatura de Soldadura:Resiste la soldadura por reflujo IR con una temperatura pico de 260°C durante hasta 10 segundos, lo cual es estándar para procesos de montaje sin plomo (Pb-free).

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a Ta=25°C y una corriente directa (IF) de 20 mA, salvo que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 28.0 milicandelas (mcd) hasta un máximo de 180.0 mcd. El valor real está determinado por el bin del dispositivo (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ1/2):130 grados. Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor medido en el eje central. El encapsulado de vista lateral está diseñado para emitir luz perpendicular al plano de montaje, lo que convierte a este en un parámetro crítico para aplicaciones de iluminación lateral.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λP):Típicamente 468 nanómetros (nm), ubicándolo en la región azul del espectro visible.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Varía de 465.0 nm a 475.0 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que define el color.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):Aproximadamente 25 nm. Esto indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz azul emitida.
• Tensión Directa (VF):Varía de 2.8 Voltios a 3.8 Voltios a 20 mA. Esta es la caída de tensión a través del LED durante su funcionamiento y es crucial para el diseño del circuito de conducción.
• Corriente Inversa (IR):Máximo 10 microamperios (μA) cuando se aplica una tensión inversa (VR) de 5V. Los LED no están diseñados para operar en polarización inversa; este parámetro es solo para fines de prueba.

3. Explicación del Sistema de Clasificación por Bins

Debido a variaciones en la fabricación, los LED se clasifican en bins de rendimiento. Este sistema permite a los diseñadores seleccionar dispositivos con características estrictamente controladas para un rendimiento consistente en la aplicación.

3.1 Clasificación por Tensión Directa (VF)

Los LED se agrupan por su caída de tensión directa a 20 mA. Los bins van desde D7 (2.80V - 3.00V) hasta D11 (3.60V - 3.80V), con una tolerancia de ±0.1V por bin. Seleccionar LED del mismo bin de VF garantiza brillo uniforme y distribución de corriente cuando varios dispositivos están conectados en paralelo.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (Iv)

Esta es la clasificación principal de brillo. Los bins se definen como N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd) y R (112.0-180.0 mcd), con una tolerancia de ±15% por bin. Esto permite un control preciso del nivel de salida de luz en la aplicación final.

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante (λd)

Los LED se clasifican por punto de color. Para este LED azul, los bins son AC (465.0-470.0 nm) y AD (470.0-475.0 nm), con una tolerancia ajustada de ±1 nm. Esto asegura una variación de color mínima entre diferentes LED en una matriz o pantalla.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Los datos gráficos proporcionan una visión más profunda del comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables.

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

La característica I-V es no lineal. La curva muestra que un pequeño aumento en la tensión más allá del umbral de encendido (~2.8V) provoca un rápido aumento de la corriente. Por lo tanto, los LED deben ser alimentados por una fuente limitada en corriente, no por una fuente de tensión constante, para evitar la fuga térmica y su destrucción.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

Esta curva demuestra que la salida de luz es aproximadamente proporcional a la corriente directa dentro del rango de operación nominal. Sin embargo, la eficiencia (lúmenes por vatio) puede disminuir a corrientes muy altas debido al aumento de la generación de calor.

4.3 Distribución Espectral

El gráfico de salida espectral muestra un único pico centrado alrededor de 468 nm, característico de los LED azules basados en InGaN. El ancho medio relativamente estrecho indica una buena saturación de color.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo se ajusta a una huella estándar de la industria para SMD. Las dimensiones clave incluyen una longitud del cuerpo de aproximadamente 3.2 mm, un ancho de 1.6 mm y una altura de 1.2 mm. Todas las tolerancias son típicamente ±0.1 mm. El diseño de vista lateral significa que la superficie emisora de luz principal está en el lado más pequeño del encapsulado.

5.2 Diseño de Pads en PCB y Polaridad

Se proporciona un patrón de pistas recomendado (huella) para el diseño de PCB. El terminal del cátodo (negativo) se identifica típicamente por un marcador visual en el encapsulado del LED, como una muesca, un punto verde o una esquina recortada. La serigrafía de la PCB debe indicar claramente la polaridad para evitar errores de montaje. El tamaño y espaciado adecuado de los pads son críticos para lograr uniones de soldadura fiables y evitar el efecto "tombstoning" durante el reflujo.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR

El dispositivo está clasificado para procesos de soldadura sin plomo (Pb-free). El perfil recomendado incluye una zona de precalentamiento (150-200°C), un calentamiento controlado, una temperatura pico que no exceda los 260°C y un tiempo en temperatura pico de 10 segundos máximo. El número total de ciclos de reflujo debe limitarse a dos. Este perfil se basa en estándares JEDEC para garantizar la integridad del encapsulado y conexiones eléctricas fiables.

6.2 Almacenamiento y Manipulación

Los LED son sensibles a la humedad (MSL 3). Cuando se almacenan en su bolsa sellada original con barrera de humedad y desecante, tienen una vida útil de un año a ≤30°C y ≤90% HR. Una vez abierta la bolsa, los componentes deben usarse dentro de una semana en condiciones ambientales de ≤30°C y ≤60% HR. Si se exponen por más tiempo, se requiere un secado a 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" (agrietamiento del encapsulado durante el reflujo).

6.3 Limpieza

Si es necesaria una limpieza posterior a la soldadura, solo deben usarse solventes a base de alcohol como 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 de epoxi o el encapsulado.

