Hoja de Datos del LED SMD LTW-C19BZDS2-NB - Chip Blanco InGaN - 2.5-3.0V - 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas del LTW-C19BZDS2-NB, una lámpara LED de montaje superficial (SMD). Este componente está diseñado para el ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB) y es adecuado para aplicaciones donde el espacio es una limitación crítica. El LED utiliza un chip blanco InGaN (Nitruro de Galio e Indio) de ultrabrillo como fuente de luz, alojado en un encapsulado con lente amarilla y capuchón negro. Cumple con la directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS).

1.1 Ventajas Principales

Las ventajas principales de este LED incluyen su perfil superfino, que facilita la integración en dispositivos delgados. Se suministra en cinta de 8 mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, haciéndolo totalmente compatible con equipos automáticos de pick-and-place de alta velocidad utilizados en la fabricación electrónica moderna. El dispositivo también está diseñado para ser compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), que es el estándar para el ensamblaje de tecnología de montaje superficial. Sus características eléctricas son compatibles con circuitos integrados (I.C.), simplificando el diseño del circuito de excitación.

1.2 Mercado Objetivo y Aplicaciones

Este LED está dirigido a un amplio espectro de fabricantes de equipos electrónicos. Sus aplicaciones clave incluyen, entre otras:

• Equipos de Telecomunicaciones:Indicadores de estado en routers, módems y teléfonos.
• Automatización de Oficina:Retroiluminación para teclados y paneles de control en portátiles, calculadoras y paneles de control.
• Electrónica de Consumo y Electrodomésticos:Luces de estado de encendido, indicadores de función.
• Equipos Industriales:Indicadores de panel y luces de estado de máquinas.
• Microvisualizadores y Luminarias Simbólicas:Iluminación informativa a pequeña escala.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los parámetros clave de rendimiento del LED bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C).

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No están destinados para operación continua.

• Disipación de Potencia (Pd):70 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar en forma de calor.
• Corriente Directa Continua (IF):20 mA DC. La máxima corriente en estado estacionario que se puede aplicar.
• Corriente Directa de Pico:100 mA, permitida solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para evitar sobrecalentamiento.
• Umbral de Descarga Electroestática (ESD) (HBM):2000V. Esta clasificación del Modelo de Cuerpo Humano indica un nivel moderado de sensibilidad a ESD; se requieren procedimientos de manejo adecuados.
• Rango de Temperatura de Operación:-20°C a +80°C. El rango de temperatura ambiente para un funcionamiento confiable.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-30°C a +100°C.
• Condición de Soldadura por Reflujo IR:Soporta una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos, lo cual es estándar para procesos de soldadura sin plomo.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros están garantizados bajo las condiciones de prueba especificadas (típicamente IF = 2mA).

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 11.0 mcd hasta un máximo de 45.0 mcd, con un valor típico de 28.0 mcd. La intensidad se mide utilizando un sensor filtrado para coincidir con la curva de respuesta del ojo fotópico CIE.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):80 grados. Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor axial máximo, definiendo la dispersión del haz.
• Coordenadas de Cromaticidad (x, y):Aproximadamente (0.31, 0.31) en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. Esto define el punto de color blanco del LED. Se aplica una tolerancia de ±0.01 a estas coordenadas.
• Tensión Directa (VF):Entre 2.50V y 3.00V a 2mA, con un valor típico de 2.70V. Esta es la caída de tensión a través del LED cuando conduce corriente.
• Tensión Inversa (VR):5.0V a 9.0V.Nota Importante:Este parámetro es solo para caracterización de prueba IR. El dispositivo no está diseñado para operar bajo polarización inversa.
• Corriente Inversa (IR):Máximo de 10 μA cuando se aplica una tensión inversa de 5V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación por Bins

Los LEDs se clasifican (binned) después de la producción en función de parámetros clave para garantizar consistencia. El código de bin está marcado en el embalaje.

