Hoja de Datos del LED SMD LTST-C950RKRKT-5A - Rojo AlInGaP - 5mA - 180-710mcd - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas de un LED de montaje superficial de alta luminosidad, diseñado para procesos de ensamblaje automatizado. El dispositivo utiliza un material semiconductor avanzado de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para producir luz roja, ofreciendo una eficiencia luminosa y una pureza de color superiores en comparación con las tecnologías LED tradicionales. Encapsulado en una lente abovedada transparente, el LED viene en un encapsulado estándar compatible con la norma EIA, lo que lo hace compatible con una amplia gama de equipos de colocación automática y de soldadura por reflujo infrarrojo, comúnmente utilizados en la fabricación electrónica moderna.

Las ventajas principales de este LED incluyen su factor de forma compacto, idoneidad para aplicaciones con espacio limitado y cumplimiento de las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas). Está diseñado para una fiabilidad óptima en entornos exigentes, con un rango de temperatura de operación especificado. Los mercados y aplicaciones principales abarcan infraestructuras de telecomunicaciones, equipos de automatización de oficinas, electrodomésticos, paneles de control industrial y electrónica de consumo. Los casos de uso específicos incluyen retroiluminación de teclados e indicadores, indicadores de estado y de alimentación, integración en micro-pantallas e iluminación de señalización o símbolos en diversos dispositivos.

2. Interpretación Profunda de los Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los límites absolutos máximos definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estos valores se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. La corriente directa continua máxima (DC) es de 30 mA. Para operación pulsada, se permite una corriente directa de pico de 80 mA bajo condiciones específicas: un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1 ms. La disipación de potencia máxima es de 75 mW. El dispositivo puede operar dentro de un rango de temperatura ambiente de -30°C a +85°C y puede almacenarse entre -40°C y +85°C. Un límite crítico para el ensamblaje es la condición de soldadura por infrarrojos, que está clasificada para una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos, lo cual es estándar para procesos de reflujo sin plomo.

2.2 Características Electro-Ópticas

Las características electro-ópticas se miden bajo condiciones de prueba estándar a Ta=25°C y una corriente directa (IF) de 5 mA, salvo que se indique lo contrario. La intensidad luminosa (Iv), una medida clave del brillo, tiene un rango típico amplio de 180.0 mcd (mililumen) a 710.0 mcd, que se clasifica además en bins específicos. El ángulo de visión, definido como 2θ1/2 donde la intensidad es la mitad del valor axial, es de 25 grados, lo que indica un patrón de haz relativamente enfocado. La longitud de onda de emisión máxima (λP) es típicamente de 639 nm, dentro del espectro rojo. La longitud de onda dominante (λd), que define el color percibido, es típicamente de 631 nm. El ancho medio espectral (Δλ) es de 20.0 nm, describiendo la pureza espectral de la luz emitida. La tensión directa (VF) oscila entre un mínimo de 1.6 V y un máximo de 2.2 V a 5 mA. La corriente inversa (IR) se especifica con un máximo de 10 µA cuando se aplica una tensión inversa (VR) de 5 V.

3. Explicación del Sistema de Binning

3.1 Binning de Intensidad Luminosa

Para garantizar la consistencia en el brillo para aplicaciones de producción, los LEDs se clasifican en bins según su intensidad luminosa medida a 5 mA. La lista de códigos de bin es la siguiente: El Código de Bin "S" cubre intensidades de 180.0 mcd a 280.0 mcd. El Código de Bin "T" cubre intensidades de 280.0 mcd a 450.0 mcd. El Código de Bin "U" cubre intensidades de 450.0 mcd a 710.0 mcd. Se aplica una tolerancia de +/- 15% a los límites de cada bin de intensidad luminosa. Este binning permite a los diseñadores seleccionar LEDs con niveles de brillo mínimo garantizados para sus requisitos de aplicación específicos, asegurando una uniformidad visual en productos que utilizan múltiples LEDs.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque el documento hace referencia a datos gráficos específicos (por ejemplo, Figura 1 para medición espectral, Figura 5 para ángulo de visión), las curvas de rendimiento típicas para este tipo de dispositivo generalmente incluirían varias relaciones clave. La curva de Corriente Directa vs. Tensión Directa (I-V) mostraría la relación exponencial característica de un diodo, con la tensión aumentando bruscamente después del umbral de encendido. La curva de Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa normalmente mostraría un aumento casi lineal del brillo con la corriente hasta cierto punto, después del cual la eficiencia puede disminuir debido a efectos térmicos. La curva de Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente es crucial, ya que la salida del LED generalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Para un LED rojo de AlInGaP, la degradación de la intensidad con la temperatura suele ser menos severa que para otras tecnologías LED, pero sigue siendo un factor de diseño crítico. La curva de Distribución Espectral mostraría un solo pico centrado alrededor de 639 nm con un ancho medio definido, confirmando la pureza del color.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado y Polaridad

