Hoja de Datos del LED SMD LTST-T180KEKT - Rojo AlInGaP - Ángulo de Visión de 120° - 30mA - 75mW - 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 ideal para fabricación de alto volumen. Su factor de forma miniaturizado se adapta a aplicaciones con espacio limitado en diversos sectores electrónicos.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las principales ventajas de este LED incluyen su conformidad con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), su embalaje en cinta estándar de 8mm en carretes de 7 pulgadas para máquinas pick-and-place automatizadas, y su total compatibilidad con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR). Está preacondicionado según los estándares de sensibilidad a la humedad JEDEC Nivel 3, garantizando fiabilidad durante el ensamblaje. Sus aplicaciones objetivo son amplias, abarcando indicadores de estado, iluminación de señales y símbolos, y retroiluminación de paneles frontales en equipos de telecomunicaciones, dispositivos de automatización de oficinas, electrodomésticos y sistemas de control industrial.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites. Los límites clave incluyen una corriente directa continua máxima (I_F) de 30 mA, una corriente directa pico de 80 mA en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms), una tensión inversa máxima (V_R) de 5V, y un límite de disipación de potencia (P_D) de 75 mW. El rango de temperatura de operación y almacenamiento se especifica de -40°C a +100°C.

2.2 Características Térmicas

La gestión térmica es crítica para el rendimiento y la longevidad del LED. La temperatura máxima permitida en la unión (T_j) es de 115°C. La resistencia térmica típica desde la unión al aire ambiente (R_θJA) es de 140 °C/W. Este parámetro indica la eficacia con la que se transfiere el calor desde la unión del semiconductor; un valor más bajo es mejor. Un diseño de PCB adecuado con alivio térmico suficiente es esencial para mantener la temperatura de la unión dentro de límites seguros, especialmente al operar con corrientes más altas.

2.3 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos en condiciones de prueba estándar (T_a=25°C, I_F=20mA). La intensidad luminosa (I_V) varía desde un mínimo de 140 mcd hasta un máximo de 420 mcd, con valores específicos determinados por el rango de clasificación (bin). El ángulo de visión (2θ_1/2) es de 120 grados, definido como el ángulo total donde la intensidad cae a la mitad de su valor en el eje, indicando un patrón de emisión amplio y difuso. La longitud de onda dominante (λ_d) se sitúa entre 615 nm y 628 nm, caracterizando el color rojo percibido. La tensión directa (V_F) típicamente varía de 1.7V a 2.5V a la corriente de prueba.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La salida luminosa de los LEDs puede variar de lote a lote. Se utiliza un sistema de clasificación (binning) para agrupar los dispositivos con rendimiento consistente. Este LED utiliza un sistema de clasificación por intensidad (I_V). Los rangos se etiquetan como R2, S1, S2 y T1, con valores mínimos y máximos de intensidad luminosa correspondientes a 20 mA (ej., S1: 185-240 mcd, T1: 315-420 mcd). Se aplica una tolerancia de +/-11% dentro de cada rango. Este sistema permite a los diseñadores seleccionar LEDs con la consistencia de brillo requerida para su aplicación.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque en la hoja de datos se hace referencia a datos gráficos específicos, las curvas típicas para este dispositivo incluirían las siguientes relaciones, cruciales para el análisis de diseño:

