Hoja de Datos del LED SMD Chip LTST-C190KSKT - Altura 0.80mm - Voltaje Directo 1.8-2.4V - Intensidad Luminosa 45-180mcd - Color Amarillo - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de una lámpara LED miniatura de montaje superficial, diseñada para el ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso y aplicaciones con espacio limitado. El dispositivo utiliza un chip semiconductor AlInGaP ultrabrillante para producir luz amarilla, encapsulado en un paquete con lente transparente. Sus objetivos principales de diseño son la alta eficiencia luminosa, la compatibilidad con los procesos de fabricación modernos y la fiabilidad en una amplia gama de entornos operativos.

1.1 Características

• Cumple con las directivas medioambientales RoHS.
• Perfil extremadamente bajo con una altura de solo 0.80 milímetros.
• Alta luminosidad habilitada por la tecnología de chip AlInGaP.
• Empaquetado en cinta de 8mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro para colocación automática pick-and-place.
• Contorno de paquete EIA estandarizado para compatibilidad de diseño.
• Requisitos de excitación compatibles con nivel lógico.
• Diseñado para compatibilidad con equipos de colocación automatizada.
• Apto para procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR).

1.2 Aplicaciones Objetivo

This LED is suitable for a broad spectrum of electronic equipment where compact size, high brightness, and reliable performance are required. Key application areas include:

• Dispositivos de telecomunicaciones (por ejemplo, teléfonos móviles, teléfonos inalámbricos).
• Equipos de automatización de oficinas (por ejemplo, ordenadores portátiles, sistemas de red).
• Electrodomésticos y electrónica de consumo.
• Paneles de control industrial e instrumentación.
• Retroiluminación de teclados, teclados y botones.
• Indicadores de estado y de alimentación.
• Micro-pantallas e iluminación de iconos.
• Luminarias de señalización y simbólicas.

2. Parámetros Técnicos: Análisis en Profundidad

La siguiente sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de las características clave eléctricas, ópticas y térmicas del dispositivo. Todos los datos se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C, salvo que se indique lo contrario.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los niveles de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites y debe evitarse para un rendimiento fiable a largo plazo.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el paquete puede disipar en forma de calor.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):80 mA. Esto solo es permisible en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para evitar el sobrecalentamiento.
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA DC. Esta es la corriente máxima recomendada para operación continua.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Rango de Temperatura de Operación:-30°C a +85°C. Se garantiza que el dispositivo funcione dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +85°C.
• Condición de Soldadura IR:Soporta una temperatura pico de 260°C durante 10 segundos, lo cual es estándar para procesos de reflujo sin plomo (Pb-free).

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos bajo condiciones de prueba estándar.

• Intensidad Luminosa (I_V):45.0 a 180.0 milicandelas (mcd) a I_F= 20mA. Medido usando un sensor filtrado para coincidir con la curva de respuesta fotópica estándar CIE. El amplio rango se gestiona mediante un sistema de clasificación (binning).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor en el eje (0°), indicando un patrón de emisión muy amplio adecuado para iluminación de área.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):588.0 nm (nominal). Esta es la longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida es más alta.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):584.5 a 597.0 nm a I_F= 20mA. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano para definir el color (amarillo). Se deriva de las coordenadas de cromaticidad CIE.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):Aproximadamente 15 nm. Esto indica la pureza espectral; un ancho más estrecho significa un color más saturado y puro.
• Voltaje Directo (V_F):1.8 a 2.4 Voltios a I_F= 20mA. La caída de voltaje a través del LED cuando conduce corriente.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA máximo a V_R= 5V. Una pequeña corriente de fuga cuando el dispositivo está polarizado inversamente.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar un rendimiento consistente en la producción, los LED se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan requisitos específicos de brillo, color y voltaje.

3.1 Clasificación por Voltaje Directo (V_F)

Para color Amarillo, probado a 20mA.

• Lote F2: V_F= 1.80V a 2.10V.
• Lote F3: V_F= 2.10V a 2.40V.
• Tolerancia por lote: ±0.1 Voltio.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (I_V)

Para color Amarillo, probado a 20mA.

