Hoja de Datos del LED SMD LTST-S270KDKT - Chip Rojo AllnGaP - 20mA - 50mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-S270KDKT es una lámpara LED de montaje superficial (SMD) diseñada para el ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB). Cuenta con un factor de forma miniatura adecuado para aplicaciones con espacio limitado. El dispositivo utiliza un chip semiconductor ultrabrillante de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AllnGaP) para producir luz roja, alojado en un encapsulado con lente transparente. Esta combinación está diseñada para aplicaciones que requieren alta fiabilidad y compatibilidad con los procesos de fabricación modernos.

1.1 Características

• Cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).
• Configuración de chip de emisión lateral con terminales estañados para mejorar la soldabilidad.
• Utiliza tecnología de chip AllnGaP ultrabrillante para alta intensidad luminosa.
• Empaquetado en cinta de 8mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro para ensamblaje automatizado pick-and-place.
• Conforme a los contornos de paquete estándar de la EIA (Alianza de Industrias Electrónicas).
• Características de excitación compatibles con CI.
• Diseñado para compatibilidad con equipos de colocación automática.
• Adecuado para procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR).

1.2 Aplicaciones

Este LED está dirigido a una amplia gama de equipos electrónicos donde el tamaño compacto, la fiabilidad y el ensamblaje eficiente son críticos. Las áreas de aplicación típicas incluyen:

• Telecomunicaciones:Indicadores de estado en teléfonos inalámbricos, teléfonos móviles y equipos de red.
• Automatización de Oficina y Electrónica de Consumo:Retroiluminación para teclados y keypads en ordenadores portátiles y otros dispositivos portátiles.
• Electrodomésticos y Equipos Industriales:Indicadores de encendido, modo o estado.
• Pantallas y Señalización:Micro-pantallas e iluminación de símbolos en aplicaciones de interior.

2. Dimensiones del Paquete e Información Mecánica

El LED se suministra en un paquete SMD estándar. El color de la lente es transparente, y el color de la fuente de luz es rojo proveniente del chip AllnGaP. Todas las tolerancias dimensionales son de \u00b10.1 mm a menos que se especifique lo contrario. En el documento fuente se proporcionan planos mecánicos detallados del componente, las almohadillas de soldadura recomendadas para el PCB y el empaquetado en cinta y carrete, esenciales para el diseño del layout del PCB y la planificación del proceso de ensamblaje.

3. Clasificaciones y Características

3.1 Clasificaciones Absolutas Máximas

Estas clasificaciones definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Todos los valores se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25\u00b0C.

• Disipación de Potencia (Pd):50 mW
• Corriente Directa de Pico (I_F(PEAK)):40 mA (a un ciclo de trabajo de 1/10, ancho de pulso de 0.1ms)
• Corriente Directa en CC (I_F):20 mA
• Voltaje Inverso (V_R):5 V
• Rango de Temperatura de Operación (T_opr):-30\u00b0C a +85\u00b0C
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40\u00b0C a +85\u00b0C
• Condición de Soldadura por Infrarrojos:Temperatura máxima de 260\u00b0C durante un máximo de 10 segundos.

3.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de operación típicos medidos a Ta=25\u00b0C e I_F=20 mA, salvo que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (I_V):4.5 - 45.0 mcd (mililumen). Medida con un filtro que aproxima la curva de respuesta fotópica del ojo CIE.
• Ángulo de Visión (2\u03b8_1/2):130 grados. Definido como el ángulo total en el que la intensidad es la mitad del valor axial (en el eje).
• Longitud de Onda de Emisión Pico (\u03bb_P):650.0 nm (típico).
• Longitud de Onda Dominante (\u03bb_d):630.0 - 645.0 nm. Esta longitud de onda única define el color percibido del LED en el diagrama de cromaticidad CIE.
• Ancho Medio Espectral (\u0394\u03bb):20 nm (típico). El ancho del espectro de emisión a la mitad de su intensidad máxima.
• Voltaje Directo (V_F):1.6 - 2.4 V.
• Corriente Inversa (I_R):10 \u03bcA (máximo) a V_R=5V.

3.3 Precaución sobre Descarga Electroestática (ESD)

Los LED son sensibles a las descargas electrostáticas y a los picos de voltaje. Deben implementarse medidas de control ESD adecuadas durante la manipulación y el ensamblaje. Esto incluye el uso de pulseras antiestáticas conectadas a tierra, guanti antiestáticos y asegurarse de que todo el equipo y las estaciones de trabajo estén correctamente conectados a tierra para prevenir fallos latentes o catastróficos del dispositivo.

