Hoja de Datos del LED SMD LTST-S320KGKT - Dimensiones 3.2x1.6x1.2mm - Voltaje 1.9-2.4V - Color Verde - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de una lámpara LED de montaje superficial (SMD). Este componente está diseñado para el montaje automatizado en placas de circuito impreso (PCB) y es adecuado para aplicaciones donde el espacio es una limitación crítica. El LED utiliza un chip semiconductor de ultrabrillo de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para producir luz verde, encapsulado en un paquete con lente transparente.

1.1 Características

• Cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).
• Cuenta con un chip verde AlInGaP de ultrabrillo con terminales estañados para mejorar la soldabilidad.
• Empaquetado en cinta de 8 mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, compatible con el estándar de empaquetado EIA (Alianza de Industrias Electrónicas).
• Características de accionamiento compatibles con circuitos integrados (CI).
• Diseñado para ser compatible con equipos de montaje automatizado pick-and-place.
• Adecuado para su uso con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR).

1.2 Aplicaciones Destinadas

Este LED está destinado a una amplia gama de equipos electrónicos, incluyendo, entre otros:

• Dispositivos de telecomunicaciones (por ejemplo, teléfonos inalámbricos y celulares).
• Equipos de automatización de oficinas y computadoras portátiles.
• Electrodomésticos y equipos de control industrial.
• Sistemas de red y letreros interiores.
• Las funciones específicas incluyen retroiluminación de teclados, indicadores de estado, micro pantallas e iluminación de señales/símbolos.

2. Dimensiones del Encapsulado

El LED está alojado en un encapsulado SMD estándar. El color de la lente es transparente y la fuente de luz es un chip verde AlInGaP. Todas las tolerancias dimensionales son de ±0.1 mm a menos que se especifique lo contrario. Las dimensiones específicas de largo, ancho y alto se proporcionan en el dibujo mecánico detallado dentro de la hoja de datos original.

3. Clasificaciones y Características

3.1 Clasificaciones Absolutas Máximas

Las clasificaciones se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder estos valores puede causar daños permanentes.

• Disipación de Potencia (Pd):62.5 mW
• Corriente Directa de Pico (I_F(PEAK)):60 mA (a un ciclo de trabajo de 1/10, ancho de pulso de 0.1ms)
• Corriente Directa en CC (I_F):25 mA
• Voltaje Inverso (V_R):5 V
• Rango de Temperatura de Operación (T_opr):-30°C a +85°C
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +85°C
• Condición de Soldadura Infrarroja:Temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos.

3.2 Perfil de Reflujo IR Sugerido (Proceso Libre de Plomo)

Se proporciona un perfil de temperatura recomendado para la soldadura por reflujo sin plomo, que típicamente cumple con los estándares JEDEC. Este perfil incluye etapas de precalentamiento, estabilización, reflujo y enfriamiento, con un límite crítico de temperatura máxima de 260°C.

3.3 Características Eléctricas y Ópticas

Los parámetros de rendimiento típicos se miden a Ta=25°C e I_F=20mA, a menos que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (I_V):18.0 - 71.0 mcd (milicandelas). Medido con un filtro que aproxima la respuesta fotópica del ojo CIE.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados. Definido como el ángulo total donde la intensidad cae a la mitad de su valor axial.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):574 nm (típico).
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):567.5 - 576.5 nm. Derivada de las coordenadas de cromaticidad CIE.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):15 nm (típico).
• Voltaje Directo (V_F):1.90 - 2.40 V.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (máximo) a V_R=5V.

Notas de Medición:Se enfatiza la precaución contra la Descarga Electroestática (ESD). Se recomienda una conexión a tierra adecuada del personal y del equipo mediante pulseras o guantes antiestáticos al manipular el dispositivo.

4. Sistema de Clasificación por Bines

Los LEDs se clasifican en bines según parámetros clave para garantizar la consistencia en la aplicación. Se aplican tolerancias a cada bin.

4.1 Clasificación por Voltaje Directo (V_F)

Clasificado a I_F=20mA. La tolerancia por bin es de ±0.1V.

• Bin 4: 1.90V - 2.00V
• Bin 5: 2.00V - 2.10V
• Bin 6: 2.10V - 2.20V
• Bin 7: 2.20V - 2.30V
• Bin 8: 2.30V - 2.40V

4.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (I_V)

Clasificado a I_F=20mA. La tolerancia por bin es de ±15%.

• Bin M: 18.0 - 28.0 mcd
• Bin N: 28.0 - 45.0 mcd
• Bin P: 45.0 - 71.0 mcd

4.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante (λ_d)

Clasificado a I_F=20mA. La tolerancia por bin es de ±1 nm.

