Hoja de Datos del LED SMD LTST-C281TGKT-2A - Dimensiones 1.6x0.8x0.35mm - Voltaje 2.5-3.1V - Color Verde - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-C281TGKT-2A es una lámpara LED de montaje superficial (SMD) diseñada para aplicaciones electrónicas modernas con limitaciones de espacio. Pertenece a una familia de LED miniatura optimizados para procesos de montaje automatizado en placas de circuito impreso (PCB). El mercado principal de este componente incluye electrónica portátil y compacta donde el espacio en la placa es un bien preciado.

La ventaja principal de este LED es su perfil excepcionalmente delgado de solo 0.35 mm, lo que lo hace apto para aplicaciones como pantallas ultradelgadas, retroiluminación de teclados e indicadores de estado en dispositivos de mano. Utiliza un chip semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio), conocido por producir luz verde de alta luminosidad de manera eficiente. El dispositivo cumple plenamente con la directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS), garantizando que satisface los estándares ambientales internacionales. Se suministra en cinta de 8mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, conforme a los estándares EIA, lo que facilita la fabricación automatizada de alta velocidad con máquinas pick-and-place.

1.1 Aplicaciones Objetivo

Este LED es versátil y encuentra uso en un amplio espectro de equipos electrónicos. Las áreas de aplicación clave incluyen:

• Equipos de Telecomunicaciones:Indicadores de estado y retroiluminación en teléfonos inalámbricos, teléfonos móviles y hardware de red.
• Automatización de Oficina:Retroiluminación para teclados y keypads en ordenadores portátiles y otros periféricos.
• Electrónica de Consumo y Electrodomésticos:Indicadores de encendido, luces de estado de función y retroiluminación de pantallas.
• Equipos Industriales:Indicadores de panel y luminarias de señalización en sistemas de control.
• Micro-Pantallas y Luminarias de Símbolos:Utilizado en pantallas de información compactas e iluminación de iconos.

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 en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites y debe evitarse en un diseño fiable.

• Disipación de Potencia (Pd):76 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar como calor sin degradar el rendimiento o la fiabilidad. Exceder este límite conlleva el riesgo de sobrecalentar la unión semiconductor.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100 mA. Esta es la corriente directa instantánea máxima permitida, típicamente especificada en condiciones de pulso (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Es significativamente mayor que la corriente continua nominal para tener en cuenta condiciones transitorias, pero no debe usarse para operación en DC.
• Corriente Directa Continua (I_F):20 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para una operación fiable a largo plazo. Diseñar el circuito de excitación para operar en o por debajo de esta corriente es crítico para la vida útil.
• Rango de Temperatura de Operación (T_opr):-20°C a +80°C. El rango de temperatura ambiente dentro del cual el LED funcionará según sus especificaciones. El rendimiento fuera de este rango no está caracterizado.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-30°C a +100°C. El rango de temperatura para almacenar el dispositivo cuando no está energizado.
• Condición de Soldadura por Infrarrojos:260°C durante 10 segundos. Esto define el perfil térmico máximo que el LED puede soportar durante la soldadura por reflujo, crucial para procesos de montaje sin plomo.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a una temperatura ambiente estándar de 25°C. Definen el comportamiento esperado del dispositivo en condiciones normales de operación.

• Intensidad Luminosa (I_V):35.5 - 90 mcd (milicandelas) a I_F= 2mA. Esta es una medida del brillo percibido del LED por el ojo humano. El amplio rango indica que se utiliza un sistema de clasificación (ver Sección 3). La condición de prueba utiliza un sensor filtrado para coincidir con la curva de respuesta fotópica del ojo CIE.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados. Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor medido en el eje (0°). Un ángulo de visión amplio como este indica un patrón de emisión Lambertiano o casi Lambertiano, adecuado para iluminación de área en lugar de haces enfocados.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_P):525 nm. Esta es la longitud de onda en la cual la distribución espectral de potencia de la luz emitida está en su máximo. Es una propiedad física del chip de InGaN.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):520.0 - 535.0 nm a I_F= 2mA. Se deriva del diagrama de cromaticidad CIE y representa la longitud de onda única que mejor describe el color percibido (verde) del LED. Es el parámetro clave para la consistencia del color.
• Ancho a Media Altura Espectral (Δλ):25 nm. Este es el ancho del espectro de emisión a la mitad de su potencia máxima. Un ancho a media altura más estrecho indica un color más espectralmente puro y saturado.
• Voltaje Directo (V_F):2.5 - 3.1 V a I_F= 2mA. La caída de voltaje a través del LED cuando opera a la corriente especificada. Este rango requiere un diseño cuidadoso del circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (máx.) a V_R= 5V. Los LED no están diseñados para operación en polarización inversa. Este parámetro indica una pequeña corriente de fuga si se aplica voltaje inverso accidentalmente. La hoja de datos advierte explícitamente que el dispositivo no está diseñado para operación inversa.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan requisitos específicos de color, brillo y voltaje directo.