3.1 Clasificación por Tensión Directa (VF)

Clasificados a IF=2mA. Los códigos de bin (10, A10, B10, B11, 12) representan rangos de tensión crecientes desde 2.50-2.60V hasta 2.90-3.00V, con una tolerancia de ±0.1V por bin.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (Iv)

Clasificados a IF=2mA. Los códigos de bin L, M, N representan rangos de intensidad: 11.0-18.0 mcd, 18.0-28.0 mcd y 28.0-45.0 mcd respectivamente, con una tolerancia de ±15% por bin.

3.3 Clasificación por Tono (Color)

Definida por las coordenadas de cromaticidad (x, y) en el diagrama CIE 1931 a IF=2mA. Los códigos de bin S1, S2, S3, S5 definen regiones cuadriláteras específicas en la carta de colores, asegurando que los LEDs dentro de un bin tengan un color blanco consistente. Se aplica una tolerancia de ±0.01 a las coordenadas.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien en la hoja de datos se hace referencia a curvas gráficas específicas (Fig.1, Fig.5), el siguiente análisis se basa en los datos tabulares proporcionados y el comportamiento estándar de los LEDs.

4.1 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V)

La tensión directa (VF) se especifica a una corriente de prueba baja de 2mA. Para un LED InGaN típico, la VF exhibe una relación logarítmica con la corriente. Operar a la corriente continua máxima de 20mA resultará en una VF más alta que el valor típico de 2.70V listado a 2mA. Los diseñadores deben consultar o derivar la curva I-V completa para calcular la resistencia en serie o la tensión de excitación de corriente constante correcta.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La intensidad luminosa (Iv) depende en gran medida de la corriente directa. Los valores de Iv especificados son a 2mA. La intensidad típicamente aumenta de forma superlineal con la corriente antes de potencialmente saturarse a corrientes más altas debido a la caída térmica y de eficiencia. La clasificación de corriente continua máxima de 20mA sugiere que el dispositivo puede ser excitado más allá de la condición de prueba para una mayor salida, pero esto aumentará la disipación de potencia y la temperatura de unión, afectando potencialmente la vida útil y la estabilidad del color.

4.3 Dependencia de la Temperatura

El rango de temperatura de operación es de -20°C a +80°C. Como todos los LEDs, el rendimiento de este dispositivo es sensible a la temperatura. Típicamente, la tensión directa (VF) disminuye al aumentar la temperatura (coeficiente de temperatura negativo). Más críticamente, la salida luminosa (Iv) generalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. Para aplicaciones que requieren una salida de luz estable, la gestión térmica de la PCB y la consideración del entorno operativo del LED son esenciales.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

La hoja de datos incluye un dibujo dimensional detallado. Notas clave: todas las dimensiones están en milímetros, y la tolerancia estándar es de ±0.1 mm a menos que se especifique lo contrario. La huella física está diseñada para ser un encapsulado estándar EIA para compatibilidad.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Montaje en PCB

Se proporciona un patrón de soldadura sugerido (geometría de pad) para la PCB para garantizar una soldadura confiable y una alineación adecuada durante el proceso de reflujo. Adherirse a esta recomendación ayuda a lograr buenos filetes de soldadura y resistencia mecánica.

5.3 Identificación de Polaridad

El dibujo de la hoja de datos indica las marcas de cátodo y ánodo en el dispositivo. Se debe observar la polaridad correcta durante el ensamblaje, ya que aplicar tensión inversa puede dañar el LED.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo IR (Proceso sin Plomo)

Se sugiere un perfil de reflujo detallado. Los parámetros clave incluyen una zona de precalentamiento (150-200°C), un tiempo de precalentamiento (máx. 120 segundos), una temperatura máxima que no exceda los 260°C y un tiempo por encima de 260°C limitado a un máximo de 10 segundos. El LED puede soportar este perfil un máximo de dos veces. Es crucial tener en cuenta que el perfil óptimo depende del ensamblaje específico de la PCB; se recomienda la caracterización a nivel de placa.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, debe realizarse con una temperatura de punta del soldador que no exceda los 300°C, y el tiempo de soldadura debe limitarse a un máximo de 3 segundos. Esto debe hacerse solo una vez.

