Hoja de Datos del LED SMD LTST-T180TGKT - Ángulo de Visión de 120 Grados - Lente Transparente - InGaN Verde - 20mA - 3.2V Típico - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-T180TGKT es un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) diseñado para el ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB). Su tamaño miniatura lo hace adecuado para aplicaciones con espacio limitado en una amplia gama de electrónica de consumo e industrial.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Este LED ofrece varias ventajas clave para la fabricación de electrónica moderna. Es totalmente compatible con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), garantizando seguridad ambiental. El componente se suministra en cinta portadora de 8 mm en carretes de 7 pulgadas, estándar de la industria, haciéndolo compatible con equipos automáticos de pick-and-place de alta velocidad. Su diseño es compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), el estándar para el ensamblaje de PCB en grandes volúmenes. El dispositivo también es compatible con circuitos integrados (I.C.), simplificando el diseño del circuito de excitación. Los mercados objetivo principales incluyen equipos de telecomunicaciones (teléfonos inalámbricos y celulares), dispositivos de automatización de oficinas (computadoras portátiles, sistemas de red), electrodomésticos y aplicaciones de señalización interior donde se requiere una indicación de estado fiable o iluminación de símbolos.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un desglose detallado de las características eléctricas, ópticas y térmicas que definen los límites de rendimiento y las condiciones de operación del LED.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza la operación bajo estas condiciones. La disipación de potencia máxima es de 76 mW. La corriente directa de pico, cuando se excita con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1 ms, no debe exceder los 80 mA. La corriente directa continua en DC es de 20 mA. El dispositivo puede operarse y almacenarse dentro de un rango de temperatura de -40°C a +100°C.

2.2 Características Térmicas

La gestión térmica es crucial para la longevidad y estabilidad del rendimiento del LED. La temperatura máxima permitida en la unión (Tj) es de 115°C. La resistencia térmica típica desde la unión al ambiente (Rθja) es de 175°C/W. Este parámetro indica la eficacia con la que el calor puede disiparse desde la unión semiconductor hacia el aire circundante; un valor más bajo es mejor. Un diseño adecuado de la PCB con alivio térmico suficiente es esencial para mantener la temperatura de la unión dentro de límites seguros, especialmente cuando se opera a la corriente directa máxima.

2.3 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. La intensidad luminosa (Iv) varía desde un mínimo de 710 mcd hasta un máximo de 1540 mcd a una corriente directa (IF) de 20 mA. El ángulo de visión (2θ1/2), definido como el ángulo total en el que la intensidad cae a la mitad de su valor axial, es de 120 grados, proporcionando un campo de iluminación muy amplio. La longitud de onda de emisión pico (λP) es de 523 nm, ubicándola en la región verde del espectro visible. La longitud de onda dominante (λd), que define el color percibido, varía de 515 nm a 530 nm a 20mA. La anchura media espectral (Δλ) es típicamente de 25 nm. El voltaje directo (VF) a 20mA varía de 2.8V a 3.8V. La corriente inversa (IR) es un máximo de 10 μA cuando se aplica un voltaje inverso (VR) de 5V; es crítico señalar que el dispositivo no está diseñado para operación inversa y esta condición de prueba es solo con fines informativos.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LEDs 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 (VF)

Los LEDs se categorizan en bins según su caída de voltaje directo a 20mA. Los códigos de bin son D7 (2.8V-3.0V), D8 (3.0V-3.2V), D9 (3.2V-3.4V), D10 (3.4V-3.6V) y D11 (3.6V-3.8V). La tolerancia dentro de cada bin es de ±0.1V. Seleccionar LEDs de un bin de voltaje más estrecho puede ayudar a garantizar un brillo uniforme cuando se conectan múltiples LEDs en paralelo.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (IV)

El brillo se clasifica en tres bins: V1 (710-910 mcd), V2 (910-1185 mcd) y W1 (1185-1540 mcd). La tolerancia en cada bin de intensidad es de ±11%. Esta clasificación es crucial para aplicaciones que requieren una salida visual consistente en múltiples indicadores.

