Hoja de Datos del LED SMD LTST-B680QEKT - AlInGaP Rojo - 120mW - 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas para un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD). Este componente está diseñado para procesos de ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB) y es adecuado para aplicaciones donde el espacio es una restricción crítica. El LED utiliza un material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para producir luz roja, ofreciendo un equilibrio entre rendimiento y fiabilidad para diseños electrónicos modernos.

1.1 Características y Ventajas Principales

El LED está diseñado para cumplir con varios estándares y requisitos clave de la industria, proporcionando ventajas distintivas para diseñadores y fabricantes.

• Cumplimiento Ambiental:El dispositivo cumple con la directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS).
• Compatibilidad de Fabricación:Se suministra en cinta estándar de la industria de 8 mm en carretes de 7 pulgadas, haciéndolo totalmente compatible con equipos de ensamblaje automatizado pick-and-place de alta velocidad.
• Compatibilidad de Proceso:El encapsulado está diseñado para soportar los procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) comúnmente utilizados en líneas de ensamblaje de tecnología de montaje superficial (SMT).
• Fiabilidad:El componente se somete a pruebas de preacondicionamiento aceleradas al Nivel de Sensibilidad a la Humedad 3 de JEDEC, lo que indica una construcción robusta del paquete adecuada para las condiciones típicas de manejo y almacenamiento antes de la soldadura.
• Interfaz Eléctrica:Es compatible con circuitos integrados (I.C.), permitiendo una integración directa en circuitos de control digital.

1.2 Aplicaciones y Mercados Objetivo

Debido a su tamaño compacto, fiabilidad y características de rendimiento, este LED está dirigido a un amplio espectro de equipos electrónicos. Las principales áreas de aplicación incluyen:

• Equipos de Telecomunicaciones:Indicadores de estado en routers, módems y conmutadores de red.
• Automatización de Oficina:Luces indicadoras en impresoras, escáneres y dispositivos multifunción.
• Electrónica de Consumo:Iluminación de fondo para paneles frontales, indicadores de estado de alimentación y símbolos funcionales en electrodomésticos y equipos de audio/vídeo.
• Equipos Industriales:Paneles de estado de máquina, indicación de fallos y retroalimentación operativa.
• Uso General:Cualquier aplicación que requiera un indicador de estado rojo compacto, brillante y fiable o una luminaria simbólica.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis detallado y objetivo de las especificaciones eléctricas, ópticas y térmicas del LED. Comprender estos parámetros es crucial para un diseño de circuito adecuado y para garantizar el rendimiento a largo plazo.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los Límites Absolutos Máximos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estas no son condiciones de funcionamiento normal.

• Disipación de Potencia (Pd):120 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el dispositivo puede disipar como calor sin dañarse. Superar este límite arriesga un sobrecalentamiento de la unión semiconductor.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):80 mA. Esta es la corriente directa instantánea máxima permitida, típicamente especificada bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para evitar un calentamiento excesivo.
• Corriente Directa Continua (I_F):50 mA. Esta es la corriente continua máxima que se puede aplicar de forma continua bajo condiciones de temperatura ambiente especificadas.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Aplicar un voltaje inverso mayor que este valor puede causar ruptura y fallo catastrófico de la unión del LED. La hoja de datos señala explícitamente que el dispositivo no está diseñado para operación inversa.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-40°C a +100°C. Esto define los límites de temperatura ambiental tanto para la operación activa como para el almacenamiento inactivo, asegurando la integridad material del paquete y el chip.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C, I_F=20mA) y definen el rendimiento del dispositivo.

• Intensidad Luminosa (I_V):450 - 1120 mcd (mililumen). Esta es el brillo percibido del LED medido por un sensor filtrado para coincidir con la respuesta fotópica del ojo humano. El amplio rango se gestiona mediante un sistema de clasificación por lotes (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120 grados (típico). Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor máximo (en el eje). Un ángulo de 120° indica un patrón de emisión amplio y difuso, adecuado para indicadores de estado.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):631 nm (típico). Esta es la longitud de onda a la que la potencia espectral de salida es más alta. Es una propiedad física del material AlInGaP.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):624 nm (típico). Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que mejor coincide con el color del LED. Se deriva de las coordenadas de cromaticidad CIE. La tolerancia es de +/- 1nm.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):15 nm (típico). Esto mide la pureza espectral, indicando el rango de longitudes de onda emitidas. Un ancho medio más estrecho indica un color más monocromático (puro).
• Voltaje Directo (V_F):1.8V (Mín) a 2.6V (Máx) a 20mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED durante su funcionamiento. El diseño del circuito debe tener en cuenta esta variación para garantizar una corriente constante.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (Máx) a V_R=5V. Esta es la pequeña corriente de fuga que fluye cuando se aplica un voltaje inverso, relevante solo para fines de prueba.