6.3 Condiciones de Almacenamiento y Manejo

Precauciones ESD:El dispositivo tiene un umbral ESD de 2000V (HBM). El manejo con pulseras antiestáticas y en equipos correctamente conectados a tierra es obligatorio para prevenir daños por descarga electrostática.

Sensibilidad a la Humedad:Los LEDs se empaquetan en una bolsa barrera de humedad con desecante. Una vez abierta la bolsa sellada original, los componentes tienen una vida útil limitada en el piso de producción (MSL 3). Se recomienda completar el reflujo IR dentro de una semana tras la exposición. Para un almacenamiento más prolongado después de abrir, se debe hornear a 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar, o almacenar en un entorno sellado y seco (por ejemplo, con desecante o nitrógeno).

Entorno de Almacenamiento:Los paquetes sin abrir deben almacenarse a ≤30°C y ≤90% HR. Los paquetes abiertos o los componentes deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% HR.

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. Productos químicos no especificados pueden dañar el material del encapsulado.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LEDs se suministran en cinta portadora de 8 mm de ancho enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. La cantidad estándar por carrete es de 4000 piezas. Hay una cantidad mínima de embalaje de 500 piezas disponible para pedidos de restos. El embalaje cumple con las especificaciones ANSI/EIA 481. La cinta tiene una cinta de cubierta para sellar los bolsillos de los componentes.

7.2 Interpretación del Número de Parte

El número de parte LTW-C19BZDS2-NB contiene información codificada sobre la familia del producto, el color y las selecciones específicas de bin (probablemente para intensidad y color). La decodificación exacta es propietaria, pero identifica esta variante específica con lente amarilla/capuchón negro y chip blanco InGaN.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El método de excitación más común es una simple resistencia en serie para limitar la corriente. El valor de la resistencia (R) se calcula como R = (Vsuministro - VF) / IF, donde VF es la tensión directa a la corriente de operación deseada (IF). Para una corriente estable con variaciones de VF o tensión de suministro, se recomienda un controlador de corriente constante (lineal o conmutado), especialmente para aplicaciones que requieren brillo consistente.

8.2 Gestión Térmica

Con una disipación de potencia máxima de 70mW, el diseño térmico es importante para la fiabilidad. Asegúrese de que la PCB tenga un área de cobre adecuada conectada a los pads del LED para actuar como disipador de calor. Evite operar a corriente máxima en temperaturas ambientales altas sin evaluar la temperatura de unión resultante.

8.3 Diseño Óptico

El ángulo de visión de 80 grados proporciona un haz amplio y difuso adecuado para luces indicadoras y retroiluminación donde se necesita una iluminación uniforme sobre un área. Para una luz más enfocada, se requerirían ópticas secundarias (lentes).

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Los diferenciadores clave de este LED en su clase son su combinación de un chip blanco InGaN (que típicamente ofrece mayor eficiencia y mejor reproducción cromática que las tecnologías más antiguas de fósforo sobre azul en algunos aspectos), su encapsulado específico de lente amarilla/capuchón negro para fines estéticos o de filtrado óptico, y su estructura detallada de clasificación por bins para consistencia de color e intensidad. La clasificación de potencia de 70mW y la capacidad de corriente de 20mA son estándar para LEDs SMD pequeños, posicionándolo para uso como indicador de propósito general.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo excitar este LED con lógica de 3.3V?

R: Sí. Con una VF típica de 2.7V a 2mA, se puede usar una simple resistencia en serie con una fuente de 3.3V. Calcule el valor de la resistencia en función de su corriente de operación deseada.

P: ¿Cuál es la diferencia entre los bins de Iv (L, M, N)?

R: Representan diferentes niveles garantizados de salida de luz mínima. El bin N ofrece la intensidad más alta (28-45 mcd), mientras que el bin L es el más bajo (11-18 mcd). Seleccione según el requisito de brillo de su aplicación.