4. Sistema de Clasificación por Bins

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LED se clasifican en bins según su intensidad luminosa. El LTST-S270KDKT utiliza los siguientes códigos de bin para su salida roja, medidos a 20 mA.

• Bin J:4.5 - 7.1 mcd
• Bin K:7.1 - 11.2 mcd
• Bin L:11.2 - 18.0 mcd
• Bin M:18.0 - 28.0 mcd
• Bin N:28.0 - 45.0 mcd

Se aplica una tolerancia de \u00b115% a los límites de cada bin de intensidad luminosa. Los diseñadores deben especificar el código de bin requerido para garantizar el nivel de brillo deseado en la aplicación final.

5. Análisis de Curvas de Rendimiento

El documento fuente incluye curvas de rendimiento típicas que son cruciales para comprender el comportamiento del dispositivo en diversas condiciones. Estas curvas ilustran típicamente la relación entre la corriente directa y la intensidad luminosa (I_Fvs. I_V), la corriente directa y el voltaje directo (I_Fvs. V_F), y el efecto de la temperatura ambiente en la intensidad luminosa. Analizar estas curvas permite a los diseñadores optimizar la corriente de excitación para eficiencia y brillo, comprender los requisitos de voltaje para el diseño de la fuente de alimentación y tener en cuenta la reducción térmica en entornos de alta temperatura.

6. Guías de Ensamblaje y Manipulación

6.1 Limpieza

Los limpiadores químicos no especificados pueden dañar el encapsulado del LED. Si es necesaria la limpieza después de la soldadura o debido a contaminación, utilice alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente. El tiempo de inmersión debe ser inferior a un minuto para evitar daños potenciales a la lente de epoxi o a la estructura interna.

6.2 Proceso de Soldadura

El dispositivo es compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), que es estándar para el ensamblaje SMD. Se recomienda un perfil de proceso sin plomo (Pb-free).

• Precalentamiento:150\u00b0C a 200\u00b0C.
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos.
• Temperatura Máxima:Máximo 260\u00b0C.
• Tiempo por Encima del Líquidus:Máximo 10 segundos a la temperatura máxima. No se debe realizar el reflujo más de dos veces.

Para el re-trabajo manual con un soldador, la temperatura de la punta no debe exceder los 300\u00b0C, y el tiempo de contacto debe limitarse a un máximo de 3 segundos por unión. Es fundamental seguir los perfiles de reflujo estándar JEDEC y las recomendaciones del fabricante de la pasta de soldar para garantizar uniones fiables y prevenir daños térmicos en el LED.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

El almacenamiento adecuado es vital para mantener la soldabilidad y la fiabilidad del dispositivo.

• Paquete Sellado:Almacenar a \u2264 30\u00b0C y \u2264 90% de Humedad Relativa (HR). La vida útil es de un año cuando se almacena en la bolsa original a prueba de humedad con desecante.
• Paquete Abierto:Para los componentes retirados de su embalaje original, el entorno de almacenamiento no debe exceder los 30\u00b0C o el 60% de HR. Se recomienda completar el reflujo IR en una semana (Nivel de Sensibilidad a la Humedad 3, MSL 3). Para un almacenamiento más prolongado fuera de la bolsa original, utilice un contenedor sellado con desecante o un desecador de nitrógeno. Los componentes almacenados durante más de una semana deben secarse a aproximadamente 60\u00b0C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida.

7. Información de Empaquetado y Pedido

El empaquetado estándar para ensamblaje de alto volumen es cinta portadora embutida de 8mm de ancho enrollada en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Cada carrete contiene 4000 piezas. La cinta se sella con una cinta de cubierta superior. El empaquetado sigue las especificaciones ANSI/EIA-481. Para cantidades más pequeñas, está disponible un paquete mínimo de 500 piezas. La cinta está diseñada para permitir un máximo de dos componentes faltantes consecutivos (bolsillos vacíos).

8. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

8.1 Diseño del Circuito de Excitación

Los LED son dispositivos excitados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme al excitar múltiples LED, especialmente en configuraciones en paralelo, es esencial utilizar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada LED. Esto compensa la variación natural en el voltaje directo (V_F) de un dispositivo a otro. Excitar los LED directamente desde una fuente de voltaje sin regulación de corriente puede provocar corriente excesiva, fuga térmica y reducir la vida útil. El método simple de resistencia en serie (Circuito A en el documento fuente) es un enfoque común y fiable.