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante (Wd)

El color (longitud de onda dominante) se clasifica de la siguiente manera: AP (515-520 nm), AQ (520-525 nm) y AR (525-530 nm). La tolerancia para cada bin es de ±1 nm. Esto asegura un tono de verde consistente en todas las unidades de una producción, lo cual es importante para fines estéticos y de señalización.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque los datos gráficos específicos se mencionan en la hoja de datos, las curvas típicas para este tipo de LED ilustrarían relaciones clave. La curva de corriente directa vs. voltaje directo (I-V) muestra la relación exponencial característica de un diodo. La curva de intensidad luminosa relativa vs. corriente directa típicamente muestra un aumento casi lineal del brillo con la corriente hasta cierto punto, después del cual la eficiencia puede disminuir. La curva de intensidad luminosa relativa vs. temperatura ambiente es crítica, ya que la salida del LED generalmente disminuye al aumentar la temperatura de la unión. La curva de distribución espectral mostraría un pico en o cerca de 523 nm con una forma característica definida por la anchura media de 25 nm. Comprender estas curvas es esencial para diseñar circuitos de excitación robustos y sistemas de gestión térmica para lograr un rendimiento consistente durante la vida útil del producto y en todo el rango de temperatura de operación especificado.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete y Polaridad

El LED viene en un paquete SMD estándar. El color de la lente es transparente, y la fuente de luz es un chip de InGaN (Nitruro de Indio y Galio) que produce luz verde. Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.2 mm a menos que se indique lo contrario. El cátodo se identifica típicamente por un marcador visual en el paquete, como una muesca o un punto verde, que debe alinearse con la marca correspondiente en la huella de la PCB.

5.2 Pads de Montaje Recomendados en PCB

Se proporciona un diagrama del patrón de pistas para soldadura por reflujo infrarrojo o en fase de vapor. Adherirse a esta huella recomendada es vital para lograr una correcta formación de la junta de soldadura, asegurar una buena conexión eléctrica y proporcionar una resistencia mecánica adecuada. El diseño de los pads también influye en la vía térmica para la disipación de calor desde la unión del LED hacia la PCB.

5.3 Empaquetado en Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora en relieve de 8 mm de ancho enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete contiene 5000 piezas. Para cantidades menores a un carrete completo, se aplica una cantidad mínima de empaque de 500 piezas. El empaquetado cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481. Los alvéolos de la cinta se sellan con una cinta de cubierta superior para proteger los componentes de la humedad y la contaminación durante el almacenamiento y manejo.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Condiciones de Almacenamiento

El almacenamiento adecuado es crítico para prevenir la absorción de humedad, que puede causar \"efecto palomita\" o agrietamiento durante la soldadura por reflujo. En la bolsa sellada original a prueba de humedad con desecante, los LEDs deben almacenarse a ≤30°C y ≤70% de Humedad Relativa (HR) y usarse dentro de un año. Una vez abierta la bolsa, el ambiente de almacenamiento no debe exceder los 30°C y 60% HR. Los componentes expuestos a condiciones ambientales por más de 168 horas (7 días) deben secarse en horno a aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida.

6.2 Recomendaciones de Soldadura

El LED es compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo sin plomo (Pb-free). Se proporciona un perfil sugerido conforme a J-STD-020B. Los parámetros clave incluyen una zona de precalentamiento de 150-200°C durante un máximo de 120 segundos, y una temperatura máxima del cuerpo del paquete que no exceda los 260°C durante un máximo de 10 segundos. El reflujo debe limitarse a un máximo de dos ciclos. Para re-trabajo manual con cautín, la temperatura de la punta no debe exceder los 300°C, y el tiempo de contacto debe limitarse a 3 segundos para una sola operación. Se enfatiza que el perfil óptimo depende del diseño específico de la PCB, la pasta de soldar y el horno, por lo que es necesaria una caracterización del proceso.

6.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de soldar, solo deben usarse los disolventes especificados. Sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto es aceptable. El uso de limpiadores químicos no especificados puede dañar el material del paquete del LED.

7. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Método de Excitación

Un LED es un dispositivo operado por corriente. Su brillo es principalmente una función de la corriente directa (IF), no del voltaje. Por lo tanto, siempre debe excitarse utilizando una fuente de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente en serie con una fuente de voltaje. No se recomienda la excitación con una simple fuente de voltaje, ya que puede provocar fuga térmica y fallo del dispositivo. El valor de la resistencia en serie se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_fuente - VF_LED) / IF, donde VF_LED es el voltaje directo típico o máximo de la hoja de datos para garantizar que la corriente no exceda la clasificación máxima en las peores condiciones.