3. Explicación del Sistema de Clasificación por Lotes

Para gestionar las variaciones naturales en la fabricación de semiconductores, los LEDs se clasifican en lotes de rendimiento. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan requisitos específicos de brillo.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La intensidad luminosa se categoriza en lotes distintos, cada uno con un valor mínimo y máximo. La tolerancia dentro de cada lote es de +/-11%.

• Lote U1:450.0 mcd (Mín) a 560.0 mcd (Máx)
• Lote U2:560.0 mcd (Mín) a 680.0 mcd (Máx)
• Lote V1:680.0 mcd (Mín) a 900.0 mcd (Máx)
• Lote V2:900.0 mcd (Mín) a 1120.0 mcd (Máx)

Los diseñadores deben especificar el código de lote requerido al realizar el pedido para garantizar la consistencia del brillo entre múltiples unidades en un ensamblaje. Para aplicaciones donde el brillo absoluto es menos crítico, puede ser aceptable un lote más amplio o no especificar un lote concreto.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque se hace referencia a curvas gráficas específicas en la hoja de datos (por ejemplo, Figura 1, Figura 5), sus implicaciones son críticas para el diseño.

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

La relación entre la corriente directa (I_F) y el voltaje directo (V_F) es no lineal, similar a un diodo estándar. El rango especificado de V_F (1.8V-2.6V) a 20mA es el punto clave de diseño. Conducir el LED con una corriente constante, en lugar de un voltaje constante, es esencial para mantener una salida de luz estable y prevenir la fuga térmica, ya que V_F disminuye al aumentar la temperatura.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La salida de luz (I_V) es aproximadamente proporcional a la corriente directa dentro del rango de operación. Sin embargo, la eficiencia puede disminuir a corrientes muy altas debido al aumento de calor. Operar en o por debajo de la condición de prueba recomendada de 20mA garantiza un rendimiento óptimo y una mayor longevidad.

4.3 Distribución Espectral

La curva de salida espectral se centra alrededor de la longitud de onda pico de 631 nm con un ancho medio típico de 15 nm. Esto define el tono específico de rojo. La longitud de onda dominante (624 nm) es el parámetro clave para la coincidencia de color en aplicaciones donde múltiples LEDs deben parecer idénticos.

4.4 Dependencia de la Temperatura

El rendimiento del LED es sensible a la temperatura. Típicamente, la intensidad luminosa disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. El amplio rango de temperatura de operación (-40°C a +100°C) indica que el dispositivo está clasificado para funcionar en entornos extremos, aunque la salida variará. Una gestión térmica adecuada en la PCB es necesaria para aplicaciones de alta corriente o alta temperatura ambiente para mantener el brillo y la vida útil.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones Físicas y Polaridad

El LED se ajusta a una huella estándar de paquete SMD de la EIA. En la hoja de datos se proporcionan dibujos detallados con dimensiones, incluyendo longitud, anchura, altura y espaciado de terminales. Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.2 mm. El paquete cuenta con una lente transparente, que no difumina la luz, permitiendo ver el color rojo nativo del AlInGaP. La polaridad (ánodo y cátodo) se indica mediante marcas físicas en el cuerpo del componente, que deben observarse durante la colocación para garantizar un funcionamiento correcto.

5.2 Patrón de Soldadura Recomendado para PCB

Se proporciona un diseño sugerido de almohadilla de fijación para placa de circuito impreso para soldadura por reflujo infrarrojo o de fase de vapor. Seguir este patrón de soldadura es crucial para lograr uniones de soldadura fiables, un correcto autoalineamiento durante el reflujo y una disipación de calor efectiva lejos de la unión del LED.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El dispositivo es compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo sin plomo (Pb-free). El perfil recomendado se basa en el estándar J-STD-020B. Los parámetros clave incluyen:

• Temperatura de Precalentamiento:150°C a 200°C.
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos.
• Temperatura Máxima del Cuerpo:Máximo 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquidus:Se recomienda que esté dentro de los límites estándar de JEDEC (típicamente 60-150 segundos).
• Ciclos Máximos de Soldadura:Dos veces.

Se enfatiza que el perfil óptimo depende del diseño específico de la PCB, la pasta de soldadura y el horno. El perfil basado en JEDEC debe usarse como objetivo, con un ajuste final basado en las recomendaciones del fabricante de la pasta de soldadura y la caracterización a nivel de placa.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, se debe tener extremo cuidado:

• Temperatura del Soldador:Máximo 300°C.
• Tiempo de Soldadura:Máximo 3 segundos por terminal.
• Número de Veces:Una sola vez. El calentamiento repetido puede dañar el paquete y la unión interna del chip.

