Hoja de Datos del LED SMD LTST-E681VEWT - Tamaño 2.8x3.5x1.9mm - Voltaje 2.2V - Potencia 196mW - Color Rojo - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-E681VEWT es un LED de montaje superficial de alto brillo, diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren una iluminación indicadora fiable y eficiente. Este dispositivo utiliza un material semiconductor de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para producir una salida de luz roja vibrante. Está alojado en un encapsulado compacto y estándar de la industria, compatible con procesos de montaje automatizado, lo que lo hace adecuado para fabricación en grandes volúmenes.

Las ventajas principales de este LED incluyen su conformidad con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), garantizando la seguridad medioambiental. Se suministra en cinta de 8mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, que es el estándar para equipos de colocación automática pick-and-place. El dispositivo también está diseñado para ser compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), que es el método predominante para ensamblar placas de tecnología de montaje superficial (SMT). Sus mercados objetivo principales incluyen electrónica de consumo, paneles de control industrial, iluminación interior automotriz y aplicaciones indicadoras de propósito general donde el espacio es limitado y la fiabilidad es clave.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen las condiciones más allá de las cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se recomienda operar el LED en condiciones que excedan estos valores.

• Disipación de Potencia (Pd):196 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar como calor a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder este límite conlleva el riesgo de sobrecalentar la unión semiconductor, lo que lleva a una vida útil reducida o a un fallo catastrófico.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100 mA. Esta es la corriente directa pulsada máxima permitida, especificada bajo un ciclo de trabajo de 1/10 con un ancho de pulso de 1ms. Es significativamente mayor que la clasificación en DC, permitiendo destellos breves de alta intensidad.
• Corriente Directa en DC (I_F):70 mA. Esta es la corriente directa continua máxima que se puede aplicar al LED en condiciones normales de funcionamiento.
• Rango de Temperatura de Operación:-40°C a +85°C. El LED está diseñado para funcionar correctamente dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +100°C. El dispositivo puede almacenarse sin degradación dentro de este rango de temperatura más amplio cuando no está en operación.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se miden en una condición de prueba estándar de Ta=25°C e I_F=50mA, a menos que se indique lo contrario. Definen el rendimiento típico del dispositivo.

• Intensidad Luminosa (I_V):900 a 2800 mcd (mililúmenes). Esta es una medida de la potencia percibida de la luz emitida en una dirección específica. El amplio rango indica que se utiliza un sistema de clasificación (detallado en la Sección 3). La medición utiliza un sensor filtrado para aproximar la respuesta fotópica del ojo humano (curva CIE).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor medido en el eje (0°). Un ángulo de 120° indica un patrón de luz amplio y difuso, adecuado para aplicaciones que requieren una amplia visibilidad.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_P):632 nm (típico). Esta es la longitud de onda en la que la distribución espectral de potencia de la luz emitida está en su máximo. Se encuentra dentro de la región roja del espectro visible.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):624 nm (típico). Derivada del diagrama de cromaticidad CIE, esta es la longitud de onda única que mejor representa el color percibido del LED. Es el parámetro clave para la especificación del color.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):20 nm (típico). Este es el ancho de la emisión espectral a la mitad de su potencia máxima. Un valor de 20nm es característico de los LED rojos AlInGaP, indicando un color relativamente puro.
• Voltaje Directo (V_F):2.2 V (típico) con una tolerancia de ±0.1V. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando se conduce a la corriente especificada de 50mA. Es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (máx.) a V_R=5V. Este parámetro se prueba solo para garantía de calidad. El LEDno está diseñado para operación en polarización inversay aplicar un voltaje inverso en el circuito podría dañarlo.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican en lotes de rendimiento. El LTST-E681VEWT utiliza un sistema de clasificación basado en la intensidad luminosa a 50mA.