• Bin C: 567.5 - 570.5 nm
• Bin D: 570.5 - 573.5 nm
• Bin E: 573.5 - 576.5 nm

5. Curvas de Rendimiento Típicas

La hoja de datos incluye representaciones gráficas de características clave para ayudar en el diseño. Estas curvas, típicamente trazadas frente a la corriente directa o la temperatura ambiente, ilustran las relaciones y tendencias de parámetros como:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (I_F)
• Voltaje Directo (V_F) vs. Corriente Directa (I_F)
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente (T_a)
• Longitud de Onda Pico vs. Temperatura Ambiente (T_a)
• Distribución Espectral de Radiación (mostrando el pico de emisión y el ancho medio)

Estas curvas son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo bajo diferentes condiciones de operación y para realizar un diseño de circuito y una gestión térmica precisos.

6. Guía del Usuario para Montaje y Manipulación

6.1 Limpieza

Deben evitarse limpiadores químicos no especificados, ya que pueden dañar el encapsulado del LED. Si es necesaria la limpieza, se recomienda la inmersión en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto.

6.2 Diseño Recomendado de Pads en PCB y Orientación de Soldadura

Se proporciona un patrón de soldadura (huella) sugerido para la PCB para garantizar la formación adecuada de la unión soldada y la estabilidad mecánica. El diagrama también indica la orientación correcta del LED (típicamente marcada por un indicador de cátodo en el dispositivo) en relación con los pads de la PCB.

6.3 Especificaciones de Empaquetado en Cinta y Carrete

Los LEDs se suministran en cinta portadora con relieve enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Las especificaciones clave incluyen:

• Ancho de la cinta: 8 mm.
• Paso y dimensiones de los bolsillos para alojar el componente.
• Cinta de cubierta sellando los bolsillos.
• Diámetro del núcleo del carrete, diámetro de la brida y dimensiones generales.
• Cantidad de empaquetado estándar: 3000 piezas por carrete.
• Cantidad mínima de pedido para carretes restantes: 500 piezas.
• Cumplimiento con las especificaciones ANSI/EIA-481.

7. Precauciones Importantes y Notas de Aplicación

7.1 Alcance de la Aplicación Destinada

Este LED está diseñado para su uso en equipos electrónicos ordinarios (por ejemplo, oficina, comunicaciones, hogar). No está destinado a aplicaciones donde una falla podría poner en peligro directamente la vida o la salud (por ejemplo, aviación, soporte vital médico, sistemas de seguridad críticos) sin consulta previa y calificación específica.

7.2 Condiciones de Almacenamiento

• Paquete Sellado:Almacenar a ≤ 30°C y ≤ 90% de Humedad Relativa (HR). Usar dentro de un año cuando esté empaquetado con desecante.
• Paquete Abierto:Almacenar a ≤ 30°C y ≤ 60% HR. Los componentes deben someterse a reflujo IR dentro de una semana después de abrir (Nivel de Sensibilidad a la Humedad 3, MSL 3).
• Almacenamiento Extendido (Abierto):Almacenar en un contenedor sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno.
• Re-horneado:Los LEDs almacenados fuera del empaque original por >1 semana deben hornearse a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el efecto "palomita de maíz" durante el reflujo.

7.3 Pautas del Proceso de Soldadura

Se proporcionan parámetros de soldadura detallados para garantizar un montaje confiable:

Soldadura por Reflujo (Recomendado para Sin Plomo):

• Temperatura de Precalentamiento: 150°C – 200°C
• Tiempo de Precalentamiento: Máximo 120 segundos
• Temperatura Máxima: Máximo 260°C
• Tiempo en el Pico: Máximo 10 segundos (se permiten un máximo de dos ciclos de reflujo)

Soldadura Manual (Soldador de Estaño):

• Temperatura de la Punta: Máximo 300°C
• Tiempo de Soldadura: Máximo 3 segundos por pad (una sola vez)

Nota Crítica:El perfil de reflujo óptimo depende del diseño específico de la PCB, los componentes, la pasta de soldar y el horno. El perfil proporcionado es un ejemplo conforme a JEDEC. La caracterización a nivel de placa es esencial para un proceso robusto. Deben realizarse pruebas de confiabilidad a nivel de componente y de placa para validar el proceso de montaje.

8. Consideraciones de Diseño y Análisis Técnico

8.1 Limitación de Corriente y Circuito de Accionamiento

El rango de voltaje directo (V_F) de 1.9V a 2.4V a 20mA debe considerarse al diseñar el circuito de accionamiento. Es obligatorio utilizar una fuente de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente en serie con una fuente de voltaje para evitar exceder la corriente directa máxima absoluta en CC de 25mA. El valor de la resistencia limitadora (R_limit) puede calcularse usando la Ley de Ohm: R_limit= (V_supply- V_F) / I_F. Usar el V_Fmáximo del bin garantiza que la corriente no exceda el nivel deseado incluso con variaciones entre unidades.