6.3 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, solo deben usarse los disolventes especificados. La hoja de datos recomienda sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Los limpiadores químicos no especificados o agresivos pueden dañar la lente de plástico y el material del paquete.

7. Precauciones de Almacenamiento y Manejo

7.1 Sensibilidad a la Humedad y Almacenamiento

El paquete del LED es sensible a la humedad. La exposición prolongada a la humedad ambiental puede provocar grietas tipo "palomitas de maíz" durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura.

• Paquete Sellado:Los dispositivos deben almacenarse a ≤30°C y ≤70% de Humedad Relativa (HR). La vida útil en la bolsa original a prueba de humedad con desecante es de un año.
• Paquete Abierto:Una vez abierta la bolsa sellada, el entorno de almacenamiento no debe exceder los 30°C y el 60% de HR.
• Vida Útil en Planta:Los componentes retirados de su embalaje original deben someterse a soldadura por reflujo IR dentro de las 168 horas (7 días).
• Almacenamiento Extendido:Para almacenamiento más allá de 168 horas, los LEDs deben mantenerse en un contenedor sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno.
• Horneado:Los componentes expuestos más allá de la vida útil en planta de 168 horas requieren un horneado a aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas antes del ensamblaje para eliminar la humedad absorbida.

7.2 Diseño del Circuito de Conducción

Un LED es un dispositivo controlado por corriente. Para garantizar un brillo uniforme y evitar la concentración de corriente, especialmente cuando se conducen múltiples LEDs en paralelo, se debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada LED. La hoja de datos recomienda firmemente esta configuración (Circuito A) sobre conectar LEDs directamente en paralelo sin resistencias individuales (Circuito B), lo que puede llevar a un brillo desigual y a un posible fallo debido a una distribución de corriente desigual causada por pequeñas variaciones de V_F entre unidades.

8. Información de Empaquetado y Pedido

8.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

El componente se suministra para ensamblaje automatizado en cinta portadora en relieve enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro.

• Paso de Bolsillo:8 mm.
• Cantidad por Carrete:2000 piezas.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):500 piezas para cantidades restantes.
• Cinta de Cubierta:Los bolsillos vacíos de componentes se sellan con una cinta de cubierta superior.
• Componentes Faltantes:Se permite un máximo de dos lámparas faltantes consecutivas (bolsillos vacíos) según la especificación de empaquetado.
• Estándar:El empaquetado cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481.

9. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

9.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED está destinado a su uso en equipos electrónicos ordinarios, incluyendo automatización de oficina, telecomunicaciones, electrodomésticos y controles industriales generales. Es adecuado para indicación de estado, iluminación de fondo de símbolos en paneles frontales y señalización luminosa de propósito general.

9.2 Consideraciones de Diseño

• Control de Corriente:Siempre use una resistencia en serie o un controlador de corriente constante dedicado para establecer la corriente directa. No conecte directamente a una fuente de voltaje.
• Gestión Térmica:Aunque el paquete es pequeño, asegure un área de cobre adecuada en las almohadillas de la PCB para actuar como disipador de calor, especialmente cuando opere cerca de la corriente continua máxima (50mA).
• Protección contra ESD:Aunque no se declara explícitamente como sensible, manejar los LEDs con las precauciones estándar contra Descargas Electroestáticas (ESD) se considera una buena práctica.
• Diseño Óptico:La lente transparente produce un haz enfocado con un ángulo de visión de 120°. Para una iluminación más amplia o más difusa, pueden ser necesarias lentes externas o guías de luz.

10. Comparación y Diferenciación Técnica

Aunque no se proporciona una comparación directa con otros números de pieza en esta hoja de datos independiente, se pueden inferir las características diferenciadoras clave de este componente:

• Material (AlInGaP):Ofrece alta eficiencia y buena estabilidad de color para LEDs rojos en comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP.
• Amplio Ángulo de Visión (120°):Proporciona una amplia visibilidad, lo que lo hace excelente para indicadores de estado montados en panel.
• Preacondicionamiento Nivel 3 JEDEC:Indica un buen nivel de resistencia a la humedad adecuado para la mayoría de aplicaciones comerciales sin requerir almacenamiento ultra seco, simplificando la logística.
• Empaquetado Estandarizado:El cumplimiento con los estándares de paquete EIA y las especificaciones de carrete ANSI/EIA-481 garantiza una integración perfecta en líneas de ensamblaje automatizadas.

11. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Puedo conducir este LED sin una resistencia limitadora de corriente?

R: No. Un LED debe ser conducido con una corriente controlada. Conectarlo directamente a una fuente de voltaje hará que fluya una corriente excesiva, pudiendo destruir el dispositivo instantáneamente. Siempre use una resistencia en serie o un circuito de corriente constante.