P: ¿Es necesario un diodo de protección inversa?

R: Si bien el LED puede soportar una pequeña corriente inversa (10 μA máx. a 5V), no está diseñado para operación inversa. En circuitos donde es posible una tensión inversa (por ejemplo, acoplamiento AC, cargas inductivas), se recomienda encarecidamente un diodo de protección externo en paralelo con el LED (cátodo a ánodo).

P: ¿Cómo interpreto las coordenadas del bin de Tono?

R: Los bins S1, S2, S3, S5 definen regiones en la carta de colores CIE. Los LEDs dentro del mismo bin tendrán un color blanco visualmente similar. Para aplicaciones donde la coincidencia de color entre múltiples LEDs es crítica, especificar un bin de tono estrecho es esencial.

11. Ejemplo Práctico de Caso de Uso

Escenario: Diseñar un indicador de estado para un router de consumo.

El LED necesita indicar "encendido" y "actividad de red". Una luz verde fija se usa a menudo para el encendido, pero este LED blanco podría usarse detrás de un difusor coloreado o para una estética moderna de luz blanca.

Pasos de Diseño:

1. Circuito de Excitación:Use el riel de 3.3V del router. Objetivo: una corriente de operación de 10mA para buena visibilidad sin consumo excesivo. Suponiendo una VF de 2.8V (estimación conservadora), calcule la resistencia en serie: R = (3.3V - 2.8V) / 0.01A = 50 Ohmios. Use una resistencia estándar de 51 ohmios.

2. Térmico:Disipación de potencia: Pd = VF * IF = 2.8V * 0.01A = 28mW, muy por debajo del máximo de 70mW.

3. Diseño de PCB:Siga el diseño de pads recomendado en la hoja de datos. Añada una pequeña zona de cobre alrededor de los pads para disipación de calor.

4. Selección de Componentes:Solicite del bin M o N para un brillo adecuado. Especifique un bin de tono consistente (por ejemplo, S2) si se usan múltiples unidades en diferentes modelos de router para garantizar la coincidencia de color.

12. Introducción al Principio de Operación

Este LED se basa en un chip semiconductor hecho de InGaN (Nitruro de Galio e Indio). Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n de este material, los electrones y los huecos se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de las capas de InGaN está diseñada para emitir luz en el espectro azul o ultravioleta cercano. Para crear luz blanca, esta emisión primaria se combina con un recubrimiento de fósforo dentro del encapsulado. El fósforo absorbe parte de la luz azul y la reemite a longitudes de onda más largas (amarillo, rojo), mezclándose con la luz azul restante para producir la percepción de blanco. La lente amarilla puede modificar aún más la salida espectral o proporcionar difusión.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

Los LEDs blancos basados en InGaN representan un avance significativo en la iluminación de estado sólido. Las tendencias clave de la industria relevantes para este componente incluyen:

Mayor Eficiencia:La investigación continua en ciencia de materiales tiene como objetivo mejorar la eficiencia cuántica interna (IQE) del chip y la eficiencia de conversión del fósforo, lo que lleva a más lúmenes por vatio (lm/W).

Calidad del Color:Desarrollo de mezclas de múltiples fósforos y nuevos materiales de fósforo para mejorar el Índice de Reproducción Cromática (IRC), haciendo que la luz blanca parezca más natural.

Miniaturización:La tendencia hacia dispositivos electrónicos de consumo más delgados y pequeños continúa impulsando LEDs con huellas cada vez más pequeñas y perfiles más bajos, como la característica "superfina" de este dispositivo.

Fiabilidad y Vida Útil:Las mejoras en materiales de encapsulado y gestión térmica están extendiendo la vida operativa de los LEDs SMD, haciéndolos adecuados para aplicaciones más exigentes. Las directrices detalladas de almacenamiento y manejo en esta hoja de datos reflejan el enfoque de la industria en mantener la fiabilidad a través de la cadena de suministro.