8.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es relativamente baja a 62.5 mW, un diseño térmico adecuado sigue siendo importante para la longevidad y la estabilidad de la salida de luz. La reducción de la intensidad luminosa con el aumento de la temperatura ambiente (como se muestra en las curvas de rendimiento) debe tenerse en cuenta en los requisitos de brillo de la aplicación. Asegurar un área de cobre adecuada en la PCB alrededor de los pads del LED puede ayudar a disipar el calor y mantener una temperatura de unión más baja.

8.3 Diseño Óptico para Iluminación Uniforme

El amplio ángulo de visión de 130 grados hace que este LED sea adecuado para aplicaciones que requieren una iluminación amplia y difusa en lugar de un haz enfocado. Para paneles de retroiluminación o indicadores que requieren luz más direccional, pueden ser necesarias ópticas secundarias (como guías de luz o lentes). La lente transparente proporciona una difusión mínima de la luz desde el propio encapsulado.

8.4 Selección de Longitud de Onda e Impacto del Bineo

El bineo por longitud de onda dominante (C, D, E) permite a los diseñadores seleccionar LEDs para requisitos de color específicos. Por ejemplo, las aplicaciones que requieren un tono verde preciso para igualación de color o señalización se beneficiarían de especificar un bin de longitud de onda más estrecho. El pico típico a 574 nm y el ancho espectral de 15 nm definen la pureza del color de la luz verde emitida.

8.5 Comparación con Otras Tecnologías LED

El uso del material AlInGaP para luz verde ofrece ventajas en ciertos aspectos en comparación con otras tecnologías como InGaN (utilizado para LEDs azules y algunos verdes). Los LEDs de AlInGaP tradicionalmente exhiben alta eficiencia en el espectro del rojo al amarillo verdoso y pueden ofrecer buena estabilidad con la temperatura. La elección específica depende de la longitud de onda requerida, la eficiencia, el costo y el entorno de aplicación.

9. Orientación Específica de Aplicación y Solución de Problemas

9.1 Circuito de Aplicación Típico para Indicación de Estado

Una implementación simple implica conectar el LED en serie con una resistencia limitadora de corriente a un pin GPIO de un microcontrolador o a un riel de voltaje del sistema (por ejemplo, 3.3V o 5V). El microcontrolador puede entonces alternar el pin para encender o apagar el indicador. Para una fuente de alimentación de 5V y un objetivo I_Fde 20mA, usando un V_Fconservador de 2.4V, el valor de la resistencia sería R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ohmios. Una resistencia estándar de 130 o 150 Ohmios sería adecuada.

9.2 Problemas Comunes y Soluciones

• Luz Tenue o Sin Luz:Verificar la polaridad (conexión inversa). Confirmar que el voltaje directo del bin específico del LED coincide con el cálculo del circuito de accionamiento. Medir el flujo de corriente real con un multímetro.
• Brillo Inconsistente entre Múltiples LEDs:Esto a menudo se debe a la variación del voltaje directo (V_F) cuando los LEDs están conectados en paralelo sin limitación de corriente individual. Usar resistencias separadas para cada LED o implementar una matriz de controladores de corriente constante.
• Fallo del LED Después de la Soldadura:Probablemente causado por calor excesivo durante la soldadura manual (>300°C o >3s) o un perfil de reflujo inadecuado (excediendo los 260°C de pico). Verificar los parámetros del proceso y asegurarse de que se siguieron las reglas de manejo MSL si el paquete estuvo expuesto a la humedad.
• Daño por ESD:La falla puede ocurrir inmediatamente o manifestarse como un rendimiento degradado con el tiempo. Siempre seguir las precauciones contra ESD durante la manipulación y el montaje.

10. Principios Operativos y Tendencias Tecnológicas

10.1 Principio Básico de Operación

La luz se produce a través de la electroluminiscencia en el chip semiconductor de AlInGaP. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el potencial de unión del diodo, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan. La energía liberada durante esta recombinación se emite como fotones (luz). La composición específica de las capas de Aluminio, Indio, Galio y Fosfuro determina la energía de la banda prohibida y, por lo tanto, la longitud de onda (color) de la luz emitida, en este caso, verde.

10.2 Tendencias de la Industria

La tendencia general en los LEDs SMD es hacia una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio de entrada eléctrica), una mejor consistencia del color a través de un bineo más estricto y una mayor confiabilidad bajo condiciones de temperatura y corriente más altas. El encapsulado continúa evolucionando para un mejor rendimiento térmico y control óptico. Además, existe un impulso continuo hacia la miniaturización manteniendo o aumentando la salida de luz, así como la integración con electrónica de accionamiento para soluciones de iluminación "inteligente". El uso de materiales y procesos compatibles con soldadura sin plomo y robustos sigue siendo un requisito estándar a nivel mundial.