Hoja de Datos del LED SMD LTST-C191TGKT-2A - Lente Transparente - InGaN Verde - Altura 0.55mm - 10mA DC - 38mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de una lámpara LED miniatura de montaje superficial, diseñada para el montaje automatizado en placas de circuito impreso y aplicaciones donde el espacio es una limitación crítica. El dispositivo es un LED extra delgado y ultrabrillante que utiliza un semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) para producir luz verde. Su factor de forma compacto y su compatibilidad con los procesos de fabricación modernos lo convierten en un componente versátil para una amplia gama de equipos electrónicos.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de este LED incluyen su perfil excepcionalmente bajo de 0.55mm, lo que permite su integración en dispositivos ultradelgados. Proporciona una alta intensidad luminosa gracias a su chip de InGaN. El componente es totalmente conforme con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas). Se suministra en cinta de 8mm enrollada en carretes de 7 pulgadas, conforme a los estándares EIA, haciéndolo totalmente compatible con equipos automáticos de pick-and-place de alta velocidad. Además, está diseñado para soportar procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), estándar en las líneas de montaje de tecnología de montaje superficial (SMT).

Las aplicaciones objetivo son amplias, abarcando equipos de telecomunicaciones, dispositivos de automatización de oficinas, electrodomésticos y equipos industriales. Los casos de uso específicos incluyen retroiluminación para teclados y teclados, luces indicadoras de estado, micro-pantallas y diversas aplicaciones luminarias de señalización o símbolos.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de las características eléctricas, ópticas y térmicas definidas en la hoja de datos. Comprender estos parámetros es crucial para un diseño de circuito confiable y para garantizar el rendimiento a largo plazo.

2.1 Límites Absolutos Máximos

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

• Disipación de Potencia (Pd):38 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 sobrecalentamiento y degradación acelerada.
• Corriente Directa en CC (IF):10 mA. La corriente directa continua máxima que se puede aplicar.
• Corriente Directa Pico:40 mA. Esto solo es permisible bajo condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1ms. Permite momentos breves de mayor brillo sin daño térmico.
• Rango de Temperatura de Operación:-20°C a +80°C. El rango de temperatura ambiente dentro del cual se especifica que el LED funciona correctamente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-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 de temperatura pico y tiempo que el LED puede soportar durante la soldadura por reflujo, crítico para los procesos de ensamblaje sin plomo.

2.2 Características Electro-Ópticas a Ta=25°C

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos en condiciones de prueba estándar. Los diseñadores deben usar estos valores para los cálculos del circuito.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde 11.2 mcd (mínimo) hasta 112.0 mcd (máximo) a una corriente directa (IF) de 2 mA. El amplio rango se gestiona mediante un sistema de clasificación (ver Sección 3). Este parámetro mide el brillo percibido por el ojo humano.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):130 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor medido en el eje. Un ángulo de 130 grados indica un patrón de visión amplio, adecuado para aplicaciones donde la luz necesita ser vista desde varios ángulos.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λP):530 nm. Esta es la longitud de onda a la cual la salida espectral del LED es más fuerte.
• Longitud de Onda Dominante (λd):525.0 nm a 545.0 nm (a IF=2mA). Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que define el color (verde). Se deriva del diagrama de cromaticidad CIE y difiere de la longitud de onda pico.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):35 nm. Esto indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida, medido como el ancho a la mitad de la intensidad máxima.
• Tensión Directa (VF):2.30 V a 3.30 V (a IF=2 mA). La caída de tensión a través del LED cuando conduce corriente. Este rango también está sujeto a clasificación.
• Corriente Inversa (IR):10 μA (máximo) a una Tensión Inversa (VR) de 5V. El dispositivo no está diseñado para operación inversa; esta prueba es solo para verificación de calidad. Se debe evitar aplicar tensión inversa en el circuito, típicamente asegurando la polaridad correcta o usando circuitos de protección.

2.3 Consideraciones Térmicas

Aunque no se grafica explícitamente, la gestión térmica se infiere de la clasificación de disipación de potencia y el rango de temperatura de operación. La baja clasificación de Pd de 38mW enfatiza que este es un dispositivo de baja potencia. Sin embargo, en diseños de alta densidad o espacios cerrados, se recomienda garantizar un alivio térmico adecuado a través de los pads de la PCB para mantener la temperatura de unión dentro de límites seguros, preservando la salida luminosa y la vida útil.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar un color y brillo consistentes en la producción, los LED se clasifican en grupos (bins) según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar un grado de rendimiento específico para su aplicación.