6.4 Precauciones contra Descargas Electroestáticas (ESD)

Este LED es susceptible a daños por descarga electrostática. Deben implementarse controles ESD adecuados durante la manipulación y el montaje. Esto incluye el uso de estaciones de trabajo conectadas a tierra, pulseras antiestáticas, tapetes conductivos y embalaje antiestático.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora embutida con un ancho de 8 mm. La cinta se enrolla en un carrete estándar de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete contiene 3000 piezas. La cinta se sella con una cinta protectora de cubierta. El embalaje cumple con los estándares ANSI/EIA-481.

7.2 Cantidades Mínimas de Pedido

La cantidad de embalaje estándar es un carrete (3000 piezas). Para cantidades menores a un carrete completo, está disponible un paquete mínimo de 500 piezas para stock remanente.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Diseño del Circuito de Conducción

Siempre use un driver de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente en serie con el LED cuando se alimente desde una fuente de tensión. El valor de la resistencia se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_fuente - VF_LED) / I_deseada. Dado el rango de VF (2.8-3.8V), diseñe para el peor caso para asegurar que la corriente nunca exceda el valor máximo absoluto, incluso con un dispositivo de baja VF.

8.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja (76 mW), una gestión térmica efectiva sigue siendo importante para la longevidad y el mantenimiento de la salida de luz. Asegúrese de que la PCB tenga un área de cobre adecuada conectada al pad térmico del LED (si aplica) o a los pads de soldadura para disipar el calor. Operar a altas temperaturas ambientales o a corriente máxima reducirá la vida útil del dispositivo.

8.3 Integración Óptica

El perfil de emisión de vista lateral es ideal para guías de luz de iluminación lateral, iluminar símbolos en una superficie vertical o proporcionar retroiluminación para teclas adyacentes a la PCB. Considere el ángulo de visión de 130 grados al diseñar tubos de luz o difusores para asegurar una iluminación uniforme del área objetivo.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED SMD de vista superior, esta variante de vista lateral ofrece una ventaja mecánica distintiva para diseños con restricciones de espacio donde la luz necesita emitirse paralela al plano de la PCB. El uso de un chip de InGaN proporciona mayor eficiencia y una salida azul más brillante en comparación con tecnologías más antiguas. Su compatibilidad con el reflujo IR estándar y el embalaje en cinta y carrete lo hace rentable para la producción automatizada de alto volumen, diferenciándolo de los LED que requieren soldadura manual.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

10.1 ¿Puedo alimentar este LED directamente desde una fuente de 5V?

No. Conectarlo directamente a 5V provocaría un flujo de corriente excesivo, destruyendo el LED al instante. Siempre debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie o un driver LED de corriente constante dedicado.

10.2 ¿Cuál es la diferencia entre longitud de onda pico y longitud de onda dominante?

La longitud de onda pico (λP) es la longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida es máxima. La longitud de onda dominante (λd) se deriva de las coordenadas de color en el diagrama de cromaticidad CIE y representa el color percibido. Para una fuente monocromática como este LED azul, están muy cerca, pero λd es más relevante para la especificación del color.

10.3 ¿Por qué son tan estrictas las condiciones de almacenamiento después de abrir la bolsa?

El material de encapsulado de epoxi puede absorber humedad del aire. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede vaporizarse rápidamente, creando presión interna que puede agrietar el encapsulado ("efecto palomita"). La clasificación MSL 3 y el procedimiento de secado previenen este modo de fallo.

11. Ejemplo de Aplicación Práctica

Escenario: Diseño de un panel de indicadores de estado para un router de red.El panel tiene pequeñas ranuras verticales para iconos de estado (Encendido, Internet, Wi-Fi). Un LED de vista lateral se monta en la PCB principal directamente detrás de cada ranura. Su ángulo de visión de 130 grados asegura que el icono se ilumine uniformemente desde dentro de la ranura. El diseñador selecciona LED del mismo bin de intensidad luminosa (ej., Bin Q) y del mismo bin de tensión directa (ej., Bin D9) para garantizar que todas las luces de estado tengan el mismo brillo y color cuando son alimentadas por una fuente de corriente común. El diseño de la PCB sigue la geometría de pads recomendada, y la casa de montaje utiliza el perfil de reflujo compatible con JEDEC especificado.

12. Principio de Funcionamiento

Este es un dispositivo fotónico semiconductor. Se basa en una heteroestructura de InGaN. Cuando se aplica una tensión de polarización directa, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa desde las capas semiconductoras tipo n y tipo p, respectivamente. Estos portadores de carga se recombinan radiativamente, liberando energía en forma de fotones. La energía específica de la banda prohibida del material InGaN determina la longitud de onda de la luz emitida, que en este caso está en el espectro azul (~468 nm). La lente de epoxi encapsula el chip, proporciona protección mecánica y da forma al haz de luz de salida.

13. Tendencias Tecnológicas

La tecnología subyacente para los LED azules, el InGaN, fue un desarrollo revolucionario en la iluminación de estado sólido, permitiendo LED blancos (mediante conversión de fósforo) y pantallas a todo color. Las tendencias actuales en la tecnología de LED SMD se centran en aumentar la eficacia luminosa (más salida de luz por vatio), mejorar el índice de reproducción cromática (IRC) para LED blancos, lograr una mayor fiabilidad y una vida útil más larga, y permitir tamaños de encapsulado aún más pequeños para aplicaciones ultra-miniaturizadas. Los avances en materiales de encapsulado también apuntan a gestionar mejor el calor y proporcionar ángulos de visión más amplios o patrones de haz más controlados.