Hoja de Datos del LED SMD LTST-C990TGKT - Verde Ultrabrillante - 20mA - 76mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas de un LED de alto rendimiento para montaje superficial. Diseñado para procesos de ensamblaje automatizado, este componente es adecuado para una amplia gama de aplicaciones electrónicas con espacio limitado que requieren una iluminación indicadora brillante y fiable.

1.1 Características y Ventajas Clave

El LED ofrece varias ventajas clave para la fabricación electrónica moderna:

• Cumplimiento de normativas medioambientales (RoHS).
• Utiliza un chip semiconductor InGaN (Nitruro de Galio e Indio) Ultra Brillante, conocido por su alta eficiencia y brillo en el espectro verde.
• Presenta un diseño de lente en forma de domo que generalmente proporciona un ángulo de visión más amplio y una mejor extracción de luz en comparación con las lentes planas.
• Empaquetado en cinta de 8 mm montada en carretes estándar de 7 pulgadas de diámetro, compatible con equipos automáticos de pick-and-place de alta velocidad.
• Diseñado para ser compatible con los niveles de excitación estándar de circuitos integrados (I.C.).
• Resiste procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), lo que lo hace adecuado para líneas de ensamblaje estándar de Tecnología de Montaje Superficial (SMT) junto con otros componentes.

1.2 Aplicaciones y Mercados Objetivo

Este LED está diseñado para ser versátil en múltiples sectores:

• Equipos de Telecomunicaciones y Oficina:Indicadores de estado en routers, módems, teléfonos e impresoras.
• Electrónica de Consumo:Retroiluminación para teclados, pantallas micro en dispositivos portátiles.
• Electrodomésticos y Equipos Industriales:Indicadores de encendido, modo o fallo.
• Señalización General:Iluminación interior a pequeña escala de señales y símbolos.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Todos los parámetros se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C, salvo que se indique lo contrario. Comprender estos valores es crítico para un diseño de circuito fiable.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos son los límites de estrés que no deben superarse bajo ninguna condición, ni siquiera momentáneamente. Operar más allá de estos límites puede causar daños permanentes.

• Disipación de Potencia (Pd):76 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el dispositivo puede disipar en forma de calor.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100 mA. Permisible solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). No para operación continua en CC.
• Corriente Directa en CC (I_F):20 mA. La corriente de operación continua recomendada para un brillo estándar y una larga vida útil.
• Rango de Temperatura de Operación:-20°C a +80°C. El rango de temperatura ambiente en el que se garantiza el funcionamiento del dispositivo.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-30°C a +100°C.
• Condición de Soldadura por Infrarrojos:Resiste una temperatura máxima de 260°C durante 10 segundos, cumpliendo con los requisitos de procesos sin plomo (Pb-free).

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos en condiciones normales de operación (I_F= 20mA).

• Intensidad Luminosa (I_V):2240 - 4500 mcd (milicandelas). Esta es el brillo percibido por el ojo humano, medido con un filtro que coincide con la curva de respuesta fotópica CIE. El amplio rango indica que se utiliza un sistema de clasificación (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):75 grados. Definido como el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor en el eje (0°). La lente en domo contribuye a este ángulo de visión relativamente amplio.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_P):518 nm (típico). La longitud de onda a la que la potencia espectral de salida es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):515 - 535 nm. Esta es la longitud de onda única que mejor representa el color percibido (verde) del LED, derivada del diagrama de cromaticidad CIE.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):35 nm (típico). El ancho de banda de la luz emitida medido a la mitad de la intensidad máxima, indicando la pureza espectral.
• Tensión Directa (V_F):1.9 - 3.4 V. La caída de tensión a través del LED cuando se excita a 20mA. Este rango también está sujeto a clasificación.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (máx.) a V_R= 5V. El dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa; este parámetro es solo para fines de prueba.

2.3 Consideraciones Térmicas

Aunque no se muestra explícitamente en los datos proporcionados, la gestión térmica está implícita en las especificaciones. Exceder la temperatura máxima de unión, influenciada por la corriente directa, la temperatura ambiente y el diseño térmico del PCB, reducirá la salida luminosa y la vida útil. La clasificación de disipación de 76mW y la temperatura máxima de operación de 80°C son restricciones clave de diseño térmico.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican (binned) en función de parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan necesidades específicas de aplicación en cuanto a color, brillo y tensión directa.