• Curva I-V (Corriente vs. Tensión):Muestra la relación exponencial entre la corriente directa y la tensión directa. La tensión de rodilla se sitúa típicamente alrededor del rango especificado de V_F. Esta curva es vital para diseñar el circuito de excitación limitador de corriente.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, generalmente en una relación casi lineal dentro del rango de operación, antes de saturarse potencialmente o generar calor excesivo a corrientes más altas.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Muestra la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura ambiente (o de la unión). Esto es crítico para aplicaciones que operan en entornos de temperatura elevada.
• Distribución Espectral:Una gráfica de potencia radiante relativa frente a longitud de onda, mostrando una longitud de onda de emisión pico (λ_P) alrededor de 630 nm y un ancho medio espectral (Δλ) de aproximadamente 15 nm, confirmando una emisión roja de banda estrecha.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El LED viene en un encapsulado SMD estándar. El color de la lente es transparente, mientras que el color de la fuente de luz es rojo, producido por un material semiconductor de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio). Las dimensiones detalladas del encapsulado se proporcionan en los dibujos de la hoja de datos, incluyendo largo, ancho, alto y espaciado de las almohadillas. Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.2 mm a menos que se indique lo contrario. La polaridad se indica mediante una marca física o el diseño de las almohadillas (típicamente una marca para el cátodo).

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Reflujo IR Recomendado

El dispositivo es compatible con procesos de soldadura sin plomo (Pb-free). El perfil de reflujo infrarrojo recomendado debe cumplir con los estándares J-STD-020B. Los parámetros clave incluyen una temperatura de precalentamiento de 150-200°C, un tiempo de precalentamiento de hasta 120 segundos, una temperatura pico que no exceda los 260°C, y un tiempo por encima del líquido (TAL) según la especificación de la pasta de soldar. El tiempo total dentro de 5°C de la temperatura pico debe limitarse a un máximo de 10 segundos, y el reflujo no debe realizarse más de dos veces.

6.2 Limpieza

Si se requiere limpieza después de la soldadura, solo deben usarse los disolventes 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 la lente de epoxi o el encapsulado.

6.3 Almacenamiento y Manipulación

Los LEDs son sensibles a la humedad. Cuando están sellados en la bolsa original a prueba de humedad con desecante, deben almacenarse a ≤30°C y ≤70% HR y usarse dentro de un año. Una vez abierta la bolsa, el entorno de almacenamiento no debe exceder los 30°C y 60% HR. Los componentes expuestos a condiciones ambientales por más de 168 horas deben secarse en horno a aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el \"efecto palomita\" (popcorning) durante el reflujo.

7. Información de Embalaje y Pedido

El embalaje estándar es cinta portadora de 8mm de ancho en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete contiene 5000 piezas. Hay una cantidad mínima de embalaje de 500 piezas disponible para pedidos de restos. La cinta se sella con una cinta de cubierta. El embalaje cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Los LEDs son dispositivos excitados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme y evitar el acaparamiento de corriente, especialmente cuando varios LEDs se conectan en paralelo, se debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada LED. El valor de la resistencia (R) se calcula usando la Ley de Ohm: R = (V_{de alimentación}- V_F) / I_F, donde V_Fes la tensión directa del LED a la corriente deseada I_F. No se recomienda excitar LEDs directamente desde una fuente de tensión sin limitación de corriente, ya que probablemente destruirá el dispositivo.

8.2 Consideraciones y Precauciones de Diseño

Este producto está destinado a equipos electrónicos de propósito general. Para aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional donde un fallo podría comprometer la seguridad (ej., aviación, médica, transporte), son necesarias calificaciones específicas y consulta. El diseño de las almohadillas en el PCB debe seguir el diseño recomendado en la hoja de datos para garantizar una soldadura adecuada y estabilidad mecánica. Se debe prestar atención al diseño térmico en el PCB para gestionar la disipación de 75 mW, especialmente en espacios cerrados o altas temperaturas ambientales.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como los LEDs rojos de GaAsP (Fosfuro de Arsénico y Galio), el material AlInGaP utilizado en este dispositivo ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, resultando en una salida más brillante a la misma corriente, y una mejor estabilidad térmica. El ángulo de visión de 120 grados proporciona un patrón de iluminación muy amplio y uniforme, adecuado para indicadores de panel donde se requiere visualización desde ángulos fuera del eje, a diferencia de los LEDs de ángulo estrecho usados para luz focalizada. Su compatibilidad con procesos estándar de reflujo IR lo diferencia de los LEDs que requieren soldadura manual o por ola, permitiendo un ensamblaje automatizado de alta velocidad y rentable.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo excitar este LED directamente con una fuente de 5V?