• Lote P:45.0 a 71.0 mcd.
• Lote Q:71.0 a 112.0 mcd.
• Lote R:112.0 a 180.0 mcd.
• Tolerancia por lote: ±15%.

3.3 Clasificación por Tono (Longitud de Onda Dominante)

Para color Amarillo, probado a 20mA.

• Lote H: λ_d= 584.5 a 587.0 nm.
• Lote J: λ_d= 587.0 a 589.5 nm.
• Lote K: λ_d= 589.5 a 592.0 nm.
• Lote L: λ_d= 592.0 a 594.5 nm.
• Lote M: λ_d= 594.5 a 597.0 nm.
• Tolerancia por lote: ±1 nm.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien en la hoja de datos se hace referencia a curvas gráficas específicas, sus implicaciones son críticas para el diseño.

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

La característica I-V es exponencial. El rango típico de V_Fde 1.8-2.4V a 20mA debe considerarse al diseñar el circuito limitador de corriente. Se recomienda encarecidamente una fuente de corriente constante sobre una simple resistencia en serie para una salida de luz estable, especialmente con variaciones de temperatura.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La salida de luz es generalmente proporcional a la corriente directa dentro de los límites nominales. Sin embargo, la eficiencia puede disminuir a corrientes muy altas debido al aumento de calor. Se recomienda operar en o por debajo de la condición de prueba típica de 20mA para una eficiencia y longevidad óptimas.

4.3 Distribución Espectral

La curva de salida espectral se centra alrededor de 588 nm (amarillo) con un ancho medio típico de 15 nm. Este ancho de banda relativamente estrecho asegura una buena saturación de color. La longitud de onda dominante (λ_d) es el parámetro utilizado para la clasificación por color, ya que se correlaciona directamente con la percepción humana del color.

4.4 Dependencia de la Temperatura

El rendimiento del LED es sensible a la temperatura. Típicamente, el voltaje directo (V_F) tiene un coeficiente de temperatura negativo (disminuye al aumentar la temperatura), mientras que la intensidad luminosa disminuye al aumentar la temperatura de la unión. Una gestión térmica adecuada en la PCB es esencial para mantener un brillo y color consistentes durante la vida operativa.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El dispositivo presenta una huella estándar de la industria para chip LED. Las dimensiones clave incluyen una altura del cuerpo de 0.80 mm (máx.), lo que lo hace adecuado para aplicaciones ultra delgadas. Todas las tolerancias dimensionales son de ±0.1 mm a menos que se especifique lo contrario. El material del paquete está diseñado para soportar el estrés térmico de la soldadura por reflujo IR.

5.2 Patrón de Pistas Recomendado para PCB

Se proporciona un diseño sugerido de almohadillas de soldadura para garantizar una soldadura fiable y una alineación correcta. El diseño permite la formación de un buen filete de soldadura mientras evita puentes de soldadura entre los terminales de ánodo y cátodo. Adherirse a esta recomendación es crucial para lograr un alto rendimiento en el ensamblaje automatizado.

5.3 Identificación de Polaridad

El terminal del cátodo suele estar marcado, a menudo por una muesca, una marca verde o un tamaño/forma diferente de la almohadilla en el empaque de cinta y carrete. La orientación correcta de la polaridad durante la colocación es obligatoria para que el dispositivo funcione.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR (Sin Plomo)

El dispositivo está calificado para procesos de soldadura sin plomo. Se proporciona un perfil de reflujo recomendado, que cumple con los estándares JEDEC.

• Precalentamiento:150°C a 200°C.
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos.
• Temperatura Pico:Máximo 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquido (en el pico):Máximo 10 segundos. El dispositivo puede soportar un máximo de dos ciclos de reflujo bajo estas condiciones.

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, y se recomienda la caracterización del proceso.

6.2 Soldadura Manual

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

• Temperatura del Cautín:Máximo 300°C.
• Tiempo de Soldadura:Máximo 3 segundos por terminal.
• La soldadura manual debe limitarse únicamente a reparaciones puntuales, no para producción en masa.