3.1 Clasificación por Tensión Directa (V_F)

Las clasificaciones aseguran que los LED en un circuito tengan caídas de tensión similares, promoviendo un reparto uniforme de corriente cuando se conectan en paralelo. La tolerancia por clasificación es de ±0.1V.

• G2:1.9V - 2.2V
• G3:2.2V - 2.5V
• G4:2.5V - 2.8V
• G5:2.8V - 3.1V
• G6:3.1V - 3.4V

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (I_V)

Las clasificaciones agrupan los LED por salida de brillo. La tolerancia por clasificación es de ±15%.

• X2:2240 mcd - 2800 mcd
• Y1:2800 mcd - 3550 mcd
• Y2:3550 mcd - 4500 mcd

3.3 Clasificación por Tono / Longitud de Onda Dominante (λ_d)

Esta clasificación asegura la consistencia del color. Un cambio de solo unos nanómetros puede ser perceptible. La tolerancia por clasificación es de ±1nm.

• AN:515 nm - 520 nm
• AP:520 nm - 525 nm
• AQ:525 nm - 530 nm
• AR:530 nm - 535 nm

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque se hace referencia a datos gráficos específicos, las curvas típicas para estos LED proporcionan información esencial para el diseño.

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

La característica I-V es exponencial. Un pequeño aumento en la tensión más allá de la V_Fnominal provoca un gran aumento en la corriente. Por lo tanto, es obligatorio excitar un LED con una fuente de corriente constante (o una fuente de tensión con una resistencia limitadora en serie) para evitar la fuga térmica y su destrucción.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La intensidad luminosa es aproximadamente proporcional a la corriente directa hasta cierto punto. Sin embargo, la eficiencia (lúmenes por vatio) a menudo alcanza su punto máximo a una corriente inferior a la clasificación máxima, y una corriente excesiva conduce a un aumento del calor y a una depreciación acelerada de los lúmenes.

4.3 Dependencia de la Temperatura

El rendimiento del LED es sensible a la temperatura. A medida que aumenta la temperatura de unión:

• Tensión Directa (V_F):Disminuye ligeramente (coeficiente de temperatura negativo).
• Intensidad Luminosa (I_V):Disminuye. La salida puede caer significativamente a medida que la temperatura se acerca al límite máximo de operación.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Puede desplazarse ligeramente, afectando potencialmente al color percibido, especialmente en aplicaciones con clasificaciones ajustadas.

4.4 Distribución Espectral

La luz emitida no es monocromática, sino que tiene una distribución similar a una Gaussiana centrada alrededor de la longitud de onda de pico (518 nm). El ancho medio espectral (35 nm) define la dispersión de esta distribución. Un ancho medio más estrecho indica un color más saturado y puro.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Dispositivo y Polaridad

El LED se ajusta a una huella de paquete estándar EIA. Notas dimensionales clave:

• Todas las dimensiones están en milímetros.
• La tolerancia estándar es de ±0.1 mm, salvo que se especifique lo contrario.
• El paquete presenta una lente en forma de domo, transparente al agua.
• La polaridad se indica mediante una marca de cátodo (típicamente una muesca, un punto verde o una esquina cortada en el paquete). La orientación correcta es crucial para su funcionamiento.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Montaje en PCB

Se proporciona un patrón de soldadura sugerido (diseño de pad de cobre) para garantizar una soldadura adecuada, estabilidad mecánica y, potencialmente, ayudar en la disipación de calor. Seguir esta recomendación ayuda a lograr filetes de soldadura fiables y evita el efecto "tombstoning" durante el reflujo.

5.3 Especificaciones de Empaquetado en Cinta y Carrete

El dispositivo se suministra en cinta portadora estampada estándar de la industria.

