Hoja de Datos Técnicos del LED SMD Verde LTST-C930TGKT con Lente Domo - 2.8x3.2V - 76mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-C930TGKT es un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) de alto brillo que utiliza un material semiconductor de Nitruro de Galio e Indio (InGaN) para producir luz verde. Presenta una lente de forma abovedada distintiva, diseñada para mejorar la salida de luz y las características del ángulo de visión en comparación con alternativas de lente plana. Este componente está diseñado para ser compatible con sistemas de ensamblaje automatizados pick-and-place y procesos estándar de soldadura por reflujo, lo que lo hace adecuado para entornos de fabricación de alto volumen. Sus aplicaciones principales incluyen indicadores de estado, retroiluminación para pantallas pequeñas, iluminación de paneles y diversos dispositivos electrónicos de consumo donde se requiere una iluminación verde confiable y consistente.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas clave de este LED derivan de su material y diseño del encapsulado. La tecnología de chip InGaN proporciona una emisión verde eficiente, que a menudo es más difícil de lograr con alto brillo en comparación con los LED rojos o azules. La lente abovedada actúa como una óptica primaria, aumentando efectivamente la extracción de luz del chip semiconductor y proporcionando un ángulo de visión más amplio y uniforme. El dispositivo se suministra en cinta de 8mm para carretes de 7 pulgadas, cumpliendo con los estándares EIA, lo que garantiza una integración perfecta en líneas de producción automatizadas. El mercado objetivo abarca una amplia gama de fabricantes de equipos electrónicos, particularmente aquellos en automatización de oficinas, dispositivos de comunicación y electrodomésticos, donde el LED sirve como un componente indicador visual confiable.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un desglose detallado de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos especificados para el LTST-C930TGKT, ofreciendo contexto para los ingenieros de diseño.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. No están destinados para operación normal.

• Disipación de Potencia (Pd):76 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 arriesga un sobrecalentamiento de la unión semiconductor.
• Corriente Directa en CC (IF):20 mA. La corriente de operación continua recomendada para un rendimiento confiable a largo plazo.
• Corriente Directa Pico:100 mA. Esto solo es permisible bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) y no debe usarse para operación en CC.
• Factor de Reducción:0.25 mA/°C por encima de 50°C. Este parámetro crítico indica que la corriente directa máxima permitida en CC debe reducirse linealmente en 0.25 mA por cada grado Celsius que aumente la temperatura ambiente por encima de 50°C. Por ejemplo, a 70°C, la corriente máxima en CC sería 20 mA - (0.25 mA/°C * 20°C) = 15 mA.
• Voltaje Inverso (VR):5 V. Aplicar un voltaje de polarización inversa mayor que este puede causar ruptura y falla de la unión del LED.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:-20°C a +80°C y -30°C a +100°C, respectivamente. Estos definen los límites ambientales para operación y almacenamiento sin operar.
• Condiciones de Soldadura:Se proporcionan perfiles específicos para soldadura por ola (260°C por 5s), reflujo por infrarrojos (260°C por 5s) y reflujo por fase de vapor (215°C por 3 minutos). Cumplir con estos límites de tiempo-temperatura es crucial para evitar grietas en el encapsulado o problemas en las uniones de soldadura.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a Ta=25°C e IF=20mA, a menos que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde 710.0 mcd (mínimo) hasta 2000.0 mcd (típico). Esta es el brillo percibido de la fuente de luz medido por un sensor filtrado para coincidir con la respuesta fotópica del ojo humano (curva CIE). La intensidad real para una unidad específica depende de su código de clasificación.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):25 grados (típico). 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 25 grados indica un patrón de haz relativamente enfocado, característico de una lente abovedada diseñada para una mayor intensidad axial.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λP):530 nm (típico). Esta es la longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida es máxima. Es una propiedad física del material InGaN.
• Longitud de Onda Dominante (λd):525 nm (típico a IF=20mA). Se deriva del diagrama de cromaticidad CIE y representa la longitud de onda única que mejor describe el color percibido de la luz. Es el parámetro clave para la especificación del color.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):35 nm (típico). Mide el ancho de banda del espectro emitido a la mitad de su potencia máxima. Un valor de 35nm es común para los LED verdes InGaN e indica un color verde moderadamente puro.
• Voltaje Directo (VF):2.80V (Mín), 3.20V (Típ), 3.60V (Máx) a 20mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED durante su operación. Su variación se gestiona a través del sistema de clasificación por voltaje.
• Corriente Inversa (IR):10 μA (Máx) a VR=5V. Una pequeña corriente de fuga bajo polarización inversa.
• Capacitancia (C):40 pF (Típ) a VF=0V, f=1MHz. Esta capacitancia de unión puede ser relevante en aplicaciones de conmutación de alta frecuencia.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican en rangos de rendimiento. El LTST-C930TGKT utiliza un sistema de clasificación tridimensional.