3.1 Clasificación del Voltaje Directo (V_F)

Los lotes se definen en pasos de 0.1V desde 2.5V hasta 3.1V a una corriente de prueba de 2mA. Por ejemplo, el Código de Lote '10' incluye LED con V_Fentre 2.5V y 2.6V, mientras que '13' incluye aquellos entre 3.0V y 3.1V. Se aplica una tolerancia de ±0.1V a cada lote. Seleccionar LED de un lote de V_Fajustado puede ayudar a garantizar un brillo uniforme cuando se excitan múltiples LED en paralelo.

3.2 Clasificación de la Intensidad Luminosa (I_V)

Los lotes se definen para la intensidad luminosa medida a 2mA. Los códigos van desde 'N2' (35.5-45 mcd) hasta 'Q1' (71-90 mcd). Se aplica una tolerancia de ±15% a cada lote. Esta clasificación es crucial para aplicaciones que requieren un brillo percibido consistente en múltiples indicadores o zonas de retroiluminación.

3.3 Clasificación del Tono (Longitud de Onda Dominante)

Esta clasificación garantiza la consistencia del color. La longitud de onda dominante se clasifica en pasos de 5nm: 'AP' (520.0-525.0 nm), 'AQ' (525.0-530.0 nm) y 'AR' (530.0-535.0 nm). Se mantiene una tolerancia ajustada de ±1 nm por lote. Para aplicaciones donde la coincidencia de color es crítica (ej., pantallas multicolor o señales de tráfico), especificar un lote de tono estrecho es esencial.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas características típicas que son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones variables. Aunque los gráficos específicos no se reproducen en el texto, sus implicaciones se analizan a continuación.

4.1 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V)

Esta curva muestra la relación exponencial entre corriente y voltaje para un diodo semiconductor. Para el LED, demostrará el voltaje de encendido (alrededor de 2.5-3.1V) y cómo V_Faumenta con I_F. La curva es vital para diseñar un excitador limitador de corriente apropiado, ya que los LED son dispositivos excitados por corriente. Un pequeño cambio en el voltaje puede provocar un gran cambio en la corriente, potencialmente excediendo los valores máximos.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

Este gráfico típicamente muestra que la intensidad luminosa aumenta aproximadamente de forma lineal con la corriente directa en el rango de operación normal (ej., hasta 20mA). Sin embargo, la eficiencia (lúmenes por vatio) puede alcanzar su punto máximo a una corriente inferior a la máxima nominal. Operar por encima de este punto de máxima eficiencia genera más calor por una disminución en el retorno de la salida de luz, reduciendo la fiabilidad general.

4.3 Distribución Espectral

El gráfico del espectro mostraría un único pico centrado alrededor de 525 nm con un ancho característico (Δλ) de unos 25 nm. Esto confirma la emisión monocromática verde del chip de InGaN. La forma y el ancho del espectro influyen en la pureza del color y en cómo se mezcla la luz del LED con otros colores.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED tiene una huella compacta SMD. Las dimensiones clave (todas en milímetros, tolerancia ±0.1mm salvo que se indique) incluyen un tamaño de cuerpo de aproximadamente 1.6mm de longitud y 0.8mm de ancho. La característica más notable es su altura de solo 0.35mm, calificándolo como \"super delgado\". El encapsulado presenta una lente transparente al agua, que no difunde la luz, permitiendo preservar el patrón de emisión nativo del chip (ángulo de visión de 130°).