7.2 Gestión Térmica en el Diseño

Dada la resistencia térmica de 175°C/W, un disipador de calor efectivo es necesario para una operación confiable, especialmente a altas temperaturas ambientales o corriente máxima. La PCB en sí actúa como el disipador de calor principal. Usar un área de pad de cobre más grande conectada a planos de tierra o potencia a través de vías térmicas puede mejorar significativamente la disipación de calor, bajar la temperatura de la unión y, por lo tanto, aumentar la salida luminosa y la vida operativa.

7.3 Limitaciones de Aplicación

Este LED está destinado para su uso en equipos electrónicos ordinarios. No está diseñado ni calificado para aplicaciones donde se requiere una fiabilidad excepcional, particularmente en sistemas críticos para la seguridad como aviación, transporte, soporte vital médico o dispositivos de seguridad donde un fallo podría poner en peligro vidas o la salud. Para tales aplicaciones, es obligatorio consultar con el fabricante para obtener componentes específicamente calificados.

8. Escenarios de Aplicación Típicos y Casos de Estudio

Escenario 1: Indicador de Estado en Panel Frontal:En un router de red o panel de control industrial, se pueden usar múltiples LEDs LTST-T180TGKT para indicar el estado de la alimentación, la actividad de red o fallos del sistema. El ángulo de visión de 120 grados asegura que el indicador sea visible desde una amplia gama de perspectivas. Seleccionando LEDs del mismo bin de intensidad (ej., V2), se puede lograr un brillo uniforme en todos los indicadores.

Escenario 2: Retroiluminación para Paneles de Interruptores de Membrana:La lente transparente y el amplio ángulo de visión hacen que este LED sea adecuado para iluminación lateral de guías de luz delgadas de acrílico o policarbonato utilizadas detrás de símbolos en paneles de control para electrodomésticos o dispositivos médicos. El color verde proporciona una iluminación clara y con bajo deslumbramiento.

Escenario 3: Iluminación de Símbolos en Ambientes con Poca Luz:El LED puede usarse para iluminar señales de salida, etiquetas de control o instrumentación en entornos donde la luz ambiental es baja. Su intensidad luminosa relativamente alta (hasta 1540 mcd) asegura una buena visibilidad.

9. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Puedo excitar este LED directamente desde un pin de un microcontrolador de 5V?

R: No. Un pin de microcontrolador típicamente no puede suministrar 20mA de forma continua, y lo más importante, conectar 5V directamente destruiría el LED debido a la corriente excesiva. Debes usar una resistencia limitadora de corriente o un circuito excitador con transistor.

P: ¿Por qué hay un rango tan amplio en el voltaje directo (2.8V a 3.8V)?

R: Esto se debe a las variaciones normales en la fabricación de semiconductores. El sistema de clasificación (binning) te permite seleccionar piezas con un rango de voltaje más estrecho para tu diseño, asegurando un comportamiento consistente, especialmente al conectar LEDs en paralelo.

P: ¿Qué sucede si excedo la temperatura máxima de unión de 115°C?

R: Operar por encima de Tj(máx) acelerará la degradación del LED, conduciendo a una disminución rápida de la salida luminosa (depreciación de lúmenes) y a una vida operativa significativamente acortada. En casos extremos, puede causar un fallo catastrófico inmediato.

P: ¿Es este LED adecuado para uso exterior?

R: La hoja de datos no especifica un grado de protección (IP) ni calificación para condiciones ambientales exteriores (exposición a UV, humedad, ciclos térmicos). Está diseñado principalmente para aplicaciones interiores. Para uso exterior, se requeriría un paquete de LED específicamente diseñado y calificado.

10. Principio de Operación y Tendencias Tecnológicas

10.1 Principio Básico de Operación

Un LED es un diodo semiconductor de unión p-n. Cuando se aplica un voltaje directo, 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, la energía se libera en forma de fotones (luz). El color de la luz está determinado por el ancho de banda prohibida del material semiconductor. El LTST-T180TGKT utiliza un chip de InGaN (Nitruro de Indio y Galio), que es el sistema de material estándar para producir LEDs verdes, azules y blancos.

10.2 Tendencias de la Industria

La tendencia general en los LEDs SMD es hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), mayor densidad de potencia en paquetes más pequeños y una mejor consistencia y reproducción del color. También hay un fuerte enfoque en la fiabilidad y longevidad, impulsado por aplicaciones en iluminación automotriz e iluminación general. Además, la integración con excitadores inteligentes y sensores para sistemas de iluminación inteligente es un área emergente. Si bien este componente particular es un LED indicador estándar, la tecnología subyacente de InGaN continúa evolucionando, ampliando los límites del rendimiento en todas las categorías de LED.