Hoja de Datos del LED SMD LTST-T680QSWT - Amarillo Difuso AlInGaP - 20mA - 130mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas para un LED de dispositivo de montaje superficial (SMD). El componente está diseñado para procesos de ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB), presentando un factor de forma miniaturizado adecuado para aplicaciones con espacio limitado. El LED utiliza un material semiconductor de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para producir una salida de luz amarilla difusa. Su función principal es como indicador de estado, señal luminosa o para retroiluminación de paneles frontales en diversos sistemas electrónicos.

1.1 Características

• Cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).
• Empaquetado en cinta de 8 mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro para maquinaria de pick-and-place automatizada.
• Huella de paquete estandarizada EIA (Alianza de Industrias Electrónicas).
• Entrada compatible con niveles lógicos estándar de circuitos integrados (IC).
• Diseñado para compatibilidad con sistemas automatizados de colocación de componentes.
• Resiste procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR).
• Preacondicionado para acelerar al Nivel de Sensibilidad a la Humedad 3 de JEDEC (Consejo Conjunto de Ingeniería de Dispositivos Electrónicos).

1.2 Aplicaciones

El LED está destinado a su uso en una amplia gama de equipos electrónicos de consumo, comerciales e industriales. Las áreas de aplicación típicas incluyen dispositivos de telecomunicaciones (por ejemplo, teléfonos inalámbricos/celulares), equipos de automatización de oficinas (por ejemplo, computadoras portátiles, sistemas de red), electrodomésticos y paneles de control industrial general. Sus funciones específicas son como indicadores de estado, iluminación de señales o símbolos, y retroiluminación de paneles frontales.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Las siguientes secciones proporcionan un análisis detallado de los parámetros clave de rendimiento del LED bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C).

2.1 Límites Absolutos Máximos

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

• Disipación de Potencia (Pd):130 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el paquete puede disipar como calor.
• Corriente Directa de Pico (I_F(pico)):100 mA. Esta es la corriente directa instantánea máxima permitida, típicamente especificada bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para evitar sobrecalentamiento.
• Corriente Directa Continua (I_F):50 mA. Esta es la corriente DC máxima recomendada para operación continua.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Aplicar un voltaje de polarización inversa que exceda este valor puede causar ruptura de la unión.
• Rango de Temperatura de Operación:-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente en el que el dispositivo está diseñado para funcionar.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +100°C. El rango de temperatura para almacenamiento no operativo.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros definen el rendimiento del dispositivo bajo condiciones normales de operación (I_F= 20mA, Ta=25°C).

• Intensidad Luminosa (I_V):710 - 1400 mcd (mililúmenes). Esta es la potencia luminosa percibida por unidad de ángulo sólido. El amplio rango indica que se utiliza un sistema de clasificación por bins (ver Sección 3). La medición sigue la curva de respuesta fotópica del ojo CIE.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120° (típico). Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa es la mitad del valor en el eje óptico (0°). Un ángulo de 120° indica un patrón de emisión amplio y difuso, adecuado para iluminación de área extensa.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):592 nm (típico). La longitud de onda a la que la intensidad radiante espectral es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):584.5 - 594.5 nm. Esta es la longitud de onda única que mejor representa el color percibido de la luz, derivada del diagrama de cromaticidad CIE. Es el parámetro clave para la especificación del color.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):15 nm (típico). El ancho espectral de la emisión a la mitad de su intensidad máxima. Un valor de 15nm es característico de los materiales AlInGaP, indicando un color amarillo relativamente puro.
• Voltaje Directo (V_F):2.1V (típico), 2.6V (máximo) a 20mA. La caída de voltaje a través del LED cuando conduce la corriente directa especificada.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (máximo) a V_R=5V. La pequeña corriente de fuga que fluye cuando el dispositivo está polarizado inversamente dentro de su límite máximo.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

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

3.1 Clasificación por Voltaje Directo (V_f)

Los LED se clasifican según su caída de voltaje directo a 20mA. Esto es crítico para diseñar circuitos limitadores de corriente y garantizar brillo uniforme en arreglos en paralelo.

• Bin D2:1.8V - 2.0V
• Bin D3:2.0V - 2.2V
• Bin D4:2.2V - 2.4V
• Bin D5:2.4V - 2.6V
• Tolerancia por bin: ±0.1V

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (I_V)

Esta clasificación garantiza un nivel mínimo de brillo para un código de producto dado.

• Bin U2:710 mcd - 900 mcd
• Bin V1:900 mcd - 1120 mcd
• Bin V2:1120 mcd - 1400 mcd
• Tolerancia por bin: ±11%

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante (W_d)

Esta clasificación controla el tono preciso de amarillo emitido por el LED.

