Hoja de Datos del LED SMD LTST-C150KDKT-10A - 1.6x0.8x0.6mm - 2.4V - 50mW - Rojo AllnGaP - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas de una lámpara LED de montaje superficial (SMD). Diseñada para el ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB), este componente es ideal para aplicaciones con limitaciones de espacio en una amplia gama de equipos electrónicos.

1.1 Características

• Cumple con las directivas ambientales RoHS.
• Utiliza un chip semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AllnGaP) ultrabrillante que emite luz roja.
• Empaquetado en cinta de 8 mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro para manejo automatizado.
• Huella de paquete estándar EIA.
• Entrada compatible con niveles lógicos estándar de circuitos integrados (IC).
• Diseñado para ser compatible con equipos de ensamblaje automatizado pick-and-place.
• Resiste procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR).

1.2 Aplicaciones Objetivo

Este LED es adecuado para una amplia gama de aplicaciones que requieren una fuente indicadora o de retroiluminación compacta y fiable, incluyendo, entre otras:

• Dispositivos de telecomunicaciones, equipos de automatización de oficinas, electrodomésticos y sistemas de control industrial.
• Retroiluminación de teclados y teclados numéricos.
• Indicadores de estado y de alimentación.
• Micro-pantallas e indicadores de panel.
• Iluminación de señales y símbolos.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Las siguientes secciones proporcionan un análisis detallado de las especificaciones eléctricas, ópticas y ambientales del dispositivo.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos valores representan los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones. Todas las especificaciones se dan a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Disipación de Potencia (Pd):50 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el dispositivo puede disipar en forma de calor.
• Corriente Directa de Pico (I_F(PEAK)):40 mA. Esta es la corriente directa instantánea máxima permitida, típicamente especificada en condiciones de pulso (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para evitar el sobrecalentamiento.
• Corriente Directa Continua (I_F):20 mA. Esta es la corriente continua máxima recomendada para operación continua.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Aplicar un voltaje de polarización inversa que exceda este valor puede causar ruptura de la unión.
• 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 por Reflujo IR:Temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos. Esto define el perfil térmico que el paquete puede soportar durante el ensamblaje.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros definen el rendimiento típico del dispositivo en condiciones normales de operación (Ta=25°C, I_F=10mA a menos que se indique lo contrario).

• Intensidad Luminosa (I_V):2.8 a 28.0 mcd (mililúmenes). El brillo percibido de la salida de luz. El amplio rango se gestiona mediante un sistema de clasificación (binning).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados. Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor medido en el eje. Un ángulo de visión amplio como este proporciona un patrón de luz difuso y amplio, adecuado para indicadores.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):650.0 nm (nanómetros). La longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):630.0 a 645.0 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que define el color (rojo, en este caso). Se deriva del diagrama de cromaticidad CIE.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):20 nm (típico). Esto indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida, medido como el ancho del espectro a la mitad de su potencia máxima.
• Voltaje Directo (V_F):1.6 a 2.4 V. La caída de voltaje a través del LED cuando se alimenta con la corriente de prueba especificada (10mA).
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (microamperios) máximo. La pequeña corriente de fuga que fluye cuando se aplica el voltaje inverso máximo (5V).

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en el brillo para aplicaciones de producción, los LED se clasifican en grupos de rendimiento, o "bins".

3.1 Código de Clasificación por Intensidad Luminosa

La clasificación principal para este producto se basa en la intensidad luminosa medida a 10mA. La tolerancia dentro de cada bin es de +/-15%.

• Bin H:2.8 - 4.5 mcd
• 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

Este sistema permite a los diseñadores seleccionar un grado de brillo apropiado para su aplicación específica, equilibrando costo y rendimiento.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien los datos gráficos específicos se hacen referencia en el documento fuente, las relaciones clave se describen aquí en base a la física estándar de los LED y los parámetros proporcionados.

4.1 Característica Corriente vs. Voltaje (I-V)

Un LED es un diodo. Su voltaje directo (V_F) tiene una relación logarítmica con la corriente directa (I_F). El rango especificado de V_Fde 1.6V a 2.4V a 10mA es típico para un LED rojo AllnGaP. Operar por encima de la corriente continua recomendada (20mA) hará que V_Faumente ligeramente, pero principalmente generará un calor excesivo, reduciendo la eficiencia y la vida útil.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La salida de luz (I_V) es aproximadamente proporcional a la corriente directa en un rango significativo. Sin embargo, la eficiencia tiende a disminuir a corrientes muy altas debido al aumento de los efectos térmicos y otros comportamientos no ideales del semiconductor. Alimentar el LED a los 10mA o 20mA típicos garantiza una eficiencia y fiabilidad óptimas.

4.3 Dependencia de la Temperatura

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

• Voltaje Directo (V_F):Disminuye. Tiene un coeficiente de temperatura negativo.
• Intensidad Luminosa (I_V):Disminuye. Temperaturas más altas reducen la eficiencia cuántica interna del semiconductor, lo que lleva a una menor salida de luz para la misma corriente.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Puede desplazarse ligeramente, alterando potencialmente el tono de color percibido.