6.3 Almacenamiento y Manipulación

• Precauciones ESD:Los LED son sensibles a las descargas electrostáticas (ESD). Utilice pulseras antiestáticas, estaciones de trabajo conectadas a tierra y empaques antiestáticos.
• Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL):El dispositivo tiene una clasificación MSL 3. Una vez abierta la bolsa original a prueba de humedad, los componentes deben someterse a reflujo IR dentro de una semana (168 horas) en condiciones de fábrica (≤ 30°C/60% HR).
• Almacenamiento Prolongado (Bolsa Abierta):Para almacenamiento más allá de una semana, los componentes deben almacenarse en un recipiente sellado con desecante o en un ambiente de nitrógeno. Si se almacenan más allá del tiempo de vida útil, se requiere un horneado a 60°C durante al menos 20 horas antes de la soldadura.

6.4 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, use solo disolventes aprobados. Los agentes recomendados incluyen alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente. El tiempo de inmersión debe ser inferior a un minuto. Evite limpiadores químicos no especificados que puedan dañar la lente de epoxi o el paquete.

7. Empaquetado e Información de Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora con relieve para ensamblaje automatizado.

• Ancho de la Cinta:8 mm.
• Diámetro del Carrete:7 pulgadas (178 mm).
• Cantidad por Carrete:4000 piezas (carrete completo estándar).
• Cantidad Mínima de Empaque:500 piezas para carretes restantes.
• Cinta de Cubierta:Los bolsillos vacíos se sellan con cinta de cubierta superior.
• Componentes Faltantes:Se permite un máximo de dos lámparas faltantes consecutivas por especificación.
• Estándar:El empaquetado cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481.

8. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

8.1 Limitación de Corriente

Siempre utilice una resistencia limitadora de corriente o, preferiblemente, un driver de corriente constante en serie con el LED. El valor de la resistencia se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Use el V_Fmáximo de la hoja de datos (2.4V) para asegurar que la corriente no exceda el nivel deseado incluso con un LED de bajo V_F part.

8.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja (75 mW máx.), el calor aún puede afectar el rendimiento y la vida útil. Asegúrese de que la PCB tenga un área de cobre adecuada conectada a las almohadillas térmicas del LED (si las hay) o al plano de tierra cercano para actuar como disipador de calor. Evite colocar el LED cerca de otros componentes que generen calor.

8.3 Diseño Óptico

El ángulo de visión de 130 grados proporciona una iluminación muy amplia y difusa. Para aplicaciones que requieren un haz más enfocado, serán necesarias ópticas secundarias (por ejemplo, lentes, guías de luz). La lente transparente es óptima para mantener la pureza del color y la máxima salida de luz.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Este dispositivo ofrece varias ventajas clave en su categoría:

• Perfil:Con 0.80mm de altura, está entre los LED chip más delgados, permitiendo el diseño en dispositivos modernos y delgados.
• Brillo:El uso de la tecnología AlInGaP proporciona una mayor eficiencia luminosa en comparación con los LED tradicionales de GaAsP o GaP, lo que resulta en una mayor salida en mcd a la misma corriente.
• Color:AlInGaP produce un color amarillo más saturado y estable con un mejor rendimiento frente a la temperatura en comparación con tecnologías más antiguas.
• Compatibilidad de Proceso:La compatibilidad total con el ensamblaje SMT automatizado de alto volumen y la soldadura por reflujo IR sin plomo reduce la complejidad y el costo de fabricación.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

La Longitud de Onda 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 el diagrama de color CIE que representa la longitud de onda única que el ojo humano percibe como el color. Para el diseño, λ_des más relevante para la coincidencia de colores.

10.2 ¿Puedo excitar este LED a 30mA continuamente?

Sí, 30mA es la corriente directa continua DC máxima nominal. Sin embargo, para una longevidad óptima y teniendo en cuenta el posible aumento térmico en la aplicación, es una práctica común y conservadora excitarlo en o por debajo de la condición de prueba de 20mA.

10.3 ¿Por qué es importante la clasificación (binning)?