3.1 Clasificación por Voltaje Directo

Las unidades se clasifican según su voltaje directo (VF) a 20mA. Los códigos de clasificación (D7, D8, D9, D10) corresponden a rangos de voltaje específicos con una tolerancia de ±0.1V por rango. Por ejemplo, un LED del rango D8 tendrá un VF entre 3.00V y 3.20V. Esto permite a los diseñadores seleccionar LED con caídas de voltaje coincidentes para circuitos donde la regulación de corriente es crítica, especialmente cuando varios LED están conectados en paralelo.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa

Este es posiblemente el rango más crítico para la consistencia del brillo. Los rangos (V, W, X, Y) definen valores mínimos y máximos de intensidad luminosa, cada uno con una tolerancia de ±15%. Por ejemplo, un LED del rango 'W' tiene una intensidad entre 1120.0 mcd y 1800.0 mcd. Seleccionar LED del mismo rango de intensidad es esencial para aplicaciones que requieren brillo uniforme en múltiples indicadores.

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Esta clasificación garantiza la consistencia del color. Los rangos (AP, AQ, AR) definen intervalos para la longitud de onda dominante (λd) con una tolerancia ajustada de ±1 nm. Un LED del rango 'AQ', por ejemplo, tendrá una λd entre 525.0 nm y 530.0 nm. Usar LED del mismo rango de longitud de onda garantiza un tono de verde consistente en un producto.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien se hace referencia a gráficos específicos en la hoja de datos (Fig.1, Fig.6), sus implicaciones son estándar. Lacurva de Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directamostraría una relación casi lineal a corrientes bajas, tendiendo a sub-lineal a corrientes más altas debido a la caída de eficiencia y el calentamiento. Lacurva de Voltaje Directo vs. Corriente Directaexhibe una característica exponencial de encendido, estabilizándose en la región de operación. Lacurva de Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambientees crucial; típicamente muestra un coeficiente de temperatura negativo, lo que significa que la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esto refuerza la importancia de la gestión térmica y la reducción de corriente. Lacurva de Distribución Espectral(referenciada por λP y Δλ) mostraría una forma similar a una Gaussiana centrada alrededor de 530nm.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

El dispositivo se ajusta a una huella estándar de LED SMD. La hoja de datos incluye dibujos detallados de las dimensiones del encapsulado (todas en mm) con una tolerancia general de ±0.10mm. Las características mecánicas clave incluyen la geometría de la lente abovedada y la marca de identificación del cátodo. Se proporciona el diseño sugerido de las almohadillas de soldadura para garantizar un filete de soldadura confiable y una alineación adecuada durante el reflujo. La polaridad está claramente marcada en el dispositivo, típicamente con una muesca o un punto verde en el lado del cátodo, que debe observarse durante el ensamblaje para evitar conexión inversa.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfiles de Soldadura por Reflujo

La hoja de datos proporciona dos perfiles de reflujo por infrarrojos (IR) sugeridos: uno para procesos de soldadura estándar SnPb y otro para procesos sin plomo (Pb-free, p.ej., SnAgCu). Ambos perfiles enfatizan un calentamiento controlado, una zona de precalentamiento/estabilización suficiente para activar el fundente e igualar la temperatura de la placa, un tiempo definido por encima del líquido (TAL), una temperatura pico que no exceda los 260°C y un enfriamiento controlado. Seguir estos perfiles previene el choque térmico al encapsulado de epoxi y al dado semiconductor.