R: No. Debes usar una resistencia limitadora de corriente en serie. Por ejemplo, con una V_Ftípica de 2.0V a 20mA y una fuente de 5V, R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. Una resistencia es obligatoria.

P: ¿Qué significa lente \"Transparente\" para un LED rojo?

R: El material de la lente en sí es incoloro/transparente. El color rojo es emitido únicamente por el chip semiconductor de AlInGaP en su interior. Una lente transparente a menudo permite un ángulo de visión más amplio y menos distorsión del color en comparación con una lente difusora teñida.

P: La corriente máxima es 30mA, pero la condición de prueba es 20mA. ¿Cuál debo usar?

R: La condición de 20mA es el punto de prueba estándar para especificar las características ópticas. Puedes operar el LED a cualquier corriente hasta el máximo absoluto de 30mA DC, pero la intensidad luminosa y la tensión directa escalarán en consecuencia (ver curvas de rendimiento). Operar a corrientes más bajas aumenta la longevidad y reduce el calor.

P: ¿Por qué es tan importante la humedad de almacenamiento?

R: Los encapsulados SMD pueden 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 o deslaminar las uniones internas, un fenómeno conocido como \"efecto palomita\" (popcorning).

11. Caso de Estudio de Aplicación Práctica

Escenario: Diseñando un panel de indicadores de estado para un router de red.Se necesitan múltiples LEDs (Alimentación, LAN, WAN, Wi-Fi). Usando este modelo de LED, el diseñador: 1) Colocaría los LEDs en el diseño del PCB del panel frontal según la huella de almohadillas recomendada. 2) Para cada LED, calcularía una resistencia en serie basada en la fuente de alimentación lógica de 3.3V del sistema y una corriente objetivo de 15mA (para equilibrio de brillo y potencia). Suponiendo V_F= 2.0V, R = (3.3V - 2.0V)/0.015A ≈ 87 Ω (usar valor estándar de 82 Ω o 100 Ω). 3) Aseguraría que el diseño del PCB proporcione algo de área de cobre térmico bajo las almohadillas del LED. 4) Especificaría el mismo código de clasificación de intensidad (ej., S1) para todos los LEDs en la Lista de Materiales (BOM) para garantizar un brillo uniforme en todo el panel. 5) Seguiría el perfil de reflujo recomendado durante el ensamblaje.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Un Diodo Emisor de Luz 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 de la unión. Cuando estos portadores de carga se recombinan, se libera energía. En un diodo de silicio estándar, esta energía se libera principalmente como calor. En un LED, el material semiconductor (en este caso, AlInGaP) tiene un bandgap directo, lo que significa que la energía se libera en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz está determinada por la energía del bandgap del material semiconductor. Un bandgap más ancho produce luz de longitud de onda más corta (más azul).

13. Tendencias y Avances Tecnológicos

La tendencia general en los LEDs indicadores SMD es hacia una mayor eficiencia (más salida de luz por vatio de entrada eléctrica), lo que reduce el consumo de energía y la generación de calor. Esto permite indicadores más brillantes a la misma corriente o el mismo brillo a corrientes más bajas, extendiendo la vida útil de la batería del dispositivo. Los tamaños de encapsulado continúan reduciéndose, permitiendo matrices de indicadores más densas e integración en productos electrónicos de consumo cada vez más pequeños. También hay un enfoque en mejorar la consistencia del color y la estabilidad frente a la temperatura y a lo largo de la vida útil mediante técnicas avanzadas de clasificación (binning) y materiales semiconductores más estables. El impulso para una adopción más amplia de materiales sin plomo y sin halógenos en cumplimiento de las regulaciones ambientales globales sigue siendo un motor clave de la industria.