• Bin H:584.5 nm - 587.0 nm
• Bin J:587.0 nm - 589.5 nm
• Bin K:589.5 nm - 592.0 nm
• Bin L:592.0 nm - 594.5 nm
• Tolerancia por bin: ±1 nm

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien se hace referencia a datos gráficos específicos en la hoja de datos, se pueden describir las tendencias típicas de rendimiento para los LED de AlInGaP.

4.1 Característica Corriente vs. Voltaje (I-V)

El voltaje directo (V_F) exhibe una relación logarítmica con la corriente directa (I_F). Por debajo del voltaje de encendido (~1.8V para AlInGaP), la corriente es mínima. Por encima de este umbral, V_Faumenta relativamente de forma lineal con I_F, con una pendiente determinada por la resistencia dinámica del diodo. Operar a los 20mA recomendados asegura un rendimiento estable dentro del V_F range.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La intensidad luminosa (I_V) es aproximadamente proporcional a la corriente directa (I_F) en el rango normal de operación. Sin embargo, la eficiencia puede disminuir a corrientes muy altas debido al aumento de la temperatura de unión y otros efectos no lineales. Conducir el LED en o por debajo de la corriente continua especificada (50mA) es esencial para mantener la salida nominal y la longevidad.

4.3 Características de Temperatura

El rendimiento de los LED depende de la temperatura. Típicamente, el voltaje directo (V_F) tiene un coeficiente de temperatura negativo, disminuyendo a medida que aumenta la temperatura de unión. Por el contrario, la intensidad luminosa generalmente disminuye con el aumento de la temperatura de unión. Una gestión térmica adecuada en la aplicación (por ejemplo, área de cobre de PCB suficiente para disipación de calor) es crucial para mantener una salida óptica consistente y la confiabilidad del dispositivo en el rango de temperatura de operación especificado.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED está alojado en un paquete estándar de montaje superficial. Todas las dimensiones críticas se proporcionan en milímetros con una tolerancia general de ±0.2mm a menos que se especifique lo contrario. El paquete incluye una lente difusora que crea el amplio ángulo de visión de 120°.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de PCB

Se proporciona un diseño de patrón de pistas para soldadura por reflujo infrarrojo o en fase de vapor. Adherirse a esta huella recomendada asegura la formación adecuada de la junta de soldadura, el autoalineamiento durante el reflujo y una fijación mecánica confiable. El diseño de los pads también ayuda en la disipación de calor del paquete del LED.

5.3 Identificación de Polaridad

Los LED de montaje superficial típicamente tienen una marca o una característica con forma (como una muesca o una esquina biselada) en el paquete para indicar el terminal del cátodo (negativo). La orientación correcta de la polaridad en el PCB es obligatoria para que el dispositivo funcione.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR (Proceso Libre de Plomo)

La hoja de datos hace referencia a un perfil conforme con J-STD-020B. Un perfil típico de reflujo libre de plomo incluye:

• Precalentamiento/Rampa:Una rampa gradual hasta ~150-200°C para activar el fundente y minimizar el choque térmico.
• Zona de Remojo:Una meseta típicamente entre 150-200°C por hasta 120 segundos para permitir la igualación de temperatura en toda la PCB.
• Zona de Reflujo:Un aumento rápido de temperatura hasta un pico máximo de 260°C. El tiempo por encima del líquido (por ejemplo, 217°C) debe controlarse.
• Enfriamiento:Una fase de enfriamiento controlado para solidificar las juntas de soldadura.
• Nota:El perfil específico debe optimizarse para el ensamblaje real de la PCB, considerando el grosor de la placa, la densidad de componentes y las especificaciones de la pasta de soldar.

6.2 Almacenamiento y Manipulación

• Paquete Sellado:Almacenar a ≤30°C y ≤70% HR. Usar dentro de un año a partir de la fecha de empaque cuando esté en una bolsa barrera de humedad con desecante.
• Paquete Abierto:Para componentes retirados de su empaque seco, el ambiente de almacenamiento recomendado es ≤30°C y ≤60% HR. Los componentes deben someterse a reflujo IR dentro de las 168 horas (1 semana) de exposición. Para exposiciones más largas, se recomienda un horneado de 48 horas a 60°C antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el \"efecto palomita\" durante el reflujo.

