Hoja de Datos del LED SMD LTW-C181DS5-GE2 - Altura Ultra Fina de 0.55mm - Blanco InGaN - 20mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas de un Diodo Emisor de Luz (LED) de montaje superficial (SMD). Este componente pertenece a una familia de LEDs miniaturizados diseñados específicamente para procesos de ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB) y aplicaciones donde el espacio es una limitación crítica. El LED utiliza un material semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) para producir luz blanca, ofreciendo un alto brillo en un factor de forma compacto.

La filosofía de diseño principal detrás de este producto es proporcionar una solución de iluminación confiable y de alto rendimiento que se integre perfectamente en los flujos de trabajo de fabricación electrónica moderna. Su compatibilidad con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) y equipos automáticos de pick-and-place lo hace adecuado para entornos de producción de alto volumen. La altura ultra fina del encapsulado es una característica clave, que permite su uso en dispositivos electrónicos de consumo e industriales cada vez más delgados.

1.1 Características

• Cumple con la directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS).
• Perfil extremadamente bajo con una altura de encapsulado de solo 0.55 milímetros.
• Utiliza un chip de luz blanca InGaN de ultra alto brillo.
• Suministrado en embalaje estándar de la industria: cinta de 8mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro.
• Conforma a los contornos de paquete estándar de la Alianza de Industrias Electrónicas (EIA).
• Compatible eléctricamente con niveles lógicos de circuitos integrados (IC).
• Diseñado para compatibilidad con sistemas automatizados de colocación de componentes.
• Resiste perfiles estándar de soldadura por reflujo infrarrojo.

1.2 Aplicaciones

Este LED está diseñado para una amplia gama de equipos electrónicos. Sus principales áreas de aplicación incluyen:

• Equipos de Telecomunicaciones:Indicadores de estado en routers, módems y teléfonos.
• Automatización de Oficina:Retroiluminación para teclados, paneles de control en impresoras, escáneres y fotocopiadoras.
• Electrónica de Consumo y Electrodomésticos:Indicadores de encendido, modo o función en dispositivos como altavoces inteligentes, televisores y electrodomésticos de cocina.
• Equipos Industriales:Indicadores de estado de máquina, fallo o modo operativo en sistemas de control.
• Señalización Interior y Micro-Pantallas:Iluminación para símbolos, iconos o pequeñas pantallas informativas.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se garantiza la operación en o por encima de estos límites. Todos los valores se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Disipación de Potencia (Pd):76 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar como calor sin exceder sus límites térmicos.
• Corriente Directa de Pico (I_F(PEAK)):100 mA. Esta es la corriente máxima permitida en condiciones pulsadas, especificada con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1ms. Es significativamente mayor que la corriente continua nominal.
• Corriente Directa Continua (I_F):20 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para una operación confiable a largo plazo.
• Rango de Temperatura de Operación (T_opr):-20°C a +105°C. El rango de temperatura ambiente dentro del cual el LED está diseñado para funcionar correctamente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +105°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.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C, I_F=5mA a menos que se indique lo contrario).

• Intensidad Luminosa (I_V):Varía desde 112.0 mcd (milicandelas) hasta 224.0 mcd. Medida usando un sensor filtrado para coincidir con la curva de respuesta fotópica del ojo CIE. El valor real está clasificado (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados. Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad medida a 0 grados (en el eje). Un ángulo de visión amplio como este proporciona una iluminación difusa y amplia, adecuada para retroiluminación e indicadores de estado.
• Coordenadas de Cromaticidad (x, y):Los valores típicos son x=0.304, y=0.3005 en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. Estas coordenadas definen el punto de color percibido de la luz blanca. Aplican tolerancia y clasificación (ver Sección 3).
• Voltaje Directo (V_F):Varía de 2.70V a 3.15V a 5mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando conduce corriente. Se clasifica en rangos específicos (ver Sección 3).
• Corriente Inversa (I_R):Máximo de 2 μA a un Voltaje Inverso (V_R) de 5V. Este parámetro es principalmente para fines de prueba IR; el dispositivo no está diseñado para operar en polarización inversa.

3. Explicación del Sistema de Clasificación por Rangos (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LEDs se clasifican (binned) en función de parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con ventanas de rendimiento específicas para su aplicación.

3.1 Rango de Voltaje Directo (V_F) Rank

Clasificación a I_F= 5mA. Cada rango tiene una tolerancia de ±0.1V.

• Código de Rango A: V_F= 2.70V a 2.85V
• Código de Rango B: V_F= 2.85V a 3.00V
• Código de Rango C: V_F= 3.00V a 3.15V

3.2 Rango de Intensidad Luminosa (I_V) Rank

Clasificación a I_F= 5mA. Cada rango tiene una tolerancia de ±15%.