5.2 Pads de Montaje en PCB Recomendados

La hoja de datos proporciona un diseño de patrón de pistas para el PCB. Este patrón es crítico para asegurar la formación adecuada de la unión de soldadura durante el reflujo, proporcionando buena conexión eléctrica, resistencia mecánica y disipación térmica. Seguir el diseño de pad recomendado ayuda a prevenir el efecto \"tombstoning\" (levantamiento de un extremo) y asegura una alineación consistente.

5.3 Identificación de Polaridad

Los LED SMD tienen un ánodo (+) y un cátodo (-). El diagrama de la hoja de datos típicamente indica la polaridad, a menudo marcando el lado del cátodo del encapsulado o mostrando la orientación interna del chip. La polaridad correcta es obligatoria para su funcionamiento.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

6.1 Condiciones de Soldadura por Reflujo IR

Para procesos de soldadura sin plomo, se recomienda un perfil térmico específico. La temperatura máxima no debe exceder los 260°C, y el tiempo por encima de 260°C debe limitarse a un máximo de 10 segundos. Una etapa de precalentamiento (ej., 150-200°C) es necesaria para calentar gradualmente el conjunto y activar el fundente de la pasta de soldar. El perfil debe caracterizarse para el ensamblaje específico de la PCB, ya que el grosor de la placa, la densidad de componentes y el tipo de horno afectan el resultado. La hoja de datos hace referencia al cumplimiento de los estándares JEDEC para perfiles de reflujo.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, debe hacerse con sumo cuidado. La temperatura máxima recomendada de la punta del soldador es de 300°C, y el tiempo de contacto debe limitarse a 3 segundos por unión. El calor excesivo puede dañar el encapsulado epoxi del LED y las conexiones internas de alambre.

6.3 Limpieza

Solo deben usarse agentes de limpieza especificados. Los disolventes recomendados son alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura normal, con un tiempo de inmersión limitado a menos de un minuto. Productos químicos agresivos o no especificados pueden agrietar, empañar o dañar la lente del LED y el material del encapsulado.

6.4 Almacenamiento y Manipulación

• Precauciones ESD:Los LED son sensibles a las descargas electrostáticas (ESD). La manipulación debe realizarse con pulseras antiestáticas, guanti antiestáticos y en estaciones de trabajo correctamente conectadas a tierra.
• Sensibilidad a la Humedad:El encapsulado es sensible a la humedad. Los carretes sin abrir deben almacenarse a ≤30°C y ≤90% HR. Una vez abierta la bolsa original a prueba de humedad, los LED tienen un Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) 2a, lo que significa que deben soldarse dentro de las 672 horas (28 días) posteriores a la exposición a las condiciones ambientales de fábrica (≤30°C/60% HR). Para un almacenamiento más prolongado después de abrir, deben guardarse en un recipiente sellado con desecante. Si el tiempo de exposición supera las 672 horas, se requiere un horneado a 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el \"efecto palomita\" durante el reflujo.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora con relieve con una cinta protectora de cubierta. El ancho de la cinta es de 8mm, enrollada en un carrete estándar de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Cada carrete contiene 5000 piezas. Para cantidades menores a un carrete completo, se aplica una cantidad mínima de embalaje de 500 piezas. El embalaje cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481, asegurando compatibilidad con equipos de montaje automatizado.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El LED debe ser excitado con una fuente de corriente constante o a través de una resistencia limitadora de corriente conectada en serie con una fuente de voltaje. El valor de la resistencia (R) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_fuente- V_F) / I_F. Es crítico usar el V_Fmáximo del lote o de la hoja de datos para asegurar que la corriente no exceda el límite incluso con las peores tolerancias de los componentes. Por ejemplo, con una fuente de 5V, un V_Fde 3.1V y una I_Fdeseada de 20mA: R = (5 - 3.1) / 0.02 = 95 Ohmios. Una resistencia estándar de 100 Ohmios sería una elección segura, resultando en una corriente ligeramente menor.

8.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja (76 mW máx.), un diseño térmico adecuado extiende la vida útil. Asegúrese de usar el pad de PCB recomendado, ya que actúa como disipador de calor. Evite colocar el LED cerca de otros componentes que generen calor. Operar a corrientes más bajas (ej., 10mA en lugar de 20mA) reduce significativamente el calentamiento interno y puede aumentar drásticamente la vida operativa.