El LED está alojado en un encapsulado estándar de dispositivo de montaje superficial (SMD). El color de la lente es transparente, y el color de la fuente de luz es rojo proveniente del chip de AlInGaP. Todas las dimensiones críticas del encapsulado se proporcionan en milímetros, con una tolerancia estándar de ±0.1 mm a menos que se especifique lo contrario. La hoja de datos incluye un dibujo dimensional detallado que muestra la longitud, anchura, altura, espaciado de los terminales y otras características mecánicas críticas. La polaridad se indica mediante el diseño físico del encapsulado, típicamente con una marca de cátodo (como una muesca, un punto o una esquina biselada) en un extremo. La orientación correcta durante la colocación en la placa de circuito impreso (PCB) es esencial para un funcionamiento adecuado.

5.2 Pads de Montaje en PCB Recomendados

Se proporciona un patrón de pistas (footprint) recomendado para la PCB para garantizar una soldadura fiable y estabilidad mecánica. Este patrón especifica el tamaño y la forma de las pistas de cobre para el ánodo y el cátodo, así como la apertura recomendada de la máscara de soldadura. Adherirse a este footprint recomendado ayuda a lograr una formación adecuada del filete de soldadura, evita el efecto "tombstoning" (componente levantado) y asegura una buena conexión térmica y eléctrica.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo IR

Para procesos de ensamblaje sin plomo, se recomienda un perfil de soldadura por reflujo específico. El perfil incluye una etapa de precalentamiento en el rango de 150°C a 200°C, con un tiempo máximo de precalentamiento de 120 segundos para calentar gradualmente la placa y el componente y activar el fundente. La temperatura máxima del cuerpo no debe exceder los 260°C. El tiempo por encima de la temperatura de liquidus del estaño (típicamente alrededor de 217°C para aleaciones SAC) y específicamente el tiempo dentro de los 5°C de la temperatura máxima debe controlarse; la hoja de datos especifica un máximo de 10 segundos a la temperatura máxima. El dispositivo no debe someterse a más de dos ciclos de reflujo bajo estas condiciones. Se enfatiza que el perfil óptimo depende del diseño específico de la PCB, la pasta de soldar y el horno, y debe caracterizarse en consecuencia, utilizando los estándares JEDEC como guía.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual con un cautín, se debe tener extremo cuidado. La temperatura de la punta del cautín no debe exceder los 300°C, y el tiempo de contacto con el terminal del LED debe limitarse a un máximo de 3 segundos por unión. La soldadura manual debe realizarse solo una vez para evitar daños por estrés térmico al chip interno y a los hilos de conexión.

6.3 Almacenamiento y Manipulación

Los LEDs son dispositivos sensibles a la humedad (MSL 3). Cuando se almacenan en su bolsa sellada original a prueba de humedad con desecante, deben mantenerse a 30°C o menos y al 90% de humedad relativa (HR) o menos, y usarse dentro de un año. Una vez abierto el embalaje original, el entorno de almacenamiento no debe exceder los 30°C y el 60% de HR. Los componentes retirados de su embalaje original idealmente deben someterse a reflujo IR dentro de una semana. Para un almacenamiento más prolongado fuera de la bolsa original, deben almacenarse en un recipiente sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno. Si se almacenan sin embalaje durante más de una semana, se requiere un horneado a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes del ensamblaje por soldadura para eliminar la humedad absorbida y prevenir daños por "efecto palomita" durante el reflujo.