3.1 Clasificación por Tensión Directa (Vf)

Los LED se categorizan por su caída de tensión directa a 2 mA. Los bins van desde D4 (2.30V - 2.50V) hasta D8 (3.10V - 3.30V), con una tolerancia de ±0.1V por bin. Seleccionar un bin de Vf ajustado puede ayudar a garantizar un brillo uniforme cuando múltiples LED se alimentan en paralelo desde una fuente de tensión constante.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (Iv)

Esta clasificación controla la salida de brillo. Los bins van desde L (11.2 - 18.0 mcd) hasta Q (71.0 - 112.0 mcd), medidos a 2 mA, con una tolerancia de ±15% por bin. Las aplicaciones que requieren niveles de brillo específicos, como indicadores con clases de luminosidad definidas, especificarán un bin de Iv.

3.3 Clasificación por Tono (Longitud de Onda Dominante)

Esto garantiza la consistencia del color. Los bins de longitud de onda dominante para este LED verde son: AQ (525.0 - 530.0 nm), AR (530.0 - 535.0 nm), AS (535.0 - 540.0 nm) y AT (540.0 - 545.0 nm), con una tolerancia de ±1nm. Para aplicaciones donde la coincidencia de color precisa es crítica (por ejemplo, pantallas multicolor o señales de tráfico), especificar un bin de tono estrecho es esencial.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas de rendimiento típicas. Aunque los gráficos específicos no se reproducen en el texto proporcionado, sus interpretaciones estándar son cruciales para el diseño.

4.1 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V)

Esta curva muestra la relación no lineal entre la corriente que fluye a través del LED y la tensión a través de él. Es de naturaleza exponencial. El valor típico de VF dado (por ejemplo, ~2.8V a 2mA) es un punto en esta curva. Los diseñadores usan esta curva para determinar el valor necesario de la resistencia limitadora de corriente para una tensión de alimentación dada. Alimentar el LED con una fuente de corriente constante generalmente es preferible a una tensión constante con una resistencia en serie, ya que proporciona un brillo más estable y una mejor tolerancia a las variaciones de Vf.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

Este gráfico típicamente muestra que la intensidad luminosa aumenta con la corriente directa, pero no de forma lineal. A corrientes más altas, la eficiencia puede disminuir debido al aumento de la generación de calor. La corriente continua nominal de 10mA representa un punto donde se logra un buen equilibrio entre brillo y fiabilidad. Operar cerca de la corriente máxima absoluta reducirá la vida útil.

4.3 Distribución Espectral

El gráfico de salida espectral mostraría la intensidad versus la longitud de onda, centrada alrededor del pico de 530nm con el ancho medio de 35nm. Esta información es vital para aplicaciones sensibles a longitudes de onda específicas, como sensores ópticos o sistemas con filtros de color.

4.4 Dependencia de la Temperatura

Aunque no se detalla explícitamente, el rendimiento del LED es sensible a la temperatura. Típicamente, la tensión directa disminuye al aumentar la temperatura (coeficiente de temperatura negativo), mientras que la salida luminosa también disminuye. Para aplicaciones de precisión, estos efectos deben considerarse, especialmente si el LED opera en un entorno térmico variable.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado y Polaridad

El LED tiene un perfil extra delgado con una altura de 0.55mm. Las dimensiones del encapsulado se proporcionan en la hoja de datos con una tolerancia estándar de ±0.1mm. La lente es transparente. El cátodo se identifica típicamente por una marca en el encapsulado, como una muesca, un punto verde o una esquina cortada. La identificación correcta de la polaridad es obligatoria durante el montaje para prevenir daños por polarización inversa.

5.2 Diseño Recomendado de Pads en PCB

Se proporciona una recomendación de patrón de soldadura (huella) para garantizar una soldadura confiable y estabilidad mecánica. Adherirse a este diseño es crítico para lograr filetes de soldadura adecuados, gestionar la disipación térmica y prevenir el efecto "tombstoning" (donde un extremo del componente se levanta durante el reflujo). El diseño del pad también ayuda a alinear el componente durante la colocación automática.

