Hoja de Datos del LED SMD LTST-C283KRKT-5A - 2.0x1.25x0.2mm - Rojo 631nm - 30mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas de una lámpara LED de montaje superficial (SMD). Este componente está diseñado para el ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB), presentando un factor de forma miniatura ideal para aplicaciones con espacio limitado. Su función principal es servir como una fuente de luz altamente eficiente para indicación, retroiluminación y señalización.

1.1 Ventajas Principales y Mercados Objetivo

El dispositivo ofrece varias ventajas clave que lo hacen adecuado para la fabricación de electrónica moderna. Cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas). El encapsulado es extra delgado, con solo 0.2 mm de altura, permitiendo su uso en productos ultradelgados. Utiliza un material semiconductor de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), conocido por producir una alta eficiencia luminosa en el espectro de color rojo. El componente se suministra en cinta estándar de la industria de 8 mm en carretes de 7 pulgadas, haciéndolo totalmente compatible con equipos automatizados de alta velocidad pick-and-place. También está diseñado para soportar los procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) utilizados en líneas de ensamblaje de tecnología de montaje superficial (SMT).

Las aplicaciones objetivo son amplias, abarcando equipos de telecomunicaciones (por ejemplo, teléfonos inalámbricos y celulares), dispositivos de automatización de oficinas (por ejemplo, computadoras portátiles, sistemas de red), electrodomésticos y equipos industriales. Los usos específicos incluyen retroiluminación de teclados, indicadores de estado, micro-pantallas y diversas aplicaciones luminarias de señal o símbolo.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Esta sección detalla los límites absolutos y las características operativas estándar del dispositivo. Todos los parámetros se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C a menos que se indique lo contrario.

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 se recomienda la operación continua bajo estas condiciones.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el dispositivo puede disipar en forma de calor.
• Corriente Directa de Pico (I_F(PEAK)):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 gestionar la carga térmica.
• Corriente Directa en CC (I_F):30 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para una operación confiable a largo plazo.
• Rango de Temperatura de Operación:-30°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente para el cual el dispositivo está diseñado para funcionar.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +85°C. El rango de temperatura para almacenamiento sin operación.
• Condición de Soldadura Infrarroja:260°C durante 10 segundos. El perfil térmico máximo que el encapsulado puede soportar durante la soldadura por reflujo para procesos sin plomo.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos bajo condiciones de prueba estándar.

• Intensidad Luminosa (I_V):4.5 - 45.0 mcd (milicandelas) a I_F= 5mA. Este amplio rango se gestiona mediante un sistema de clasificación (ver Sección 3). La intensidad se mide utilizando un sensor filtrado para coincidir con la curva de respuesta fotópica del ojo humano estándar CIE.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados. Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa es la mitad del valor medido en el eje central (0°). Un ángulo de visión amplio indica un patrón de emisión de luz más difuso.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):639 nm (típico). Esta es la longitud de onda en la cual la distribución espectral de potencia de la luz emitida alcanza su máximo.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):631 nm (típico) a I_F= 5mA. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que define el color de la luz. Se deriva de las coordenadas de cromaticidad CIE.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):20 nm (típico). Este es el ancho de banda espectral medido a la mitad de la intensidad máxima (Ancho Total a Mitad del Máximo - FWHM).
• Voltaje Directo (V_F):1.70 - 2.3 V a I_F= 5mA. La caída de voltaje a través del LED durante su operación. Este rango también se gestiona mediante clasificación.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (máximo) a V_R= 5V. La pequeña corriente de fuga que fluye cuando se aplica un voltaje inverso.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LEDs se clasifican en bins de rendimiento según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de aplicación para brillo y voltaje.

3.1 Clasificación del Voltaje Directo (V_F)

Para la variante de color rojo, el voltaje directo se categoriza en tres bins cuando se mide a una corriente de prueba de 5mA. La tolerancia dentro de cada bin es de ±0.1V.

• Código de Bin E2: V_Frango de 1.70V a 1.90V.
• Código de Bin E3: V_Frango de 1.90V a 2.10V.
• Código de Bin E4: V_Frango de 2.10V a 2.30V.

3.2 Clasificación de la Intensidad Luminosa (I_V)

La intensidad luminosa se categoriza en cinco bins, también medida a I_F= 5mA. La tolerancia en cada bin es de ±15%.

• Código de Bin J:4.50 - 7.10 mcd
• Código de Bin K:7.10 - 11.20 mcd
• Código de Bin L:11.20 - 18.00 mcd
• Código de Bin M:18.00 - 28.00 mcd
• Código de Bin N:28.00 - 45.00 mcd

Esta clasificación permite una selección precisa basada en los niveles de brillo requeridos, lo cual es crítico para aplicaciones como retroiluminación donde la uniformidad es importante.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Las curvas de rendimiento típicas proporcionan una visión visual del comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables. Estas curvas son esenciales para el diseño de circuitos y la gestión térmica.