• Ancho de Cinta:8 mm.
• Diámetro del Carrete:7 pulgadas.
• Cantidad por Carrete:3000 unidades.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):500 unidades para cantidades restantes.
• El empaquetado incluye una cinta de cubierta superior para sellar los bolsillos de los componentes y sigue las especificaciones ANSI/EIA-481 para compatibilidad con equipos automatizados.

6. Guías de Soldadura, Ensamblaje y Manipulación

6.1 Proceso de Soldadura por Reflujo IR

El dispositivo está cualificado para procesos de soldadura sin plomo (Pb-free). Un perfil de reflujo sugerido es crítico:

• Precalentamiento:150°C a 200°C.
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos para permitir un calentamiento uniforme y la evaporación de disolventes.
• Temperatura Máxima:Máximo 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquido (en el pico):Máximo 10 segundos. El dispositivo puede soportar este perfil un máximo de dos veces.

Nota Importante:El perfil óptimo depende del ensamblaje específico del PCB (espesor de la placa, densidad de componentes, pasta de soldar). Los valores proporcionados son guías; se recomienda la caracterización del proceso para la aplicación específica.

6.2 Soldadura Manual (Si es Necesaria)

Si es necesario un re-trabajo manual:

• Temperatura del Soldador:Máximo 300°C.
• Tiempo de Soldadura:Máximo 3 segundos por pad.
• Aplique calor al pad del PCB, no directamente al cuerpo del LED, para minimizar el estrés térmico en el componente.

6.3 Limpieza

La limpieza de residuos de flux post-soldadura debe usar disolventes compatibles:

• Use solo limpiadores a base de alcohol como alcohol etílico o alcohol isopropílico (IPA).
• El tiempo de inmersión debe ser inferior a un minuto a temperatura normal.
• Evite limpiadores químicos no especificados que puedan dañar la lente epoxi o el paquete.

6.4 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

El almacenamiento adecuado es esencial para prevenir la absorción de humedad, que puede causar "popcorning" (agrietamiento del paquete) durante el reflujo.

• Paquete Sellado (Original):Almacene a ≤30°C y ≤90% HR. Use dentro de un año.
• Paquete Abierto:Almacene a ≤30°C y ≤60% HR. Para componentes extraídos de bolsas a prueba de humedad, se recomienda completar el reflujo IR dentro de una semana (Nivel de Sensibilidad a la Humedad 3, MSL 3).
• Almacenamiento Prolongado (Fuera de la Bolsa):Almacene en un recipiente sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno.
• Re-horneado:Si se almacena fuera del empaquetado original por más de una semana, hornee a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida.

6.5 Precauciones contra Descargas Electroestáticas (ESD)

Los LED son sensibles a las descargas electrostáticas. Siempre:

• Use una pulsera antiestática conectada a tierra o guantes antiestáticos al manipularlos.
• Asegúrese de que todas las estaciones de trabajo, equipos y herramientas estén correctamente conectadas a tierra.
• Use espuma conductora o bandejas para el almacenamiento y transporte de dispositivos sueltos.

7. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

7.1 Diseño del Circuito de Excitación

Excitación por Corriente Constante:El método preferido. Use un CI controlador de LED dedicado o un circuito limitador de corriente simple (fuente de tensión + resistencia en serie). El valor de la resistencia se calcula como: R = (V_fuente- V_F) / I_F. Use la V_Fmáxima de la clasificación o la hoja de datos para garantizar que la corriente nunca exceda los 20mA en las peores condiciones.

Regulación por PWM:Para el control de brillo, la Modulación por Ancho de Pulso (PWM) es muy efectiva. Conmuta el LED a corriente completa (ej., 20mA) a alta frecuencia (típicamente >100Hz) y varía el ciclo de trabajo. Este método mantiene mejor la consistencia del color que la regulación analógica (reducción de corriente).

7.2 Gestión Térmica en el PCB

Para mantener el rendimiento y la longevidad:

• Use el diseño de pads de PCB recomendado, que puede incluir conexiones de alivio térmico.
• Incorpore un área de cobre adecuada alrededor de los pads del LED para actuar como disipador de calor.
• Evite colocar el LED cerca de otras fuentes de calor significativas en la placa.
• Asegure una ventilación adecuada en la carcasa del producto final.