• Código de Rango R1: I_V= 112.0 mcd a 146.0 mcd
• Código de Rango R2: I_V= 146.0 mcd a 180.0 mcd
• Código de Rango S1: I_V= 180.0 mcd a 224.0 mcd

3.3 Rango de Tono (Cromaticidad)

Definido por límites en el diagrama de cromaticidad CIE 1931 (x, y) a I_F= 5mA. Cada rango tiene una tolerancia de ±0.01 en ambas coordenadas x e y. La hoja de datos enumera límites cuadriláteros específicos para rangos como S1-2, S2-2, S3-1 y S4-1. Esta clasificación garantiza la consistencia de color entre múltiples LEDs en un ensamblaje.

4. Información Mecánica y del Encapsulado

4.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED presenta un diseño de encapsulado superfino. La dimensión clave es la altura, que es de 0.55 mm. Todas las demás dimensiones del encapsulado se proporcionan en el dibujo mecánico detallado dentro del documento fuente, con una tolerancia estándar de ±0.1 mm a menos que se especifique lo contrario. El color de la lente es amarillo, mientras que la fuente de luz en sí es un chip blanco InGaN.

4.2 Diseño Recomendado de Pads de Montaje en PCB

Se proporciona un patrón de soldadura (footprint) sugerido para la placa de circuito impreso para garantizar una soldadura adecuada y estabilidad mecánica. Adherirse a este diseño recomendado ayuda a lograr filetes de soldadura confiables y evita el efecto "tombstoning" o desalineación durante el reflujo.

4.3 Identificación de Polaridad

La polaridad correcta es crucial para la operación del LED. La hoja de datos incluye un diagrama que identifica los terminales de ánodo y cátodo en el encapsulado. Típicamente, esto se indica mediante una marca en el cuerpo del componente o una asimetría en la huella del encapsulado.

5. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

5.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo Infrarrojo

Para procesos de soldadura sin plomo (Pb-free), se recomienda un perfil térmico específico. El parámetro crítico es una temperatura máxima del cuerpo de 260°C, que no debe excederse por más de 10 segundos. El perfil incluye una etapa de precalentamiento. Se enfatiza que el perfil óptimo depende del diseño específico de la PCB, los componentes y la pasta de soldadura utilizada, y debe caracterizarse para cada aplicación.

5.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, debe realizarse con sumo cuidado. La recomendación es usar una punta de soldador a una temperatura máxima de 300°C, con el tiempo de soldadura limitado a 3 segundos por pad. Esto debe hacerse solo una vez para evitar daños térmicos al chip LED y al encapsulado.

5.3 Limpieza

Si se requiere limpieza después de la soldadura, solo deben usarse solventes especificados. Los métodos aceptables incluyen sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente normal durante menos de un minuto. El uso de productos químicos no especificados puede dañar el material del encapsulado del LED.

6. Embalaje y Manipulación

6.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en una cinta portadora gofrada de 8mm de ancho enrollada en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Las cantidades estándar por carrete son de 5000 piezas. El embalaje cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481. Las notas clave de manipulación incluyen: se permiten un máximo de dos componentes faltantes consecutivos, y la cantidad mínima pedible para remanentes es de 500 piezas.

6.2 Condiciones de Almacenamiento

Paquete Sellado:Los LEDs en su bolsa original, sin abrir y a prueba de humedad (con desecante) deben almacenarse a ≤30°C y ≤90% de Humedad Relativa (HR). La vida útil recomendada en estas condiciones es de un año.
Paquete Abierto:Una vez que se abre la bolsa barrera de humedad, los componentes quedan expuestos a la humedad ambiente. Deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% HR. Para componentes que cumplen con el Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) 2a, se recomienda completar el proceso de reflujo IR dentro de las 672 horas (28 días) posteriores a la exposición. Los componentes expuestos por períodos más largos deben hornearse a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir daños por "efecto palomita" durante el reflujo.

6.3 Precauciones contra Descargas Electroestáticas (ESD)

El LED es sensible a las descargas electrostáticas y a los picos de voltaje. Deben emplearse medidas de control ESD adecuadas durante la manipulación y el ensamblaje. Esto incluye el uso de pulseras antiestáticas conectadas a tierra, guanti antiestáticos y asegurar que todo el equipo y las superficies de trabajo estén correctamente conectados a tierra.

7. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Limitación de Corriente

Una resistencia limitadora de corriente externa es obligatoria cuando se alimenta el LED desde una fuente de voltaje. El valor de la resistencia (R_limit) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R_limit= (V_supply- V_F) / I_F. Usar el V_Fmáximo de la hoja de datos (ej., 3.15V) en el cálculo garantiza que la corriente no exceda el límite incluso con una pieza de un rango de voltaje más alto. Para una operación confiable, es recomendable alimentar el LED a o por debajo de la corriente de prueba típica de 5mA, a menos que se requiera específicamente un alto brillo.

7.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja, un diseño térmico adecuado extiende la vida útil del LED y mantiene su salida de luz. Asegúrese de que el diseño de los pads en la PCB proporcione un alivio térmico adecuado según el diseño recomendado. En aplicaciones con alta temperatura ambiente, puede ser necesario reducir la corriente directa para mantenerse dentro de los límites de temperatura de la unión.

7.3 Diseño Óptico

El ángulo de visión de 130 grados produce un patrón de emisión amplio, similar al de Lambert. Para aplicaciones que requieren un haz más enfocado, se necesitarían ópticas secundarias (lentes o guías de luz). La lente amarilla actúa como un fósforo convertidor de color para el chip azul InGaN para crear luz blanca, y sus propiedades son parte integral de la cromaticidad final.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

La característica diferenciadora principal de este LED es sualtura ultra fina de 0.55mm. Esto lo convierte en una opción atractiva para dispositivos modernos ultra delgados como teléfonos inteligentes, tabletas y electrónica portátil donde la altura en el eje Z está severamente limitada. En comparación con los encapsulados LED estándar que pueden ser de 0.6mm o más, este componente ofrece una reducción directa en el grosor del ensamblaje. Además, su combinación de alto brillo (hasta 224 mcd a 5mA) y amplio ángulo de visión en un encapsulado tan delgado es un logro de ingeniería significativo, equilibrando el rendimiento óptico con el minimalismo mecánico.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo alimentar este LED a 20mA continuamente?
R: Sí, 20mA es la corriente directa continua máxima nominal. Para la mayor vida útil y rendimiento estable, se recomienda operar a una corriente más baja, como 5-10mA.

P: ¿Cuál es la diferencia entre los rangos de intensidad R1, R2 y S1?
R: Estos rangos representan diferentes niveles de salida luminosa. S1 es el rango más brillante (180-224 mcd), R2 es el rango medio (146-180 mcd) y R1 es el rango estándar (112-146 mcd). Seleccionar un rango más alto garantiza una mayor salida de luz para una corriente dada.

P: ¿Qué tan crítica es la vida útil de 672 horas después de abrir la bolsa?
R: Es muy importante para la confiabilidad. Exceder este tiempo de exposición sin un ciclo de horneado previo al reflujo puede provocar la delaminación interna del encapsulado o grietas debido a la rápida vaporización de la humedad absorbida durante la soldadura (el efecto "palomita").

P: ¿Por qué la clasificación de corriente inversa es solo para fines de prueba?
R: El LED es un diodo y no está diseñado para operar en polarización inversa en un circuito. La clasificación de voltaje inverso de 5V es una condición de prueba para verificar la corriente de fuga, no una guía operativa. Siempre asegure la polaridad correcta en el circuito.

10. Principios de Operación

Este LED opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión p-n semiconductor. La región activa está compuesta de InGaN. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el voltaje de encendido del diodo (V_F), los electrones y huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan. En un LED blanco, esta recombinación en la capa de InGaN típicamente produce luz azul. Un recubrimiento de fósforo (contenido dentro de la lente amarilla) absorbe una parte de esta luz azul y la reemite como luz amarilla. La mezcla de la luz azul restante y la luz amarilla convertida es percibida por el ojo humano como luz blanca. Las proporciones específicas y la composición del fósforo determinan las coordenadas de cromaticidad exactas (x, y) en el diagrama CIE.

11. Tendencias de la Industria

El desarrollo de este componente refleja varias tendencias clave en optoelectrónica:Miniaturizaciónsigue siendo un factor dominante, impulsando las alturas de encapsulado por debajo de 0.5mm.Mayor Eficienciaes un objetivo perpetuo, con nuevos diseños de chips y fósforos que ofrecen más lúmenes por vatio (lm/W).Consistencia de Color y Clasificaciónse han vuelto más sofisticados, con rangos más estrechos (como los cuadriláteros de tono definidos) que permiten una mejor coincidencia de color en arreglos de múltiples LEDs para pantallas e iluminación. Finalmente,compatibilidad de fabricaciónsigue siendo esencial, con componentes optimizados para líneas SMT totalmente automatizadas y de alta velocidad, y lo suficientemente robustos para perfiles de reflujo sin plomo, como lo evidencian las detalladas directrices de soldadura proporcionadas.