Hoja de Datos del LED SMD LTW-C19DZDS5-NB - Chip Blanco InGaN - 10mA - 36mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTW-C19DZDS5-NB es una lámpara LED de montaje superficial (SMD) diseñada para aplicaciones electrónicas modernas que requieren miniaturización y alta fiabilidad. Pertenece a una familia de componentes específicamente diseñados para procesos de montaje automatizado en placas de circuito impreso (PCB), lo que lo hace ideal para fabricación en grandes volúmenes. Su factor de forma compacto responde a las necesidades de diseños con limitaciones de espacio, muy comunes en la electrónica portátil y embebida contemporánea.

1.1 Ventajas y Características Principales

Este LED ofrece varias ventajas clave que contribuyen a su amplia aplicabilidad. Cumple plenamente con la directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS), garantizando que cumple con los estándares medioambientales internacionales. El dispositivo utiliza un material semiconductor de Nitruro de Galio e Indio (InGaN) ultrabrillante para producir luz blanca, ofreciendo una alta eficiencia luminosa. Su encapsulado es compatible con los contornos estándar de la industria EIA, facilitando la integración en bibliotecas de diseño y líneas de montaje existentes. Además, está diseñado para ser compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), que es el estándar para el montaje de tecnología de montaje superficial. Los componentes se suministran en cinta de 8mm montada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, que es el embalaje estándar para equipos de colocación automática.

1.2 Mercado Objetivo y Aplicaciones

La versatilidad de este LED SMD lo hace adecuado para una amplia gama de equipos electrónicos. Las principales áreas de aplicación incluyen dispositivos de telecomunicaciones como teléfonos inalámbricos y celulares, plataformas informáticas como ordenadores portátiles y sistemas de infraestructura de red. También se utiliza comúnmente en diversos electrodomésticos y electrónica de consumo para indicación de estado y retroiluminación. Los usos funcionales específicos abarcan la retroiluminación de teclados o teclados, indicadores de estado y alimentación, iluminación para micro-pantallas y luminarias generales de señal o símbolo en entornos interiores.

2. Dimensiones del Encapsulado y Especificaciones Mecánicas

El LED presenta una lente amarilla con tapa negra. Las dimensiones mecánicas precisas se proporcionan en los planos originales de la hoja de datos, con todas las medidas especificadas en milímetros. La tolerancia estándar para estas dimensiones es de ±0,1 mm a menos que se indique lo contrario en el plano. Este nivel de precisión garantiza una colocación y soldadura consistentes durante el montaje automatizado. El encapsulado está diseñado para ser un LED chip superfino, contribuyendo al bajo perfil de los productos finales.

3. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Todas las clasificaciones y características se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C, que es la condición de referencia estándar para las pruebas de dispositivos semiconductores.

3.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No están destinados para operación continua. Los límites absolutos máximos para el LTW-C19DZDS5-NB son los siguientes: La disipación de potencia máxima es de 36 milivatios (mW). La corriente directa de pico, cuando se pulsa con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0,1 ms, no debe exceder los 50 mA. La corriente directa continua máxima en DC es de 10 mA. El dispositivo puede soportar un umbral de descarga electrostática (ESD) de 2000 Voltios utilizando el Modelo de Cuerpo Humano (HBM). El rango de temperatura de operación permitido es de -20°C a +80°C, mientras que el rango de temperatura de almacenamiento es más amplio, de -40°C a +85°C. El componente puede soportar una condición de soldadura infrarroja con una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos.

3.2 Perfil de Reflujo IR Sugerido para Proceso sin Plomo

Se proporciona un perfil de soldadura por reflujo recomendado para garantizar uniones de soldadura fiables sin dañar el LED. El perfil típicamente incluye una etapa de precalentamiento, un remojo térmico, una zona de reflujo con una temperatura máxima controlada y un período de enfriamiento. El cumplimiento de este perfil, particularmente la temperatura máxima de 260°C y el tiempo por encima del líquido, es crítico para mantener la integridad del dispositivo y su fiabilidad a largo plazo.