P: ¿Qué significa el "Código de Lote" al realizar un pedido?

R: El código de lote (por ejemplo, V1, U2) especifica la intensidad luminosa mínima y máxima garantizada de los LEDs en ese lote. Especificar un lote garantiza la consistencia del brillo en todos los LEDs de su producto. Si la consistencia del color es crítica, también puede necesitar especificar lotes de longitud de onda.

P: ¿Cuánto tiempo puedo almacenar estos LEDs después de abrir la bolsa?

R: Para una soldadura fiable, debe usarlos dentro de 168 horas (7 días) si se almacenan en un entorno ≤30°C/60% HR. Si se almacenan más tiempo, deben hornearse a 60°C durante 48 horas antes de su uso.

P: ¿Es este LED adecuado para aplicaciones automotrices o médicas?

R: La hoja de datos indica que está destinado a equipos electrónicos ordinarios. Para aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional o donde un fallo podría comprometer la seguridad (aviación, automoción, médica, soporte vital), se requiere consultar con el fabricante para evaluar la idoneidad y potencialmente calificar el componente para ese uso específico.

P: ¿Puedo usar soldadura por ola para este LED SMD?

R: La hoja de datos solo proporciona guías para soldadura por reflujo IR y soldadura manual. Los componentes SMD de este tipo generalmente no se recomiendan para soldadura por ola debido al choque térmico y al potencial de contaminación. La soldadura por reflujo es el proceso de ensamblaje previsto y recomendado.

12. Ejemplo Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un indicador de "ENCENDIDO" de alimentación para un dispositivo alimentado por una línea de 5V DC. El objetivo es lograr una buena visibilidad con una corriente directa de aproximadamente 15mA (por debajo del punto de prueba de 20mA para una mayor vida útil).

Cálculo:

Suponga un voltaje directo típico (V_F) de 2.2V.

La caída de voltaje requerida a través de la resistencia en serie (R_S) es: V_suministro- V_F= 5V - 2.2V = 2.8V.

Usando la Ley de Ohm: R_S= V / I = 2.8V / 0.015A = 186.67 Ω.

El valor de resistencia estándar más cercano es 180 Ω o 200 Ω.

Selección:Elija una resistencia de 180 Ω. Recalculando la corriente: I = (5V - 2.2V) / 180Ω ≈ 15.6mA. Esto es seguro y está dentro de los límites.

Potencia en la Resistencia:P = I²R = (0.0156)² * 180 ≈ 0.044W. Una resistencia estándar de 1/8W (0.125W) o 1/10W es suficiente.

Diseño de PCB:Coloque la resistencia de 180Ω en serie con el ánodo del LED. Siga el patrón de soldadura recomendado de la hoja de datos para las almohadillas del LED, asegurando un área de cobre suficiente para la disipación de calor. Incluya una marca de polaridad (por ejemplo, "+" para el ánodo) en la serigrafía de la PCB.

13. Principio de Funcionamiento

Los diodos emisores de luz son dispositivos semiconductores que convierten energía eléctrica directamente en luz a través de un proceso llamado electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones del material tipo n se recombinan con los huecos del material tipo p en la región activa. En un LED de AlInGaP, este evento de recombinación libera energía en forma de fotones (partículas de luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida, en este caso rojo a ~624-631 nm, está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio utilizado en la construcción del chip. El paquete epoxi transparente encapsula y protege el chip semiconductor, forma la lente para dar forma a la salida de luz y contiene el marco de terminales metálico que proporciona las conexiones eléctricas y el soporte mecánico.

14. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LEDs SMD como este es parte de tendencias más amplias en optoelectrónica y fabricación electrónica. Las tendencias clave que influyen en tales componentes incluyen:

• Miniaturización:Demanda continua de tamaños de paquete más pequeños para permitir diseños de PCB más densos y productos finales más compactos.
• Mayor Eficiencia:La investigación continua en ciencia de materiales tiene como objetivo mejorar la eficacia luminosa (lúmenes por vatio) de los LEDs de color, reduciendo el consumo de energía para una salida de luz dada.
• Fiabilidad Mejorada:Las mejoras en los materiales del paquete (epoxi, silicona) y las técnicas de unión del chip conducen a una mayor vida operativa y un mejor rendimiento en condiciones de alta temperatura y alta humedad.
• Estandarización:La adopción de huellas estándar de la industria, tamaños de carrete y métricas de rendimiento (como las clasificaciones JEDEC MSL) agiliza la cadena de suministro y simplifica la integración en el diseño para los ingenieros.
• Integración:Aunque este es un componente discreto, existe una tendencia hacia la integración de electrónica de control (como reguladores de corriente o controladores) directamente en los paquetes de LED, creando módulos de LED "inteligentes".