7.3 Integración Óptica

El ángulo de visión de 75 grados lo hace adecuado para la visualización directa. Para aplicaciones de guías de luz o difusión, el ángulo amplio ayuda a acoplar la luz en la guía. La lente transparente al agua es óptima para una salida sin color; para una apariencia coloreada, normalmente se usa un difusor o filtro de color externo.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Los diferenciadores clave de este componente en su clase incluyen:

• Chip InGaN Ultrabrillante:Ofrece una mayor eficiencia luminosa en comparación con tecnologías más antiguas como AlGaInP para el verde, lo que resulta en un mayor brillo con la misma corriente de excitación.
• Ángulo de Visión Amplio (75°):Proporciona una buena visibilidad fuera del eje, beneficiosa para indicadores de estado que pueden verse desde varios ángulos.
• Clasificación Integral:La clasificación de tres parámetros (V_F, I_V, λ_d) permite una selección precisa para aplicaciones que exigen uniformidad en brillo, color y comportamiento eléctrico.
• Robusta Compatibilidad con Reflujo:Resiste una temperatura máxima de 260°C, lo que lo hace totalmente compatible con los procesos modernos de ensamblaje SMT sin plomo y de alta temperatura.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Puedo excitar este LED a 30mA para obtener más brillo?

R: No. El Valor Máximo Absoluto para la corriente directa en CC es 20mA. Exceder este valor aumenta la temperatura de unión, lo que lleva a una rápida depreciación de los lúmenes, cambio de color y posible fallo catastrófico. Opere siempre a o por debajo de la corriente continua recomendada.

P2: ¿Por qué mi LED es más tenue de lo esperado cuando aplico 2.5V?

R: Los LED son dispositivos excitados por corriente, no por tensión. La tensión directa (V_F) tiene un rango (1.9V-3.4V). Aplicar un voltaje fijo de 2.5V puede sub-excitar un LED con una clasificación V_Falta (ej., G5/G6) o sobre-excitar un LED con una clasificación V_Fbaja (ej., G2). Use siempre una resistencia en serie o un controlador de corriente constante para fijar la corriente a 20mA independientemente de la V_F variation.

P3: ¿Puedo usar este LED para aplicaciones exteriores?

R: El rango de temperatura de operación especificado es de -20°C a +80°C. Aunque puede funcionar en algunos entornos exteriores, no se recomienda la exposición prolongada a radiación UV, humedad y temperaturas extremas más allá de la clasificación sin medidas de protección adicionales (recubrimiento conformado, carcasas selladas). La hoja de datos especifica aplicaciones para equipos electrónicos ordinarios; consulte al fabricante para aplicaciones de alta fiabilidad.

P4: ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda de Pico y Longitud de Onda Dominante?

R: La Longitud de Onda de Pico (λ_P) es la longitud de onda física donde la potencia espectral de salida es más alta. La Longitud de Onda Dominante (λ_d) es un valor calculado que representa el color percibido por el ojo humano en el gráfico CIE. λ_des más relevante para la especificación del color en aplicaciones visuales.

10. Principios de Operación y Tendencias Tecnológicas

10.1 Principio Básico de Operación

Este LED es un dispositivo fotónico semiconductor. Cuando se aplica una tensión de polarización directa que excede su energía de banda prohibida, los electrones y huecos se recombinan en la región activa del chip InGaN. Esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica del material semiconductor Nitruro de Galio e Indio (InGaN) determina la energía de 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

El uso de la tecnología InGaN para LED verdes representa una tendencia significativa hacia una mayor eficiencia y brillo en todo el espectro visible. Los desarrollos continuos en ciencia de materiales y diseño de chips continúan ampliando los límites de la eficacia luminosa (lúmenes por vatio), permitiendo pantallas más brillantes e iluminación indicadora más eficiente energéticamente. Además, los avances en empaquetado buscan mejorar la gestión térmica, la uniformidad del color y la fiabilidad en condiciones de operación adversas. El movimiento hacia tolerancias de clasificación más ajustadas e interfaces de LED digitales (direccionables) también son tendencias notables en la industria.