8.2 Gestión Térmica

Aunque el paquete es pequeño, se deben respetar la disipación de potencia (50 mW máximo) y el rango de temperatura de operación (-30\u00b0C a +85\u00b0C). La salida luminosa típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. En aplicaciones donde el LED se excita a o cerca de su corriente máxima, o en altas temperaturas ambientales, se debe considerar el layout del PCB para proporcionar un alivio térmico adecuado mediante almohadillas y trazas de cobre.

8.3 Alcance de la Aplicación y Fiabilidad

Este producto está destinado a su uso en equipos electrónicos comerciales y de consumo estándar. Para aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional donde un fallo podría poner en peligro la seguridad o la salud (por ejemplo, aviación, soporte vital médico, control de transporte), son necesarias calificaciones y consultas adicionales. El dispositivo no está diseñado para exposición continua al aire libre o entornos hostiles a menos que esté debidamente protegido.

9. Comparación Técnica y Tendencias

El uso de la tecnología AllnGaP para LED rojos representa un avance significativo sobre tecnologías más antiguas como el Fosfuro de Arsénico de Galio (GaAsP). AllnGaP ofrece una eficiencia luminosa superior, lo que resulta en un mayor brillo para la misma corriente de excitación, y una mejor estabilidad térmica. El paquete de emisión lateral (en oposición al de emisión superior) es especialmente ventajoso para aplicaciones donde la luz debe dirigirse paralela a la superficie del PCB, como en paneles con iluminación lateral o aplicaciones de guías de luz para retroiluminación de teclados. La tendencia en los LED SMD continúa hacia una mayor eficiencia, paquetes más pequeños y una compatibilidad más amplia con procesos de ensamblaje automatizados y de alta temperatura como la soldadura por reflujo sin plomo.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda pico y la longitud de onda dominante?

R: La longitud de onda pico (\u03bb_P) es la longitud de onda a la que la potencia óptica de salida es máxima. La longitud de onda dominante (\u03bb_d) es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, calculada a partir de las coordenadas de color CIE. La \u03bb_des más relevante para la especificación del color.

P: ¿Puedo excitar este LED sin una resistencia en serie?

R: Se desaconseja firmemente. El voltaje directo tiene un rango (1.6V a 2.4V). Conectarlo directamente a una fuente de voltaje incluso ligeramente por encima de su V_Fpuede causar que fluya una corriente grande y no controlada, destruyendo potencialmente el LED instantáneamente o con el tiempo.

P: ¿Por qué el ángulo de visión es tan amplio (130\u00b0)?

R: Un ángulo de visión amplio es característico del paquete de emisión lateral y del diseño de la lente. Es beneficioso para aplicaciones que requieren una iluminación amplia y uniforme sobre un área, en lugar de un punto de luz enfocado.

P: ¿Cómo selecciono el código de bin correcto?

R: La selección del código de bin depende del brillo mínimo requerido para su aplicación. Si su diseño necesita al menos 15 mcd, debe especificar Bin L o superior (L, M, N). Usar un bin superior garantiza que se cumpla su requisito de brillo incluso con la tolerancia del -15%.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Retroiluminación de un Teclado de Membrana.

Un diseñador está creando un dispositivo médico con un teclado de goma de silicona que requiere retroiluminación roja para operación con poca luz. El espacio detrás del teclado es extremadamente limitado.

Decisiones de Diseño:

1. Se selecciona el LTST-S270KDKT por su emisión lateral, ideal para acoplar luz al borde de una guía de luz o iluminar directamente el lateral de una leyenda de teclado translúcido desde el nivel del PCB.

2. El chip AllnGaP ultrabrillante garantiza una salida de luz suficiente incluso cuando se difunde a través del material de goma del teclado.

3. Se elige una corriente de excitación de 15 mA (por debajo del máximo de 20 mA) para garantizar la fiabilidad a largo plazo y minimizar la generación de calor dentro de la carcasa sellada del dispositivo.

4. Se especifica el Bin M (18.0-28.0 mcd) para garantizar una apariencia brillante y consistente en todas las teclas.

5. El layout del PCB incluye las dimensiones recomendadas de las almohadillas de soldadura y utiliza una resistencia limitadora de corriente de tamaño 0805 en serie con cada LED, calculada en base al voltaje de la fuente de alimentación y el V_Ftípico del LED.

6. La casa de ensamblaje sigue el perfil de reflujo IR proporcionado, y los dispositivos se almacenan en un entorno controlado antes de su uso para cumplir con los requisitos MSL3.

Este enfoque da como resultado un teclado fiable y uniformemente iluminado que cumple con los requisitos estéticos y funcionales del producto final.