Los códigos de lote (V2, W1, W2, X1, X2) representan rangos ascendentes de intensidad luminosa mínima y máxima. Por ejemplo, el código de lote X2 contiene LED con intensidad entre 2240 mcd y 2800 mcd. Se aplica una tolerancia de ±11% dentro de cada lote. Este sistema permite a los diseñadores seleccionar el grado de brillo apropiado para su aplicación, equilibrando costo y rendimiento. La hoja de datos no indica lotes separados para longitud de onda dominante o voltaje directo para este número de parte específico, lo que sugiere un control estricto de esos parámetros durante la fabricación.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien los gráficos específicos se mencionan pero no se detallan completamente en el texto proporcionado, las curvas típicas para un LED como este incluirían:

• Curva I-V (Corriente-Voltaje):Muestra la relación exponencial entre la corriente directa y el voltaje directo. La curva tendrá un voltaje de "rodilla" distintivo alrededor de 1.8-2.0V, después del cual la corriente aumenta rápidamente con pequeños aumentos de voltaje, destacando por qué la conducción a corriente constante es esencial.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Demuestra que la salida de luz es aproximadamente proporcional a la corriente directa, pero puede mostrar saturación o disminución de eficiencia a corrientes muy altas.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Muestra que la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esta es una consideración crítica para aplicaciones que operan en entornos de alta temperatura.
• Distribución Espectral:Un gráfico de potencia relativa versus longitud de onda, que muestra un pico aproximadamente a 632nm y un ancho de unos 20nm a la mitad de la potencia máxima.
• Patrón del Ángulo de Visión:Un gráfico polar que ilustra la distribución angular de la intensidad de la luz, confirmando el ángulo de visión de 120° con una distribución Lambertiana o casi Lambertiana debido al lente difuso.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Dispositivo

El LED cumple con un encapsulado SMD estándar EIA. Las dimensiones clave (en mm) son:

• Longitud Total: 3.2 mm
• Ancho Total: 2.8 mm
• Altura Total: 1.9 mm
• Ancho del Lente: 2.2 mm
• Longitud del Lente: 3.5 mm
• Ancho de la Pata: 0.7 mm
• Longitud de la Pata: 0.8 mm

La tolerancia es de ±0.2mm a menos que se especifique lo contrario. En la hoja de datos original se proporciona un dibujo detallado con dimensiones.

5.2 Identificación de Polaridad y Diseño de Pads

Se identifica la conexión del ánodo (positivo). Para una soldadura fiable, se proporciona un diseño recomendado de pads de fijación en la placa de circuito impreso (PCB), optimizado tanto para procesos de soldadura por reflujo infrarrojo como por fase de vapor. Un diseño adecuado de los pads es crítico para prevenir el efecto "tombstoning" (el componente se levanta sobre un extremo) y para garantizar una unión de soldadura fiable con la cantidad correcta de pasta de soldar.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo

El dispositivo es compatible con soldadura por reflujo infrarrojo sin plomo (Pb-free). El perfil recomendado debe cumplir con el estándar JEDEC J-STD-020B. Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento:150-200°C durante un máximo de 120 segundos para calentar gradualmente la placa y los componentes, activando el fundente y previniendo el choque térmico.
• Temperatura Máxima:Máximo de 260°C. El tiempo por encima del líquido (típicamente 217°C para soldadura sin plomo) debe controlarse.
• Tiempo Total de Soldadura:Máximo de 10 segundos a la temperatura máxima. El reflujo debe limitarse a un máximo de dos ciclos.

Se enfatiza que el perfil óptimo depende del diseño específico del PCB, los componentes, la pasta de soldar y el horno, y debe caracterizarse para cada aplicación.

6.2 Soldadura Manual

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

• Temperatura del Soldador:Máximo 300°C.
• Tiempo de Soldadura:Máximo 3 segundos por pata, y solo se permite un ciclo de soldadura para prevenir un estrés térmico excesivo en el encapsulado plástico y las conexiones internas por alambre.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

Los LED son dispositivos sensibles a la humedad (MSD).