6.2 Almacenamiento y Manipulación

Los LED son dispositivos sensibles a la humedad. Si se retiran de su empaque original de barrera de humedad, deben soldarse por reflujo dentro de una semana. Para un almacenamiento más prolongado fuera de la bolsa original, deben almacenarse en un ambiente seco (p.ej., un contenedor sellado con desecante o un desecador de nitrógeno). Si se exponen a la humedad ambiente por más de una semana, se recomienda un secado a aproximadamente 60°C durante 24 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el \"efecto palomita\" durante el reflujo.

6.3 Limpieza

Solo deben usarse agentes de limpieza especificados. Se recomienda alcohol isopropílico (IPA) o alcohol etílico. El LED debe sumergirse a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Productos químicos agresivos o no especificados pueden dañar el material de la lente de epoxi, causando opacidad o agrietamiento.

7. Información de Empaquetado y Pedido

El empaquetado estándar es de 1500 piezas por carrete de 7 pulgadas de diámetro, con los componentes en cinta portadora embutida de 8mm de ancho. La cinta tiene una cinta de cubierta para sellar los bolsillos vacíos. Las cantidades mínimas de pedido para carretes restantes son de 500 piezas. El empaquetado cumple con los estándares ANSI/EIA-481-1-A. El número de parte LTST-C930TGKT sigue un esquema de codificación interno probable donde 'LTST' puede denotar la familia de productos, 'C930' la serie/encapsulado específico, 'TG' indicando el color (Verde) y tipo de lente, y 'KT' posiblemente denotando la clasificación u otra variante.

8. Recomendaciones de Diseño de Aplicación

8.1 Diseño del Circuito de Conducción

Consideración Crítica:Los LED son dispositivos controlados por corriente, no por voltaje. El método más confiable para operar un LED es con una fuente de corriente constante. En un circuito simple controlado por voltaje, una resistencia limitadora de corriente en serie esabsolutamente obligatoria. La hoja de datos recomienda enfáticamente usar una resistencia separada para cada LED cuando se conectan múltiples unidades en paralelo (Modelo de Circuito A). Se desaconseja usar una sola resistencia para múltiples LED en paralelo (Modelo de Circuito B) porque pequeñas variaciones en la característica de voltaje directo (VF) entre LED individuales causarán un desequilibrio significativo en el reparto de corriente, llevando a brillo desigual y posible sobreesfuerzo del LED con el VF más bajo.

8.2 Protección contra Descarga Electroestática (ESD)

El LED es susceptible a daños por descarga electrostática. Deben implementarse controles ESD adecuados en el entorno de manipulación y ensamblaje: usar pulseras y superficies de trabajo conectadas a tierra, emplear ionizadores para neutralizar cargas estáticas que pueden acumularse en la lente de plástico, y asegurar que todo el equipo esté correctamente conectado a tierra.

8.3 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja (76mW máx.), una disipación de calor efectiva a través de las almohadillas del PCB es importante para mantener el rendimiento y la longevidad del LED. La curva de reducción (0.25 mA/°C por encima de 50°C) debe aplicarse en diseños donde se espera que la temperatura ambiente alrededor del LED sea alta. Asegurar un área de cobre adecuada alrededor de las almohadillas de soldadura en el PCB ayuda a disipar el calor.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La diferenciación principal del LTST-C930TGKT radica en su combinación de una lente abovedada y tecnología InGaN para luz verde. En comparación con LED de lente plana, la lente abovedada proporciona una mayor intensidad luminosa axial y un ángulo de visión más controlado. En comparación con tecnologías más antiguas como el Fosfuro de Galio (GaP) para verde, el InGaN ofrece un brillo y eficiencia significativamente mayores. Su compatibilidad con procesos de reflujo sin plomo (Pb-free) lo hace adecuado para la fabricación de electrónica moderna y conforme a RoHS.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo alimentar este LED directamente desde una fuente de 5V?