3.3 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros definen el rendimiento típico del LED en condiciones normales de operación. La intensidad luminosa (Iv) oscila entre un mínimo de 18,0 milicandelas (mcd) y un máximo de 45,0 mcd cuando se alimenta con una corriente directa (IF) de 5 mA. El ángulo de visión (2θ1/2), definido como el ángulo donde la intensidad cae a la mitad de su valor máximo, es de 50 grados. Las coordenadas de cromaticidad en el diagrama CIE 1931 son típicamente x=0,270 e y=0,260 a 5mA. La tensión directa (VF) oscila entre 2,40V (mín.) y 3,20V (máx.), con un valor típico de 2,70V a IF=5mA. La corriente inversa (IR) se especifica con un máximo de 10 microamperios (µA) cuando se aplica una tensión inversa (VR) de 5V. Es importante señalar que esta condición de tensión inversa es solo para fines de prueba; el LED no está diseñado para operar en polarización inversa.

4. Explicación del Sistema de Clasificación por Bins

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

4.1 Clasificación por Tensión Directa (VF)

Los LED se clasifican según su caída de tensión directa a una corriente de prueba de 5mA. Los códigos de bin y sus rangos de tensión correspondientes son: A10 (2,40V - 2,60V), A11 (2,60V - 2,80V), B10 (2,80V - 3,00V) y B11 (3,00V - 3,20V). Se aplica una tolerancia de ±0,1V a cada bin.

4.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (IV)

Los componentes se clasifican según su salida de luz a 5mA. Los bins definidos son: M (18,0 mcd - 28,0 mcd) y N (28,0 mcd - 45,0 mcd). Se aplica una tolerancia de ±15% a cada bin de intensidad luminosa.

4.3 Clasificación por Tono (Cromaticidad)

El punto de color, definido por las coordenadas CIE 1931 (x, y), también se clasifica en bins para controlar la consistencia del color. La hoja de datos define varios bins de tono (por ejemplo, C01, C1, C2) con límites de coordenadas específicos que forman cuadriláteros en el diagrama de cromaticidad. Se aplica una tolerancia de ±0,01 a cada coordenada dentro de un bin.

5. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos original incluye curvas características típicas que proporcionan información valiosa sobre el comportamiento del dispositivo en condiciones variables. Estas curvas suelen ilustrar la relación entre la tensión directa y la corriente directa (curva IV), mostrando la naturaleza exponencial del diodo. También pueden representar la variación de la intensidad luminosa con la corriente directa y la dependencia de la tensión directa con la temperatura ambiente. Analizar estas curvas ayuda a los diseñadores a comprender las compensaciones; por ejemplo, alimentar el LED con una corriente más alta aumenta la salida de luz pero también incrementa la disipación de potencia y la temperatura de unión, lo que puede afectar la longevidad y el cambio de color.

6. Directrices Mecánicas, de Montaje y Manipulación

6.1 Diseño Recomendado de Pads de Fijación en PCB

Se proporciona un patrón de soldadura (huella) sugerido para la PCB para garantizar la formación adecuada del filete de soldadura y la estabilidad mecánica. Seguir esta recomendación es crucial para lograr uniones de soldadura fiables durante el reflujo.

6.2 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, solo deben usarse los productos químicos especificados. La hoja de datos recomienda la inmersión en alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. El uso de líquidos químicos no especificados puede dañar el encapsulado del LED.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

El almacenamiento adecuado es esencial para prevenir la absorción de humedad, que puede causar "efecto palomita" (agrietamiento del encapsulado) durante la soldadura por reflujo. Cuando la bolsa de barrera antihumedad está sellada, los LED deben almacenarse a ≤ 30°C y ≤ 90% de Humedad Relativa (HR), con un período de uso recomendado de un año. Una vez abierto el embalaje original, el entorno de almacenamiento no debe exceder los 30°C o el 60% de HR. Para los componentes extraídos de su embalaje original (Nivel de Sensibilidad a la Humedad 3, MSL 3), se recomienda completar el reflujo IR en una semana. Para un almacenamiento más prolongado fuera de la bolsa original, deben guardarse en un recipiente sellado con desecante. Si se almacenan durante más de una semana, se requiere un secado a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de la soldadura.