• Paquete Sellado:Almacenar a ≤30°C y ≤70% de Humedad Relativa (HR). La vida útil en almacén es de un año cuando se almacena en la bolsa original a prueba de humedad con desecante.
• Paquete Abierto:Los componentes deben usarse dentro de las 168 horas (7 días) posteriores a la exposición al aire ambiente (≤30°C / ≤60% HR). Si se excede este tiempo, se requiere un secado a aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" (agrietamiento del encapsulado debido a la presión de vapor durante el reflujo). Para el almacenamiento a largo plazo de paquetes abiertos, utilice un contenedor sellado con desecante o un desecador lleno de nitrógeno.

6.4 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, solo deben usarse disolventes a base de alcohol especificados, como alcohol etílico o isopropílico, a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Productos químicos no especificados pueden dañar el lente plástico o el encapsulado.

7. Embalaje e Información de Pedido

• Especificaciones de la Cinta:Los LED se suministran en cinta portadora de 8mm de ancho con relieve.
• Especificaciones del Carrete:La cinta se enrolla en un carrete estándar de 7 pulgadas (178mm) de diámetro.
• Cantidad por Carrete:2000 piezas.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):500 piezas para cantidades restantes.
• Estándares:El embalaje cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481.
• Número de Parte:LTST-E681VEWT. La convención de nomenclatura típicamente incluye el código de serie (LTST), el encapsulado/estilo, el código de color/longitud de onda (E681VE) y posiblemente otras variantes (WT).

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Diseño del Circuito de Conducción

Los LED son dispositivos controlados por corriente. Para garantizar un brillo estable y uniforme, especialmente cuando se conducen múltiples LED en paralelo, una resistencia limitadora de corriente en serie esobligatoriapara cada LED. El valor de la resistencia (R) se calcula usando la Ley de Ohm: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Usando el V_Ftípico de 2.2V y una I_Fdeseada de 20mA con una alimentación de 5V: R = (5V - 2.2V) / 0.02A = 140 Ohmios. Una resistencia estándar de 150 Ohmios sería adecuada. Conducir LED directamente desde una fuente de voltaje sin limitación de corriente resultará en una corriente excesiva y un fallo rápido.

8.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es relativamente baja (196mW), una gestión térmica efectiva sigue siendo importante para mantener la fiabilidad a largo plazo y una salida de luz consistente. Asegúrese de que el PCB tenga un área de cobre adecuada conectada al pad térmico del LED (si corresponde) o a las patas para ayudar a disipar el calor. Evite operar en los límites absolutos máximos de corriente y temperatura durante períodos prolongados.

8.3 Ámbito de Aplicación

Este LED está destinado a equipos electrónicos generales como electrodomésticos de oficina, dispositivos de comunicación y aplicaciones domésticas. No está diseñado ni calificado para aplicaciones críticas para la seguridad donde un fallo podría poner en riesgo la vida o la salud (por ejemplo, aviación, soporte vital médico, control de transporte). Para tales aplicaciones, se deben obtener componentes con certificaciones de fiabilidad apropiadas.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Los diferenciadores clave del LTST-E681VEWT en su clase incluyen:

• Tecnología del Material:Uso de AlInGaP, que típicamente ofrece mayor eficiencia y mejor estabilidad térmica para colores rojo y ámbar en comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP.
• Brillo:Con una intensidad máxima de 2800mcd, ofrece un alto brillo en un tamaño de encapsulado estándar.
• Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión de 120° con un lente difuso proporciona una excelente visibilidad fuera del eje, lo cual es preferible para indicadores de estado sobre LED de haz estrecho.
• Compatibilidad de Proceso:Compatibilidad total con el montaje SMT automatizado y perfiles de reflujo sin plomo estándar, lo que reduce la complejidad y el costo de fabricación.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P: ¿Puedo conducir este LED sin una resistencia en serie si mi fuente de alimentación es exactamente de 2.2V?

R: No. El voltaje directo tiene una tolerancia (±0.1V) y varía con la temperatura. Un ligero sobrevoltaje causaría un aumento grande y descontrolado de la corriente, potencialmente destruyendo el LED. Siempre utilice un mecanismo limitador de corriente.