R: No. Debes usar una resistencia limitadora de corriente en serie. Con un VF típico de 3.2V a 20mA, usando la Ley de Ohm (R = (Vfuente - Vf) / If), el valor de la resistencia sería (5V - 3.2V) / 0.02A = 90 Ohmios. Una resistencia estándar de 91 o 100 Ohmios sería apropiada, y su potencia nominal debe ser al menos I^2 * R = (0.02^2)*90 = 0.036W, por lo que una resistencia de 1/10W o 1/8W es suficiente.

P: ¿Por qué la intensidad luminosa se da como un rango (710-2000mcd)?

R: Esta es la dispersión general de la especificación. Las unidades de producción real se clasifican en rangos más estrechos (V, W, X, Y). Para un brillo consistente en su diseño, especifique el rango de intensidad requerido al realizar el pedido.

P: ¿Qué sucede si excedo la corriente directa máxima absoluta en CC de 20mA?

R: Operar por encima de 20mA de forma continua aumentará la temperatura de la unión más allá de los límites seguros, acelerando la depreciación del lumen (el LED se atenúa con el tiempo) y potencialmente causando una falla catastrófica. Siempre diseñe el circuito de conducción para limitar la corriente al valor nominal o inferior, especialmente a temperaturas ambientales elevadas.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseñar un panel de indicadores de estado con 10 LED verdes uniformemente brillantes.

1. Diseño del Circuito:Use una fuente de voltaje regulado (p.ej., 5V). Coloquediez resistencias limitadoras de corriente individuales, una en serie con cada LED. No comparta una resistencia entre múltiples LED.

2. Selección de Componentes:Pida todos los LED delmismo rango de Intensidad Luminosa(p.ej., todos del rango 'W') y delmismo rango de Longitud de Onda Dominante(p.ej., todos del rango 'AQ') para garantizar brillo y color uniformes. El rango de Voltaje Directo es menos crítico aquí ya que cada LED tiene su propia resistencia.

3. Diseño del PCB:Siga las dimensiones sugeridas de las almohadillas de soldadura de la hoja de datos. Incluya una pequeña conexión de alivio térmico a las almohadillas del cátodo/ánodo si están conectadas a grandes áreas de cobre, para facilitar la soldadura.

4. Ensamblaje:Siga el perfil de reflujo IR sin plomo recomendado. Asegúrese de que el área de ensamblaje tenga controles ESD.

5. Resultado:Un panel de indicadores confiable y de aspecto profesional con color y brillo consistentes en los 10 LED.

12. Introducción al Principio 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, liberan energía. En un diodo de silicio estándar, esta energía se libera principalmente como calor. En un semiconductor de banda prohibida directa como el InGaN, una porción significativa de esta energía de recombinación se libera como fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor. Las aleaciones de Nitruro de Galio e Indio (InGaN) permiten a los ingenieros ajustar esta banda prohibida para producir luz en las partes azul, verde y ultravioleta del espectro. La lente de epoxi abovedada que rodea el chip sirve para protegerlo y dar forma a la salida de luz, mejorando la eficiencia de extracción y definiendo el ángulo de visión.

13. Tendencias Tecnológicas

El campo de la tecnología LED, particularmente para la emisión verde, continúa evolucionando. Las tendencias clave incluyen:

- Mayor Eficiencia (Lúmenes por Vatio):La investigación continua en ciencia de materiales tiene como objetivo reducir la \"caída de eficiencia\" en los LED InGaN, especialmente para longitudes de onda verdes, que históricamente han sido menos eficientes que las azules o rojas.

- Consistencia de Color y Clasificación:Los avances en el crecimiento epitaxial y el control de fabricación están llevando a distribuciones de parámetros intrínsecos más estrechas, reduciendo la dispersión dentro de los rangos y la necesidad de una clasificación extensiva.

- Miniaturización:La búsqueda de electrónica más pequeña y densa continúa impulsando LED en huellas de encapsulado aún más pequeñas mientras se mantiene o mejora la salida de luz.

- Fiabilidad y Vida Útil:Las mejoras en los materiales del encapsulado, métodos de unión del dado y tecnología de fósforo (para LED blancos) están extendiendo la vida útil operativa y el rendimiento bajo condiciones ambientales adversas.