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

La característica I-V es no lineal, típica de un diodo. La curva muestra la relación entre el voltaje directo (V_F) y la corriente directa (I_F). Los diseñadores la utilizan para determinar el voltaje de accionamiento necesario para una corriente de operación deseada, que se correlaciona directamente con la salida de luz. La curva se desplazará con la temperatura.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

Esta curva demuestra que la intensidad luminosa es aproximadamente proporcional a la corriente directa en un rango significativo. Sin embargo, la eficiencia puede disminuir a corrientes muy altas debido al aumento de la temperatura de unión y otros efectos. Operar dentro del rango de corriente continua recomendado garantiza un rendimiento óptimo y longevidad.

4.3 Distribución Espectral

La curva de distribución espectral grafica la intensidad relativa frente a la longitud de onda. Confirma la longitud de onda de emisión pico (~639 nm) y el ancho medio espectral (~20 nm), definiendo la salida de color rojo puro de este chip de AlInGaP.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo se ajusta a un contorno de encapsulado SMD estándar de la industria. Las dimensiones clave incluyen una longitud de 2.0 mm, un ancho de 1.25 mm y una altura de 0.2 mm (perfil ultra delgado). Los dibujos mecánicos detallados especifican todas las dimensiones críticas, incluyendo ubicaciones de pads y tolerancias, que son típicamente de ±0.1 mm. La lente es transparente.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Montaje en PCB

Se proporciona un diseño de patrón de soldadura para el layout de PCB. Este patrón asegura la formación adecuada de la unión de soldadura durante el reflujo, proporciona un alivio térmico adecuado y mantiene la estabilidad mecánica. Adherirse a esta huella recomendada es crucial para un ensamblaje exitoso y la confiabilidad.

5.3 Identificación de Polaridad

El componente tiene un cátodo marcado (terminal negativo). La hoja de datos ilustra cómo aparece esta marca en el cuerpo del dispositivo (típicamente una muesca, un punto verde u otro indicador en el lado del cátodo). La orientación correcta de la polaridad durante la colocación es esencial para que el circuito funcione.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Condiciones de Soldadura por Reflujo IR

Para procesos de soldadura sin plomo, se recomienda un perfil de reflujo específico. Los parámetros clave incluyen una temperatura de precalentamiento entre 150-200°C, un tiempo de precalentamiento de hasta 120 segundos máximo, una temperatura máxima del cuerpo no superior a 260°C y un tiempo por encima de 260°C limitado a 10 segundos máximo. El dispositivo no debe someterse a más de dos ciclos de reflujo. Estos límites se basan en estándares JEDEC para evitar grietas en el encapsulado o degradación de los materiales internos.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, debe realizarse con extremo cuidado. La temperatura máxima recomendada de la punta del soldador es de 300°C, con un tiempo de soldadura limitado a 3 segundos por unión. La soldadura manual debe realizarse solo una vez.

6.3 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, solo deben usarse solventes especificados. Sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto es aceptable. Limpiadores químicos no especificados pueden dañar el encapsulado plástico o la lente.

6.4 Condiciones de Almacenamiento

Los LEDs son sensibles a la humedad. Cuando se almacenan en su bolsa sellada original a prueba de humedad con desecante, deben mantenerse a 30°C o menos y 90% de humedad relativa (HR) o menos, con un período de uso recomendado de un año. Una vez abierto el empaque original, el ambiente de almacenamiento no debe exceder los 30°C o 60% HR. Los componentes retirados de su empaque original idealmente deben soldarse por reflujo dentro de una semana (Nivel de Sensibilidad a la Humedad 3, MSL 3). Para un almacenamiento más prolongado fuera de la bolsa original, deben guardarse en un contenedor sellado con desecante. Si se almacenan por más de una semana, se recomienda un horneado a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes del ensamblaje para eliminar la humedad absorbida y prevenir el \"efecto palomita de maíz\" durante el reflujo.

7. Información de Empaque y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora con relieve con una cinta protectora de cubierta. El ancho de la cinta es de 8 mm. Los carretes tienen un diámetro estándar de 7 pulgadas (178 mm). Cada carrete contiene 5000 piezas. Para cantidades menores a un carrete completo, se aplica una cantidad mínima de empaque de 500 piezas para lotes restantes. El empaque cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Un LED es un dispositivo controlado por corriente. Para garantizar un brillo consistente, especialmente cuando se usan múltiples LEDs en paralelo, un mecanismo limitador de corriente es esencial. El método más simple es usar una resistencia en serie. El valor de la resistencia (R_serie) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R_serie= (V_fuente- V_F) / I_F. Para un control más preciso y eficiente, se recomiendan drivers de corriente constante o circuitos integrados controladores de LED. Esto evita el acaparamiento de corriente en ramas paralelas y asegura una salida de luz uniforme en todos los dispositivos, compensando las variaciones naturales en V_F.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, mantener la temperatura de unión dentro de los límites es clave para la confiabilidad a largo plazo y una salida de luz estable. Asegure un área de cobre de PCB adecuada o vías térmicas bajo los pads del LED para conducir el calor, especialmente cuando se opera cerca de la corriente máxima.
• Protección contra ESD:Los LEDs son susceptibles a daños por descarga electrostática (ESD). Deben seguirse los procedimientos adecuados de manejo de ESD durante el ensamblaje, incluido el uso de estaciones de trabajo conectadas a tierra, pulseras antiestáticas y contenedores conductores.
• Diseño Óptico:El amplio ángulo de visión de 130 grados proporciona un patrón de luz difuso. Para aplicaciones que requieren un haz más enfocado, pueden ser necesarias ópticas secundarias (lentes o guías de luz).