6. Guía de Soldadura, Montaje y Manipulación

6.1 Directrices del Proceso de Soldadura

El LED es compatible con la soldadura por reflujo infrarrojo. Se proporciona un perfil sugerido para procesos sin plomo, con parámetros clave:

• Precalentamiento:150-200°C.
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos para calentar gradualmente la placa y los componentes.
• Temperatura Pico:Máximo 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquido (en el pico):Máximo 10 segundos. El perfil debe cumplir con los estándares JEDEC para garantizar la fiabilidad.

La soldadura manual con cautín es posible pero debe controlarse: temperatura ≤300°C y tiempo ≤3 segundos para una sola operación. El calor excesivo de un cautín puede dañar fácilmente el LED o su lente de epoxi.

6.2 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, solo deben usarse disolventes especificados. La hoja de datos recomienda la inmersión en alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Productos químicos no especificados o agresivos pueden dañar el material del encapsulado o la lente óptica.

6.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LED son sensibles a la humedad. Cuando la bolsa hermética a prueba de humedad (con desecante) no está abierta, deben almacenarse a ≤30°C y ≤90% de Humedad Relativa (HR) y usarse dentro de un año. Una vez abierto el embalaje original, el ambiente de almacenamiento no debe exceder 30°C / 60% HR. Los componentes retirados de su embalaje original deben someterse a reflujo IR dentro de las 672 horas (28 días, nivel MSL2a). Si se almacenan más tiempo fuera de la bolsa original, deben secarse a aproximadamente 60°C durante al menos 20 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).

6.4 Precauciones contra Descargas Electroestáticas (ESD)

Este LED es susceptible a daños por descargas electrostáticas (ESD) y sobretensiones eléctricas. Se recomienda manipular el dispositivo usando una pulsera antiestática conectada a tierra o guantes antiestáticos. Todo el equipo de manipulación, estaciones de trabajo y maquinaria debe estar correctamente conectado a tierra para prevenir la acumulación de estática.

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 superior, enrollada en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. La cantidad estándar por carrete es de 5,000 piezas. El ancho de la cinta es de 8mm. El embalaje cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481. Existen pautas para las cantidades mínimas de embalaje para remanentes y el número máximo de componentes faltantes consecutivos en la cinta.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El método de accionamiento más común es una resistencia limitadora de corriente en serie. El valor de la resistencia (R) se calcula como: R = (V_alimentación - VF_LED) / I_deseada. Por ejemplo, con una alimentación de 5V, un VF típico de 2.8V y una corriente deseada de 5mA: R = (5 - 2.8) / 0.005 = 440 Ohmios. Una resistencia estándar de 470 Ohmios sería adecuada. Para una mejor estabilidad del brillo frente a variaciones de temperatura y tensión de alimentación, se recomienda una fuente de corriente constante simple usando un transistor o un CI controlador de LED dedicado, especialmente para múltiples LED o aplicaciones de brillo crítico.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Accionamiento de Corriente:Siempre alimente con una corriente controlada, no con una tensión fija directamente. Use los Límites Absolutos Máximos como límites, no como objetivos.
• Gestión Térmica:Asegúrese de que el diseño de la PCB proporcione un área de cobre adecuada para que los pads del LED actúen como disipador de calor, especialmente si opera cerca de la corriente máxima.
• Diseño Óptico:El amplio ángulo de visión de 130 grados proporciona una buena visibilidad fuera del eje. Para luz enfocada, pueden requerirse lentes externas o guías de luz.
• Protección contra Tensión Inversa:Si existe alguna posibilidad de que se aplique tensión inversa (por ejemplo, en circuitos de CA o con cargas inductivas), es necesario un diodo de protección en paralelo con el LED (cátodo a ánodo).