6.4 Instrucciones de Soldadura

Para soldadura por reflujo, se recomienda un perfil con una temperatura de precalentamiento de 150-200°C, un tiempo de precalentamiento de hasta 120 segundos, una temperatura máxima que no exceda los 260°C y un tiempo en el pico de hasta 10 segundos (máximo dos ciclos de reflujo). Para soldadura manual con cautín, la temperatura de la punta no debe exceder los 300°C y el tiempo de contacto debe limitarse a un máximo de 3 segundos (una sola vez).

7. Embalaje e Información de Pedido

El embalaje estándar consiste en LED colocados en cinta portadora gofrada de 8 mm de ancho. Esta cinta se enrolla en un carrete estándar de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete completo contiene 4000 piezas. Para cantidades menores a un carrete completo, se aplica una cantidad mínima de embalaje de 500 piezas para lotes restantes. El embalaje sigue las especificaciones ANSI/EIA 481. La cinta utiliza una cinta de cubierta para sellar los bolsillos vacíos de componentes, y el número máximo permitido de lámparas faltantes consecutivas en un carrete es de dos.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

En una aplicación típica, el LED es alimentado por una fuente de corriente constante o a través de una resistencia limitadora de corriente conectada en serie con una fuente de tensión. El valor de la resistencia limitadora de corriente (R) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_fuente - VF_LED) / IF, donde VF_LED es la tensión directa del LED a la corriente deseada IF. Usar el VF máximo de la hoja de datos en este cálculo garantiza que la corriente no exceda el límite incluso con la variación entre piezas.

8.2 Consideraciones de Diseño

Alimentación de Corriente:Operar el LED en o por debajo de la corriente directa continua recomendada de 10mA es crucial para la fiabilidad. Exceder los límites absolutos máximos, aunque sea brevemente, puede degradar el material semiconductor y reducir la vida útil.Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegurar un área de cobre adecuada en la PCB alrededor de los pads de soldadura puede ayudar a disipar el calor, especialmente en entornos de alta temperatura ambiente o cuando se colocan múltiples LED muy juntos.Protección contra ESD:Aunque el dispositivo tiene una clasificación ESD HBM de 2000V, siempre se deben seguir las precauciones estándar de manipulación ESD (pulseras, estaciones de trabajo conectadas a tierra) durante el montaje y la manipulación para prevenir daños latentes.Diseño Óptico:El ángulo de visión de 50 grados define el patrón del haz. Para aplicaciones que requieren un patrón de radiación diferente, pueden ser necesarias ópticas secundarias (lentes, guías de luz).

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTW-C19DZDS5-NB se diferencia por el uso de tecnología InGaN para luz blanca, que generalmente ofrece mayor eficiencia y mejor reproducción cromática en comparación con tecnologías más antiguas como el chip azul con fósforo amarillo (aunque sigue siendo un blanco convertido por fósforo). Su perfil de encapsulado superfino es una ventaja clave para dispositivos ultradelgados. El sistema integral de clasificación por bins para tensión, intensidad y cromaticidad proporciona a los diseñadores un control estricto sobre la consistencia del rendimiento eléctrico y óptico de su producto final, lo cual es crítico en aplicaciones como matrices de retroiluminación donde la uniformidad es importante.

10. Preguntas Frecuentes Basadas en Parámetros Técnicos

P: ¿Puedo alimentar este LED a 20mA para mayor brillo?