6.4 Limpieza

Si se requiere limpieza después de la soldadura, solo deben usarse los disolventes especificados. Sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto es aceptable. El uso de limpiadores químicos no especificados puede dañar la lente de epoxi y el material del encapsulado.

6.5 Precauciones contra Descargas Electroestáticas (ESD)

El LED es sensible a las descargas electrostáticas y a las corrientes de sobretensión, que pueden degradar o destruir la unión semiconductora. Deben implementarse controles ESD adecuados durante la manipulación y el ensamblaje. Esto incluye el uso de pulseras conectadas a tierra, guanti antiestáticos y asegurarse de que todo el equipo y las superficies de trabajo estén correctamente conectados a tierra.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LEDs se suministran embalados para ensamblaje automatizado. Se montan en cinta portadora con relieve de 12 mm de ancho. La cinta se enrolla en un carrete estándar de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete contiene 2000 piezas. Para cantidades menores a un carrete completo, hay una cantidad mínima de embalaje de 500 piezas disponible para stock restante. La cinta tiene un sello de cubierta superior para proteger los componentes. El embalaje cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481. Se permite un máximo de dos componentes faltantes consecutivos (bolsillos vacíos) por carrete.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Diseño del Circuito de Conducción

Un LED es un dispositivo operado por corriente. Para garantizar un brillo constante y una larga vida útil, debe ser conducido con una corriente controlada, no con una tensión fija. El método de conducción más simple y recomendado es utilizar una resistencia limitadora de corriente en serie para cada LED, como se muestra en el "Circuito A" de la hoja de datos. Esta configuración, alimentada por una fuente de tensión (Vcc), asegura que las variaciones en la tensión directa (VF) de LEDs individuales no causen diferencias significativas en la corriente y, por lo tanto, en el brillo cuando varios LEDs están conectados en paralelo. El valor de la resistencia (R) se calcula usando la Ley de Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, donde IF es la corriente directa deseada (por ejemplo, 5 mA para pruebas, hasta 30 mA máximo continuo).

8.2 Gestión Térmica

Aunque el encapsulado es pequeño, gestionar el calor es importante para mantener el rendimiento y la fiabilidad. La intensidad luminosa disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. En aplicaciones donde el LED se conduce a o cerca de su corriente máxima, o en altas temperaturas ambientales, se debe prestar atención al diseño de la PCB. Proporcionar un área de cobre adecuada alrededor de los pads del LED puede actuar como disipador de calor, ayudando a disipar el calor del dispositivo. También es aconsejable evitar la colocación cerca de otros componentes que generen calor.

8.3 Limitaciones de Aplicación

El dispositivo está destinado a su uso en equipos electrónicos ordinarios. Para aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional donde un fallo podría poner en peligro la vida o la salud (como en aviación, soporte vital médico o sistemas críticos para la seguridad), es necesaria una consulta y calificación específicas, ya que los componentes comerciales estándar pueden no ser adecuados.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como los LEDs rojos de GaAsP (Fosfuro de Arsénico y Galio), el chip de AlInGaP utilizado en este dispositivo ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en un brillo mucho mayor para la misma corriente de conducción. La lente transparente, a diferencia de una lente difusa o coloreada, maximiza la salida de luz y proporciona un punto de color más vibrante y saturado. El encapsulado estándar EIA garantiza una amplia compatibilidad con líneas de ensamblaje y bibliotecas de footprints estándar de la industria, reduciendo la complejidad de diseño y fabricación. La compatibilidad del dispositivo con la soldadura por reflujo infrarrojo y su nivel de sensibilidad a la humedad (MSL 3) son típicos de los componentes SMD modernos, alineándolo con los procesos de fabricación de alto volumen y corriente principal.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda máxima y la longitud de onda dominante?
R: La longitud de onda máxima (λP) es la longitud de onda a la que la distribución de potencia espectral es máxima (639 nm). La longitud de onda dominante (λd) se deriva del diagrama de cromaticidad CIE y representa la longitud de onda única de la luz monocromática que coincidiría con el color del LED (631 nm). La longitud de onda dominante está más relacionada con el color percibido.