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

R: La Longitud de Onda de Pico es donde se emite físicamente la mayor energía de luz. La Longitud de Onda Dominante se calcula a partir de las coordenadas de color y representa lo que el ojo humano percibe como el color. Para LED monocromáticos como este rojo, a menudo están cerca, pero la Longitud de Onda Dominante es el parámetro clave para la coincidencia de colores.

P: Mi placa se lavará después de soldar. ¿Es compatible este LED?

R: La hoja de datos especifica limpieza solo con disolventes a base de alcohol (isopropílico o etílico) durante menos de un minuto. Muchos limpiadores de fundente acuosos o agresivos pueden dañar el encapsulado. Verifique la compatibilidad con su proceso de limpieza específico.

P: ¿Por qué hay una vida útil de 168 horas después de abrir la bolsa?

R: El encapsulado plástico absorbe humedad del aire. Durante el alto calor de la soldadura por reflujo, esta humedad puede convertirse en vapor rápidamente, causando presión interna que puede agrietar el encapsulado o deslaminar capas internas ("efecto palomita"). El límite de 168 horas y el procedimiento de secado gestionan este riesgo.

11. Ejemplo Práctico de Aplicación

Escenario:Diseñar un indicador de estado de alimentación para un router de 12V DC.

Pasos de Diseño:

1. Seleccionar Corriente de Conducción:Elija una I_Fconservadora de 15mA para una larga vida útil y menor calor.

2. Calcular Resistencia:Usando V_Ftípico = 2.2V. R = (12V - 2.2V) / 0.015A = 653 Ohmios. Use el valor estándar más cercano, 680 Ohmios.

3. Calcular Potencia de la Resistencia: P_R= I_F²* R = (0.015)²* 680 = 0.153W. Una resistencia estándar de 1/4W (0.25W) es suficiente.

4. Diseño del PCB:Coloque el LED y su resistencia de 680Ω cerca uno del otro. Siga el diseño de pads recomendado en la hoja de datos para una soldadura fiable.

5. Montaje:Utilice el perfil de reflujo sin plomo compatible con JEDEC. Si las placas se ensamblan más de 7 días después de abrir la bolsa de LED, seque los LED primero.

12. Principio de Funcionamiento

La emisión de luz en el LTST-E681VEWT se basa en la electroluminiscencia en una unión p-n semiconductor hecha de materiales AlInGaP. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el potencial incorporado de la unión, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación AlInGaP determina la energía de la banda prohibida, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, rojo aproximadamente a 624-632 nm. El lente epóxico difuso sobre el chip sirve para extraer la luz del semiconductor y dar forma a su distribución angular en un patrón amplio de 120 grados.

13. Tendencias Tecnológicas

La industria optoelectrónica para LED indicadores continúa evolucionando. Las tendencias generales relevantes para dispositivos como el LTST-E681VEWT incluyen:

• Mayor Eficiencia:Las mejoras continuas en la ciencia de materiales apuntan a producir más lúmenes por vatio (lm/W), permitiendo una salida más brillante con la misma corriente o el mismo brillo con menor consumo de energía y menos calor.
• Miniaturización:Si bien los encapsulados estándar como este siguen siendo prevalentes, existe una presión constante para reducir la huella y la altura para dispositivos electrónicos cada vez más delgados.
• Fiabilidad Mejorada:Las mejoras en materiales de encapsulado, técnicas de unión del chip y conexión por alambre apuntan a extender la vida útil operativa y aumentar la tolerancia al estrés térmico y mecánico.
• Consistencia del Color:Tolerancias de clasificación más estrictas y controles de fabricación avanzados están reduciendo la variación de color y brillo de lote a lote, lo cual es crítico para aplicaciones que utilizan múltiples LED.
• Integración:Existe una tendencia hacia la integración de circuitos de conducción, características de protección (como diodos ESD) o múltiples chips LED (RGB) en un solo encapsulado, aunque los LED discretos siguen siendo fundamentales por su simplicidad y costo en muchas aplicaciones.