Una gestión térmica adecuada en el diseño del PCB es crucial para mantener un rendimiento consistente.

4.4 Distribución Espectral

El espectro de emisión se centra alrededor de una longitud de onda pico (λ_P) de 650 nm con un ancho medio típico (Δλ) de 20 nm. Esto resulta en un color rojo saturado. La longitud de onda dominante (λ_d), que define el color percibido, se encuentra entre 630 nm y 645 nm.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El dispositivo se ajusta a un contorno de paquete de montaje superficial estándar. Las dimensiones clave incluyen un tamaño de cuerpo de aproximadamente 1.6 mm de largo, 0.8 mm de ancho y 0.6 mm de alto (se hace referencia a un dibujo específico en la fuente). Todas las tolerancias dimensionales son de ±0.1 mm a menos que se especifique lo contrario. La lente es transparente, permitiendo que el color rojo nativo del chip AllnGaP sea visible.

5.2 Patrón de Pistas de PCB Recomendado

Se proporciona un diseño sugerido de almohadillas de soldadura para la placa de circuito impreso para garantizar una soldadura fiable y una alineación adecuada. Este patrón está diseñado para facilitar la formación de una buena soldadura en forma de filete durante el reflujo, minimizando el riesgo de puentes de soldadura.

5.3 Identificación de Polaridad

El cátodo (terminal negativo) típicamente se indica con un marcador visual en el paquete del LED, como una muesca, un punto verde o una esquina recortada en la lente. Se debe observar la polaridad correcta durante el ensamblaje, ya que aplicar voltaje inverso puede dañar el dispositivo.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo IR

El dispositivo es compatible con procesos de soldadura sin plomo (Pb-free). Se proporciona un perfil de reflujo recomendado, que cumple con los estándares JEDEC.

• Temperatura de Precalentamiento:150°C a 200°C.
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos.
• Temperatura Máxima del Cuerpo:Máximo 260°C.
• Tiempo por Encima de 260°C:Máximo 10 segundos.
• Número de Pasadas de Reflujo:Máximo dos veces.

El perfil específico debe caracterizarse para el diseño real de PCB, la pasta de soldadura y el horno utilizados.

6.2 Soldadura Manual (Si es Necesaria)

Si se requiere soldadura manual, se debe tener extremo cuidado:

• Temperatura del Soldador:Máximo 300°C.
• Tiempo de Soldadura:Máximo 3 segundos por terminal.
• Número de Intentos de Soldadura:Una sola vez por conexión.

La aplicación prolongada de calor puede dañar los alambres de unión internos y el paquete epóxico.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

El nivel de sensibilidad a la humedad (MSL) es un factor crítico para los componentes SMD.

• Paquete Sellado (con desecante):Almacenar a ≤30°C y ≤90% HR. Usar dentro de un año a partir de la fecha del paquete seco.
• Paquete Abierto:Almacenar a ≤30°C y ≤60% HR. Los componentes deben someterse a reflujo IR dentro de una semana (MSL 3).
• Almacenamiento Prolongado (Fuera de la Bolsa):Almacenar en un contenedor sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno. Si se almacena por más de una semana, se requiere un horneado a 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" durante el reflujo.

6.4 Limpieza

Si es necesaria una limpieza posterior a la soldadura, usar solo solventes aprobados a base de alcohol, como alcohol isopropílico (IPA) o alcohol etílico. La inmersión debe ser a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Los limpiadores químicos no especificados pueden dañar la lente del LED o el material del paquete.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora con relieve para ensamblaje automatizado.

• Ancho de la Cinta Portadora: 8mm.
• Diámetro del Carrete:7 pulgadas.
• Cantidad por Carrete:3000 piezas (carrete completo estándar).
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ) para Restos:500 piezas.
• Sellado de Bolsillos:Los bolsillos vacíos se sellan con cinta de cubierta.
• Componentes Faltantes:Se permite un máximo de dos lámparas faltantes consecutivas, según los estándares de la industria (ANSI/EIA 481).

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Un LED es un dispositivo controlado por corriente. Para garantizar un brillo uniforme y evitar la concentración de corriente, especialmente cuando se alimentan múltiples LED en paralelo, se debe usar una resistencia limitadora en serie con cada LED. El valor de la resistencia (R) se calcula usando la Ley de Ohm: R = (V_SUPPLY- V_F) / I_F, donde V_Fes el voltaje directo del LED a la corriente deseada I_F. Usar el V_Fmáximo de la hoja de datos (2.4V) en el cálculo garantiza que la corriente no exceda el objetivo incluso con variaciones entre dispositivos.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja (50mW máx.), asegurar una buena vía térmica a través de las almohadillas del PCB ayuda a mantener una salida de luz estable y una larga vida útil, especialmente en altas temperaturas ambientales o con corrientes de accionamiento más altas.
• Protección contra ESD (Descarga Electroestática):Los LED son sensibles a la electricidad estática. Se deben implementar controles ESD adecuados (pulseras, estaciones de trabajo conectadas a tierra, pisos conductivos) durante el manejo y ensamblaje.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 130 grados proporciona una iluminación amplia. Para una luz más enfocada, pueden ser necesarias lentes externas o guías de luz.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Este LED rojo AllnGaP ofrece ventajas específicas:

• vs. LED Rojos Tradicionales GaAsP:La tecnología AllnGaP proporciona una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en una salida más brillante a la misma corriente, o un brillo equivalente con menor potencia.
• vs. LED Estándar de Agujero Pasante:El paquete SMD permite una densidad de ensamblaje mucho mayor, es compatible con líneas de producción totalmente automatizadas y elimina la necesidad de doblar terminales y taladrar agujeros en el PCB.
• Ventaja Clave:La combinación de alto brillo del AllnGaP, un amplio ángulo de visión y un paquete compacto soldable por reflujo hace que este dispositivo sea muy versátil para la electrónica moderna.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Puedo alimentar este LED directamente desde un pin lógico de 3.3V o 5V?

No, no sin una resistencia limitadora de corriente.Conectarlo directamente intentaría extraer una corriente muy alta, limitada solo por la capacidad del pin y la resistencia dinámica del LED, lo que probablemente destruiría el LED o dañaría el IC de accionamiento. Siempre use una resistencia en serie.

10.2 ¿Por qué hay un rango tan amplio en la Intensidad Luminosa (2.8 a 28.0 mcd)?

Esto se debe a las variaciones naturales en la fabricación de semiconductores. El sistema de clasificación (de H a M) ordena las piezas por brillo medido. Para una apariencia consistente en una aplicación, especifique y use LED del mismo bin de intensidad.

10.3 ¿Qué sucede si excedo la corriente continua nominal de 20mA?

Exceder la especificación aumenta la temperatura de la unión. Esto acelera la degradación del material semiconductor, lo que lleva a una disminución permanente y rápida de la salida de luz (depreciación de lúmenes) y potencialmente causa una falla catastrófica. Siempre diseñe circuitos para operar dentro de los Límites Absolutos Máximos.

11. Ejemplo Práctico de Caso de Uso

11.1 Caso de Diseño: Panel de Indicadores de Estado

Escenario:Diseñar un panel de control con 10 indicadores de estado rojos idénticos, alimentados desde una línea de 5V. El brillo uniforme es crítico.
Pasos de Diseño:

1. Elegir Corriente de Accionamiento:Seleccionar I_F= 10mA para un buen brillo y larga vida útil.
2. Calcular Valor de la Resistencia:Usar el V_Fmáximo (2.4V) para diseño en el peor caso. R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260 Ohmios. El valor estándar E24 más cercano es 270 Ohmios.
3. Calcular Potencia de la Resistencia:P = I²* R = (0.01)²* 270 = 0.027W. Una resistencia estándar de 1/8W (0.125W) o 1/10W es suficiente.
4. Especificar Bin del LED:Para garantizar que los 10 indicadores coincidan, especifique LED de un solo bin de intensidad luminosa (por ejemplo, Bin L: 11.2-18.0 mcd) en la orden de compra.
5. Diseño del PCB:Usar el patrón de pistas recomendado. Asegurarse de que el diseño del panel permita el ángulo de visión de 130 grados para que el indicador sea visible desde las posiciones previstas del usuario.

12. Introducción al Principio de Operación

Los Diodos Emisores de Luz (LED) 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 de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía. En un LED AllnGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), esta energía se libera principalmente como fotones (luz) en la parte roja del espectro visible. La longitud de onda específica (color) está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor, que se diseña durante el proceso de crecimiento del cristal ajustando las proporciones de aluminio, indio y galio.

13. Tendencias y Avances Tecnológicos

El campo de la optoelectrónica continúa evolucionando. Las tendencias generales observables en la industria incluyen:

• Mayor Eficiencia:La investigación continua en ciencia de materiales y diseño de chips conduce a LED que producen más lúmenes por vatio (lm/W), reduciendo el consumo de energía para la misma salida de luz.
• Miniaturización:Los tamaños de los paquetes continúan reduciéndose (por ejemplo, tamaños métricos 0402, 0201) para permitir una densidad aún mayor en los PCB para dispositivos ultracompactos.
• Mejor Consistencia de Color:Los avances en el crecimiento epitaxial y las técnicas de clasificación permiten tolerancias más estrictas en la longitud de onda dominante y la intensidad luminosa, dando a los diseñadores un control más preciso sobre el color y el brillo.
• Integración:Las tendencias incluyen integrar múltiples chips LED (RGB) en un solo paquete para mezcla de colores, o combinar ICs de control con LED para soluciones de iluminación "inteligentes".

Estos desarrollos tienen como objetivo proporcionar a los diseñadores componentes más capaces, eficientes y fiables para una gama cada vez mayor de aplicaciones.