P: ¿Puedo conducir este LED a 20 mA de forma continua?
R: Sí. La corriente directa continua máxima es de 30 mA. Conducirlo a 20 mA está dentro de las especificaciones. Tenga en cuenta que la intensidad luminosa típicamente aumenta con la corriente, pero el valor exacto a 20 mA debería estimarse a partir de las curvas de rendimiento típicas o medirse, ya que la hoja de datos especifica la intensidad a 5 mA.

P: ¿Por qué es necesaria una resistencia en serie incluso si el voltaje de mi fuente coincide con la tensión directa del LED?
R: La tensión directa (VF) tiene un rango (1.6V a 2.2V). Si el voltaje de la fuente es fijo, digamos a 2.0V, un LED con una VF de 1.6V experimentaría una corriente mucho mayor de la prevista, lo que podría llevar a un sobrecalentamiento y fallo. La resistencia en serie proporciona una corriente estable y predecible independientemente de la variación natural de VF de un LED a otro.

P: ¿Cómo selecciono el bin correcto para mi aplicación?
R: Elija un bin basándose en el brillo mínimo requerido para su diseño bajo sus condiciones de conducción específicas. Si la uniformidad es crítica (por ejemplo, en una matriz de luces de estado), especificar un solo bin más estrecho (como T o U) y pedir todas las unidades de ese bin garantizará una apariencia consistente. Para aplicaciones menos críticas, un bin más amplio o bins mixtos pueden ser aceptables para ahorrar costes.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un Panel de Indicadores de Estado para un Router de Red
Un diseñador está creando un panel con cuatro LEDs rojos de estado que indican la actividad de "Alimentación", "Internet", "Wi-Fi" y "Ethernet". Los LEDs deben ser claramente visibles en un entorno de oficina bien iluminado. El riel de alimentación del sistema es de 3.3V. El diseñador selecciona este LED por su alto brillo y encapsulado estándar. Para lograr una indicación brillante, decide conducir cada LED a 10 mA. Usando la VF típica de 1.9V, calcula la resistencia en serie: R = (3.3V - 1.9V) / 0.01A = 140 Ohmios. Se elige una resistencia estándar de 150 Ohmios. Para asegurar que los cuatro LEDs tengan un brillo uniforme, el diseñador especifica el Bin "T" (280-450 mcd) en la lista de materiales. El diseño de la PCB incluye el patrón de pistas recomendado y una pequeña área de cobre alrededor de los pads para un ligero alivio térmico. La casa de ensamblaje utiliza el perfil de reflujo IR proporcionado, y el producto final exhibe indicadores de estado consistentes, brillantes y fiables.

12. Introducción al Principio

Los Diodos Emisores de Luz (LEDs) son dispositivos semiconductores que emiten luz cuando una corriente eléctrica pasa a través de ellos. Este LED en particular utiliza un semiconductor compuesto de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para su región activa. Cuando se aplica una tensión directa, los electrones del material tipo n y los huecos del material tipo p se inyectan en la región activa. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía en forma de fotones (luz). La energía específica de la banda prohibida del material AlInGaP determina la longitud de onda (color) de la luz emitida, que en este caso está en la porción roja del espectro visible (aproximadamente 631-639 nm). La lente de epoxi transparente encapsula el chip, lo protege del entorno y da forma al haz de salida de luz.

13. Tendencias de Desarrollo

La tendencia general en la tecnología LED SMD continúa hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), lo que permite un mayor brillo con la misma potencia o un menor consumo de energía para la misma salida de luz. También hay una tendencia hacia la miniaturización, con encapsulados cada vez más pequeños mientras se mantiene o mejora el rendimiento óptico. La mejora de la fiabilidad y las vidas operativas más largas son objetivos constantes, logrados a través de mejoras en el diseño del chip, materiales de encapsulado y gestión térmica. Además, un binning más estricto y una mejor consistencia de color son cada vez más importantes para aplicaciones que requieren alta calidad visual, como la retroiluminación de pantallas y la iluminación automotriz. La integración de electrónica de control, como controladores de corriente constante, dentro del propio encapsulado LED es otra tendencia creciente, simplificando el diseño del circuito para el usuario final.