8.3 Diseño Óptico

El ángulo de visión de 130 grados proporciona una iluminación amplia y uniforme. Para aplicaciones que requieren un haz más enfocado, serían necesarias ópticas secundarias externas (lentes). La lente transparente al agua ofrece la mayor salida de luz posible, pero puede causar una imagen visible del chip brillante (\"punto caliente\"). Si se necesita una iluminación difusa y uniforme, considere usar LED con lente difusa o añadir una película guía de luz/difusora en la aplicación.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El factor diferenciador principal del LTST-C281TGKT-2A es su altura ultra delgada de 0.35mm. En comparación con LED SMD estándar como los encapsulados 0603 (0.8mm de altura) o incluso 0402 (0.6mm de altura), este dispositivo permite diseños con restricciones de altura Z más estrictas. El uso de un chip de InGaN proporciona mayor brillo y eficiencia en comparación con tecnologías más antiguas como AlGaInP para luz verde en un tamaño de encapsulado similar. Su compatibilidad con procesos estándar de reflujo IR y embalaje en cinta y carrete lo convierte en un reemplazo directo para muchos diseños existentes que buscan miniaturización o mejoras de rendimiento.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo excitar este LED a 20mA continuamente?

R: Sí, 20mA es la corriente directa continua máxima recomendada. Para la máxima fiabilidad y longevidad, considere operar a una corriente más baja, como 10-15mA.

P: ¿Por qué hay un rango tan amplio en la Intensidad Luminosa (35.5 a 90 mcd)?

R: Esto refleja el proceso de clasificación. Debe especificar el código de lote de IV deseado (N2, P1, P2, Q1) al realizar el pedido para obtener LED dentro de un rango de brillo específico.

P: ¿Cómo aseguro un color consistente en múltiples LED de mi producto?

R: Especifique un código de lote de tono ajustado (ej., solo AQ) al realizar el pedido. Esto asegura que todos los LED tengan una longitud de onda dominante dentro de un rango de 5nm, resultando en un color verde visualmente consistente.

P: El perfil de mi horno de reflujo tiene un pico a 250°C. ¿Es aceptable?

R: Sí, una temperatura máxima de 250°C está por debajo del valor máximo de 260°C y es generalmente aceptable, siempre que otros aspectos del perfil (tiempo por encima del líquido, tasas de rampa) estén controlados.

11. Ejemplo Práctico de Caso de Uso

Escenario: Retroiluminación de un Teclado de Membrana para un Dispositivo Médico.

El dispositivo requiere una retroiluminación verde delgada y fiable para sus teclas. Se elige el LTST-C281TGKT-2A por su altura de 0.35mm, que encaja en la construcción en capas del interruptor de membrana. Se seleccionan LED del lote de intensidad \"Q1\" y del lote de tono \"AQ\" para garantizar una iluminación verde brillante, uniforme y consistente en todas las teclas. Se colocan en un PCB flexible y se excitan mediante un circuito integrado excitador de corriente constante a 15mA cada uno para equilibrar el brillo con la fiabilidad a largo plazo. El conjunto se somete a un proceso de reflujo IR con perfil cuidadosamente controlado, y los LED se almacenan en un gabinete seco antes de su uso para cumplir con los requisitos MSL.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n del material semiconductor (InGaN en este caso), los electrones y los huecos se recombinan en la región activa. Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (partículas de luz). La longitud de onda (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor. El InGaN se usa comúnmente para producir luz en las regiones azul, verde y cian del espectro. El dopado y la estructura específicos del chip están diseñados para lograr alta eficiencia y el color verde deseado a 525 nm.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia en LED SMD para electrónica de consumo continúa hacia una mayor miniaturización, mayor eficiencia (lúmenes por vatio) y mayor fiabilidad. El paso a encapsulados ultra delgados como el perfil de 0.35mm aquí discutido permite productos finales cada vez más delgados. También hay un enfoque en mejorar la consistencia del color y expandir las gamas de color para aplicaciones de pantalla. Además, la integración de circuitos excitadores o múltiples chips LED dentro de un solo encapsulado (ej., LED RGB) es una tendencia creciente para simplificar el diseño del sistema. La tecnología semiconductor subyacente, particularmente para LED verdes, es un área de investigación activa para cerrar la \"brecha verde\" y lograr eficiencias comparables a los LED azules y rojos.