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Este LED rojo basado en AlInGaP ofrece ventajas distintas en comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP (Fosfuro de Arsénico y Galio). El diferenciador principal es una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que significa que produce más luz (milicandelas) para la misma corriente de entrada (mA). Esto resulta en un menor consumo de energía para un nivel de brillo dado o un brillo mucho mayor dentro del mismo presupuesto de potencia. El perfil ultra delgado de 0.2 mm es una ventaja mecánica clave sobre muchos LEDs SMD estándar, permitiendo el diseño en productos electrónicos de consumo cada vez más delgados.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

La Longitud de Onda Pico (λ_P) es la longitud de onda física donde el LED emite la mayor potencia óptica. La Longitud de Onda Dominante (λ_d) es un valor calculado basado en la percepción del color humano (gráfico CIE) que mejor representa el color percibido. Para LEDs monocromáticos como este rojo, a menudo están cerca pero no son idénticos. Los diseñadores preocupados por los puntos de color (por ejemplo, en pantallas) deben referenciar la longitud de onda dominante.

10.2 ¿Por qué es necesaria una resistencia limitadora de corriente?

El voltaje directo de un LED tiene un coeficiente de temperatura negativo y puede variar de una unidad a otra (como se ve en la clasificación). Si se conecta directamente a una fuente de voltaje, un pequeño cambio en V_Fpuede causar un cambio grande, potencialmente destructivo, en la corriente. Una resistencia en serie (o una fuente de corriente constante) proporciona retroalimentación negativa, estabilizando la corriente de operación contra estas variaciones.

10.3 ¿Puedo alimentar este LED con un voltaje mayor que su V_F?

Sí, pero siempre debe incluirse un elemento limitador de corriente en serie (resistencia o circuito activo). El voltaje de accionamiento debe ser mayor que el V_Fdel LED para permitir que fluya la corriente, pero el exceso de voltaje cae a través del componente limitador de corriente para establecer la I_F.

11. Ejemplo Práctico de Caso de Uso

Escenario: Diseñar un panel de indicadores de estado para un router de red.El panel requiere cinco LEDs rojos de estado. La uniformidad del brillo es crítica para la experiencia del usuario.Pasos de Diseño:1) Determinar el brillo requerido: Seleccionar Bin L (11.2-18.0 mcd) para una visibilidad clara. 2) Determinar la corriente de accionamiento: Elegir I_F= 5mA (condición de prueba estándar) para larga vida y bajo calor. 3) Calcular la resistencia en serie: Suponiendo una fuente de 3.3V y un V_Ftípico de 2.0V (del Bin E3), R = (3.3V - 2.0V) / 0.005A = 260Ω. Usar el valor estándar más cercano (270Ω). 4) Layout: Usar el diseño de pads de PCB recomendado. Conectar los cinco LEDs en paralelo, cada uno con su propia resistencia de 270Ω a la línea de 3.3V. Esto asegura un control de corriente individual para uniformidad. 5) Ensamblaje: Seguir las guías MSL-3 y el perfil de reflujo especificado.

12. Introducción al Principio de Operación

Los Diodos Emisores de Luz (LEDs) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, 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 este dispositivo específico, el material semiconductor es AlInGaP, diseñado para que esta energía liberada esté en forma de fotones (luz) en la porción roja del espectro visible (alrededor de 631-639 nm). La composición específica de los átomos de aluminio, indio, galio y fósforo determina la energía de la banda prohibida y, por lo tanto, el color de la luz emitida.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en la tecnología de LED SMD continúa hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), tamaños de encapsulado más pequeños y una mayor confiabilidad. Para LEDs de tipo indicador, el enfoque está en lograr una salida más brillante a corrientes más bajas y desarrollar perfiles cada vez más delgados para satisfacer las demandas de la electrónica portátil miniaturizada. Los avances en ciencia de materiales, como técnicas mejoradas de crecimiento epitaxial para AlInGaP y otros semiconductores compuestos, contribuyen directamente a estas mejoras de rendimiento. Además, la estandarización de encapsulados y procesos de ensamblaje asegura la compatibilidad con las líneas de fabricación automatizadas de alto volumen en evolución.