6.3 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, usar solventes a base de alcohol como alcohol isopropílico (IPA) o alcohol etílico. La inmersión debe ser a temperatura ambiente y por menos de un minuto. Evitar limpiadores químicos no especificados que puedan dañar la lente del LED o el material del paquete.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora con relieve con una cinta de cubierta protectora, enrollada en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Las cantidades estándar por carrete son de 2000 piezas. El empaquetado cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481 para garantizar la compatibilidad con equipos de ensamblaje automatizado.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Los LED son dispositivos controlados por corriente. Una resistencia limitadora de corriente en serie es obligatoria cuando se conectan a una fuente de voltaje. El valor de la resistencia (R_s) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R_s= (V_fuente- V_F) / I_F. Para un brillo uniforme al conducir múltiples LED en paralelo, se recomienda encarecidamente usar una resistencia limitadora de corriente separada para cada LED, en lugar de una sola resistencia para todo el arreglo en paralelo. Esto compensa las variaciones naturales en el voltaje directo (V_F) entre LED individuales.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión Térmica:Asegurar que el diseño de la PCB proporcione un alivio térmico adecuado, especialmente cuando se opera cerca de los límites máximos de corriente. Las áreas de cobre conectadas al pad térmico del LED pueden ayudar a disipar el calor.
• Protección ESD:Aunque no se establece explícitamente para todos los LED, implementar protección ESD básica en las líneas de señal conectadas a los LED es una buena práctica de diseño para entornos sensibles.
• Diseño Óptico:La lente difusora proporciona una visión amplia. Para luz dirigida, pueden requerirse ópticas externas (reflectores, guías de luz).

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Este LED amarillo basado en AlInGaP ofrece ventajas específicas. En comparación con tecnologías más antiguas como los LED amarillos de GaAsP (Fosfuro de Arsénico y Galio), el AlInGaP proporciona una eficiencia luminosa significativamente mayor, resultando en una salida más brillante a la misma corriente de conducción, y una mejor estabilidad del color con la temperatura y la vida útil. El amplio ángulo de visión de 120° con lente difusora es una característica clave para aplicaciones que requieren iluminación amplia y uniforme en lugar de un haz enfocado, diferenciándolo de los LED con ángulos de visión estrechos diseñados para luz dirigida.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Qué valor de resistencia debo usar con una fuente de 5V?

Usando el V_Ftípico de 2.1V a 20mA: R = (5V - 2.1V) / 0.02A = 145 Ohmios. El valor estándar más cercano de 150 Ohmios resultaría en I_F≈ 19.3mA, lo cual es aceptable. Siempre calcule usando el V_Fmáximo (2.6V) para asegurar que la corriente mínima sea suficiente para su requisito de brillo: R_mín= (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ohmios.

10.2 ¿Puedo conducir este LED sin una resistencia limitadora usando una fuente de corriente constante?

Sí, un controlador de corriente constante ajustado a 20mA es un método excelente para conducir un LED, ya que asegura una regulación de corriente precisa independiente de las variaciones del voltaje directo. Esto a menudo se prefiere para aplicaciones críticas de brillo.

10.3 ¿Por qué hay una clasificación de corriente de pico (100mA) mayor que la corriente continua (50mA)?

La clasificación de corriente de pico permite pulsos breves de corriente más alta, lo que puede ser útil para esquemas de multiplexación o para crear destellos cortos y brillantes. El bajo ciclo de trabajo (1/10) asegura que la disipación de potencia promedio y la temperatura de unión permanezcan dentro de límites seguros, previniendo daños térmicos.

11. Ejemplo Práctico de Caso de Uso

Escenario: Indicador de Estado de Panel Frontal para un Router de Red

Un diseñador necesita múltiples LED amarillos de estado en el panel frontal de un router para indicar energía, conectividad a internet y actividad Wi-Fi. Elige este LED por su amplio ángulo de visión, asegurando que la luz sea visible desde varios ángulos. Los LED se conducen a 15mA (por debajo de la condición de prueba de 20mA para una vida útil más larga) a través de pines GPIO en un microcontrolador. Se usa una resistencia en serie de 150 ohmios para cada LED, conectada al riel de 3.3V. La lente difusora proporciona una luz suave y no deslumbrante adecuada para un entorno hogareño/oficina. Los LED se colocan en la PCB según el diseño de pads recomendado y se ensamblan usando un perfil de reflujo libre de plomo estándar.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Un LED es un diodo semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo que excede la energía de la banda prohibida del material, los electrones y los huecos se recombinan en la unión p-n. En un LED de AlInGaP, este evento de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de las capas de Aluminio, Indio, Galio y Fosfuro determina la energía de la banda prohibida, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, en el espectro amarillo (~590nm). La lente de epoxi difusora que rodea el chip semiconductor dispersa la luz, creando el amplio patrón de emisión.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en la tecnología LED es hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), una mejor reproducción cromática y una mayor confiabilidad. Para LED tipo indicador, la miniaturización continúa mientras se mantiene o aumenta la salida de luz. También hay un enfoque en ampliar la gama de colores disponible en paquetes SMD. El uso de AlInGaP para LED amarillos, ámbar y rojos representa una tecnología establecida y de alto rendimiento. Los desarrollos futuros pueden involucrar nuevos sistemas de materiales o nanoestructuras para lograr una emisión espectral aún más estrecha o una mayor eficiencia a altas temperaturas.