R: No. La corriente directa continua máxima absoluta es de 10 mA. Exceder esta clasificación conlleva el riesgo de daño permanente y anula cualquier especificación de fiabilidad. Para una mayor salida de luz, seleccione un LED de un bin de mayor intensidad luminosa o un producto clasificado para una corriente más alta.

P: La tensión directa en mi circuito mide 2,5V, pero la hoja de datos dice que el valor típico es 2,7V. ¿Es esto normal?

R: Sí, esto está dentro de la variación esperada. La tensión directa tiene un rango especificado (2,4V a 3,2V) y también se clasifica en bins. Su valor medido cae en el bin de tensión A10 o A11. Siempre diseñe su circuito limitador de corriente para el peor caso de VF máximo para garantizar que nunca se exceda el límite de corriente.

P: ¿Debo preocuparme por la sensibilidad a la humedad de este componente?

R: Sí. El componente tiene una clasificación MSL 3. Una vez abierta la bolsa sellada original, tiene una semana para completar el proceso de soldadura por reflujo en condiciones estándar de fábrica (≤ 30°C/60% HR). Si se excede este plazo, se requiere un secado antes de la soldadura.

P: ¿Puedo usar este LED para señalización exterior?

R: La hoja de datos especifica aplicaciones que incluyen "aplicaciones de letreros interiores". El rango de temperatura de operación es de -20°C a +80°C. Para uso exterior, debe asegurarse de que las condiciones ambientales (temperatura, humedad, exposición a UV) no excedan estos límites y que el montaje esté correctamente sellado contra la entrada de humedad, lo cual no está cubierto por la hoja de datos de este componente.

11. Ejemplo Práctico de Caso de Uso

Escenario: Diseño de un indicador de estado para un dispositivo médico portátil.El dispositivo tiene una línea de alimentación de 3,3V y requiere un indicador blanco brillante y claro. El diseño requiere un solo LED alimentado a aproximadamente 5mA para equilibrar la visibilidad con el consumo de energía.Pasos de Diseño:1. Seleccionar el LTW-C19DZDS5-NB por su brillo, tamaño pequeño y fiabilidad. 2. Calcular la resistencia limitadora de corriente: Usando el VF máximo de 3,2V, R = (3,3V - 3,2V) / 0,005A = 20 Ohmios. Se usaría una resistencia estándar de 20 ohmios. 3. En el diseño de la PCB, usar el patrón de soldadura recomendado de la hoja de datos. 4. Especificar componentes del bin de intensidad luminosa N y un bin de tono específico (por ejemplo, C1) para garantizar un color y brillo consistentes en todas las unidades de producción. 5. En las instrucciones de montaje, enfatizar la manipulación MSL 3 y la vida útil de una semana después de abrir la bolsa.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de la electroluminiscencia. Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa (típicamente hecha de InGaN para LED azules/blancos). Esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor. Un LED blanco, como el LTW-C19DZDS5-NB, típicamente utiliza un chip azul de InGaN recubierto con un fósforo amarillo. Parte de la luz azul es convertida por el fósforo en luz amarilla, y la mezcla de luz azul y amarilla es percibida por el ojo humano como blanca.

13. Tendencias Tecnológicas

El campo de los LED SMD continúa evolucionando hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), un índice de reproducción cromática (IRC) mejorado para una mejor calidad de luz y una mayor densidad de potencia en encapsulados más pequeños. También hay una tendencia hacia tolerancias de clasificación por bins más estrictas tanto para el color como para el flujo luminoso, para satisfacer las demandas de aplicaciones como la retroiluminación de pantallas de gama alta y la iluminación arquitectónica donde la uniformidad es crítica. Además, los avances en materiales y diseños de encapsulado buscan mejorar el rendimiento térmico, permitiendo corrientes de alimentación más altas y vidas operativas más largas. La integración de electrónica de control (por ejemplo, controladores de corriente constante, capacidad de direccionamiento) directamente en el encapsulado del LED es otra tendencia significativa, simplificando el diseño del sistema para aplicaciones de iluminación inteligente.