8.3 Limitaciones de Aplicación

La hoja de datos incluye una advertencia de que estos LED están destinados para equipos electrónicos ordinarios. Para aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional donde un fallo podría poner en peligro la vida o la salud (aviación, dispositivos médicos, sistemas de seguridad críticos), se requiere consultar con el fabricante antes del diseño. Esta es una exención de responsabilidad estándar para componentes de grado comercial.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como los LED verdes basados en AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio), este LED verde basado en InGaN típicamente ofrece una mayor eficiencia luminosa y una mejor estabilidad de rendimiento. La altura de 0.55mm es un diferenciador clave en el mercado, permitiendo diseños más delgados que los que usan LED de altura estándar de 0.6mm o 0.8mm. Su compatibilidad con el reflujo IR estándar y el embalaje en cinta y carrete lo alinea con el ensamblaje SMT convencional y rentable, a diferencia de algunos LED de nicho que pueden requerir manipulación especial.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

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

La Longitud de Onda Pico (λP) es la longitud de onda física donde el LED emite la mayor potencia óptica. La Longitud de Onda Dominante (λd) es un valor calculado basado en la percepción del color humano (gráfico CIE) que mejor representa el color que vemos. Para un LED verde monocromático, a menudo están cerca pero no son idénticas.

10.2 ¿Puedo alimentar este LED a 20mA para mayor brillo?

No. El Límite Absoluto Máximo para la corriente directa en CC es de 10 mA. Operar a 20mA excedería este límite, lo que llevaría a un calor excesivo, decaimiento luminoso rápido y una posible falla catastrófica. Para un mayor brillo, seleccione un LED de los bins de Iv más altos (por ejemplo, bin Q) o elija un producto clasificado para una corriente mayor.

10.3 ¿Por qué es importante la clasificación (binning)?

Las variaciones de fabricación causan diferencias en Vf, Iv y color entre LED individuales. La clasificación los ordena en grupos con parámetros estrictamente controlados. Para un producto que usa múltiples LED (como una matriz de retroiluminación), usar LED del mismo bin garantiza un brillo y color uniformes, lo cual es crítico para la calidad estética y funcional.

10.4 ¿Cómo interpreto la especificación "Condición de Soldadura por Infrarrojos"?

Esto significa que el LED puede sobrevivir a un perfil de soldadura por reflujo donde la temperatura del cuerpo del componente alcanza un pico de 260°C durante hasta 10 segundos. Este es un requisito estándar para las pastas de soldadura sin plomo, que tienen puntos de fusión más altos que la soldadura tradicional de estaño-plomo.

11. Ejemplos Prácticos de Diseño y Uso

11.1 Retroiluminación de Teclado en Dispositivos Móviles

En el teclado de un teléfono móvil, a menudo se colocan múltiples LED debajo de un panel guía de luz. Usar LED del mismo bin de Iv y Tono (por ejemplo, bin N para intensidad, bin AR para color) garantiza que cada tecla se ilumine uniformemente con el mismo tono de color. La altura de 0.55mm es crucial aquí para caber dentro del chasis ultradelgado. Se accionarían en paralelo con resistencias en serie individuales o mediante un CI controlador de retroiluminación dedicado que proporcione corriente constante.

11.2 Indicador de Estado en un Router de Red

Un solo LED puede usarse para indicar encendido, actividad de red o estado de error. El amplio ángulo de visión de 130 grados permite ver el estado desde casi cualquier dirección en una habitación. Un circuito simple con un pin GPIO de un microcontrolador, una resistencia en serie (por ejemplo, 330 Ohmios para 5mA desde una alimentación de 3.3V) y el LED es suficiente. El software puede controlar patrones de parpadeo.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este LED es un dispositivo fotónico semiconductor. Se basa en una heteroestructura de InGaN. Cuando se aplica una tensión directa, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa del semiconductor. Se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación de InGaN determina la energía del bandgap, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, verde. La lente de epoxi transparente encapsula el chip, proporciona protección mecánica y da forma al patrón de salida de luz.

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de materiales de InGaN fue un avance para lograr LED verdes y azules de alta eficiencia, permitiendo LED blancos (mediante conversión de fósforo) y pantallas a todo color. Las tendencias actuales en LED SMD continúan hacia una mayor eficacia (más salida de luz por vatio), una menor resistencia térmica para un mejor manejo de potencia y tamaños de encapsulado aún más pequeños. También hay un enfoque en mejorar la reproducción cromática y la consistencia para aplicaciones de iluminación. La búsqueda de la miniaturización en la electrónica de consumo impulsa los encapsulados hacia alturas más delgadas y huellas más pequeñas, como lo ejemplifica este componente de 0.55mm.