La clasificación garantiza la consistencia del color y el brillo dentro de un lote de producción y entre múltiples lotes. Para aplicaciones donde la apariencia uniforme es crítica (por ejemplo, retroiluminación de una matriz de LED), especificar lotes estrechos para V_F, I_V, y λ_des esencial.

10.4 ¿Cómo interpreto la clasificación MSL 3?

MSL 3 significa que el paquete puede absorber una cantidad dañina de humedad del aire ambiente. Una vez abierta la bolsa sellada, se dispone de 168 horas (1 semana) en condiciones ≤ 30°C/60% HR para completar el proceso de soldadura por reflujo. Si se excede este tiempo, las piezas deben hornearse para eliminar la humedad antes de soldar para evitar el \"efecto palomita\" o el agrietamiento del paquete durante el reflujo.

11. Ejemplo de Caso de Uso en Diseño

Escenario: Indicador de Estado en un Dispositivo Médico Portátil

Un diseñador necesita un LED indicador amarillo de bajo consumo y alta fiabilidad para un monitor portátil operado por batería. El espacio es extremadamente limitado y el dispositivo debe cumplir con los estándares de fiabilidad médica.

• Selección de Componente:Se elige el LTST-C190KSKT por su altura de 0.80mm, cumplimiento RoHS y fiabilidad probada.
• Diseño del Circuito:El LED es excitado por un pin GPIO de un microcontrolador a través de una resistencia en serie de 100Ω (suponiendo una alimentación de 3.3V: (3.3V - 2.1V_típ) / 0.020A ≈ 60Ω, usando 100Ω para margen). La corriente se limita a ~12-15mA, muy por debajo del máximo de 30mA, para conservar la vida de la batería y garantizar una vida útil ultra larga.
• Diseño de PCB:Se utiliza el patrón de pistas recomendado. Se añade una pequeña conexión de alivio térmico a un plano de tierra para ayudar a la disipación de calor sin dificultar la soldadura.
• Adquisición:El diseñador especifica los lotes Q o R para intensidad luminosa para asegurar que el indicador sea claramente visible, y los lotes J o K para longitud de onda dominante para obtener un tono amarillo estándar y consistente en todas las unidades de producción.
• Ensamblaje:Los LED se mantienen en su bolsa sellada hasta que la línea de producción esté lista. El ensamblaje de la PCB utiliza un perfil de reflujo controlado y conforme a JEDEC para garantizar la fiabilidad de las soldaduras sin dañar el LED.

12. Introducción al Principio Tecnológico

Este LED se basa en la tecnología de semiconductores de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP). Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación AlInGaP determina la energía del bandgap, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, amarillo (~588 nm). AlInGaP es conocido por su alta eficiencia cuántica interna, lo que conduce a un brillo y estabilidad de color superiores en comparación con sistemas de materiales más antiguos como el Fosfuro de Arseniuro de Galio (GaAsP). El chip se encapsula luego en un paquete de resina epoxi que da forma a la salida de luz y proporciona protección mecánica y ambiental.

13. Tendencias de la Industria

El mercado de LED de montaje superficial continúa evolucionando con varias tendencias claras:

• Miniaturización:La demanda de paquetes más delgados y pequeños (como este chip de 0.80mm de altura) es impulsada por la electrónica de consumo que busca diseños más elegantes.
• Mayor Eficiencia:Las continuas mejoras en la ciencia de materiales apuntan a extraer más lúmenes por vatio (eficacia), reduciendo el consumo de energía para la misma salida de luz.
• Mayor Fiabilidad y Estabilidad:Los avances en materiales de encapsulado y diseño de chips se centran en mantener el punto de color y el flujo luminoso durante vidas útiles extendidas y en condiciones ambientales adversas.
• Gama de Colores Ampliada:Si bien esta pieza es monocromática amarilla, la industria también está avanzando en soluciones de conversión por fósforo y de múltiples chips para lograr puntos blancos precisos y colores saturados para retroiluminación de pantallas e iluminación general.
• Integración:Existe una tendencia creciente hacia la integración de la electrónica de excitación, componentes de protección y múltiples chips LED en un solo \"módulo LED\" más inteligente para simplificar el diseño del producto final.