Hoja de Datos del LED SMD LTST-T680QEWT - Lente Blanco Difuso, Fuente Roja AlInGaP - 50mA, 2.4V, 120mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED de montaje superficial (SMD) diseñado para el ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB). El componente se caracteriza por su tamaño miniatura, lo que lo hace adecuado para aplicaciones con espacio limitado en una amplia gama de equipos electrónicos.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de este LED incluyen su conformidad con las directivas RoHS, un embalaje adaptado para procesos de ensamblaje automatizado (cinta de 8mm en carretes de 7 pulgadas) y compatibilidad con técnicas estándar de soldadura por reflujo infrarrojo. Su diseño es compatible con circuitos integrados, facilitando la integración en circuitos digitales modernos. El dispositivo está preacondicionado según los estándares JEDEC Nivel 3, mejorando su fiabilidad para aplicaciones exigentes.

Las aplicaciones objetivo abarcan telecomunicaciones, automatización de oficinas, electrodomésticos y equipos industriales. Está específicamente destinado para su uso como indicador de estado, para propósitos de iluminación de señales y símbolos, y para retroiluminación de paneles frontales.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

2.1 Límites Absolutos Máximos

Todos los límites se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder estos límites puede causar daños permanentes.

• Disipación de Potencia:120 mW. Esta es la potencia máxima que el dispositivo puede disipar en forma de calor sin degradación.
• Corriente Directa de Pico:100 mA. Esto solo es permisible en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para gestionar la carga térmica.
• Corriente Directa Continua:50 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para un funcionamiento fiable.
• Voltaje Inverso:5 V. Aplicar un voltaje inverso más allá de este límite puede causar ruptura de la unión.
• Rango de Temperatura de Operación:-40°C a +85°C. Se garantiza que el dispositivo funcione dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +100°C. El dispositivo puede almacenarse sin degradación dentro de estos límites.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estas características se miden a Ta=25°C y una corriente directa (IF) de 20mA, salvo que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (IV):Varía desde un mínimo de 560 mcd hasta un máximo de 1400 mcd, con valores típicos dentro de este rango. La medición utiliza un sensor y filtro que aproximan la curva de respuesta del ojo fotópico CIE.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):120 grados (típico). Este amplio ángulo de visión es característico de una lente difusa, proporcionando una distribución de luz amplia y uniforme.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λP):633 nm (típico). Esta es la longitud de onda en la que la distribución espectral de potencia es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Varía de 618 nm a 630 nm, con un valor típico de 624 nm. Este parámetro define el color percibido del LED (rojo).
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):15 nm (típico). Esto indica la pureza espectral de la luz emitida.
• Voltaje Directo (VF):Varía de 1.8 V a 2.4 V a IF=20mA, con una tolerancia de ±0.1V. Este es un parámetro crítico para el diseño del circuito de excitación.
• Corriente Inversa (IR):Máximo de 10 μA a un voltaje inverso (VR) de 5V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La intensidad luminosa de los LED se clasifica en lotes específicos para garantizar consistencia en las aplicaciones. La clasificación se define de la siguiente manera, medida a 20mA:

• Código de Lote U2:560 mcd (Mín) a 710 mcd (Máx)
• Código de Lote V1:710 mcd a 900 mcd
• Código de Lote V2:900 mcd a 1120 mcd
• Código de Lote W1:1120 mcd a 1400 mcd

Se aplica una tolerancia de ±11% a cada lote de intensidad. Esta clasificación permite a los diseñadores seleccionar LED con el nivel de brillo requerido para su aplicación específica, asegurando consistencia visual en productos que utilizan múltiples LED.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas de rendimiento típicas que son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo bajo diversas condiciones. Aunque los datos gráficos específicos no se reproducen en texto, las curvas típicamente incluidas en tales documentos analizan:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa:Muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, hasta los límites máximos nominales.
• Voltaje Directo vs. Corriente Directa:Ilustra la característica I-V del diodo, crucial para la gestión térmica y el diseño del controlador.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de la unión, lo cual es vital para aplicaciones de alta temperatura o alta corriente.
• Distribución Espectral:Una gráfica de intensidad relativa versus longitud de onda, que muestra las longitudes de onda pico y dominante y el ancho espectral.

Estas curvas permiten a los ingenieros predecir el rendimiento en condiciones reales de operación más allá del punto de prueba estándar de 25°C y 20mA.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete e Identificación de Polaridad

El dispositivo se ajusta a un paquete SMD estándar EIA. Las notas dimensionales clave incluyen: todas las dimensiones están en milímetros, y la tolerancia general es de ±0.2 mm a menos que se especifique lo contrario. El producto presenta una lente blanca difusa con una fuente de luz roja de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio). El cátodo se identifica típicamente por una marca en el paquete o una geometría específica de la almohadilla en el diagrama de huella. Se proporciona el diseño recomendado de las almohadillas de fijación en el PCB para soldadura por reflujo infrarrojo o en fase de vapor para garantizar la formación adecuada de la junta de soldadura y la estabilidad mecánica.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo Recomendado

Para procesos de soldadura sin plomo (Pb-free), se recomienda un perfil conforme con J-STD-020B. Los parámetros clave incluyen:

• Temperatura de Precalentamiento:150–200°C.
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos.
• Temperatura Pico:Máximo 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquidus:Máximo 10 segundos (se permiten un máximo de dos ciclos de reflujo).

Para soldadura manual con cautín, la temperatura máxima de la punta no debe exceder los 300°C, con un tiempo de soldadura máximo de 3 segundos para una sola operación. Es fundamental seguir las especificaciones del fabricante de la pasta de soldar y realizar una caracterización específica de la placa, ya que diferentes diseños requieren perfiles personalizados.

6.2 Condiciones de Almacenamiento

Un almacenamiento adecuado es esencial para prevenir la absorción de humedad, que puede causar "popcorning" o agrietamiento durante el reflujo.

• Paquete Sellado:Almacenar a ≤30°C y ≤70% HR. Usar dentro de un año del embalaje con desecante.
• Paquete Abierto:Almacenar a ≤30°C y ≤60% HR. Los componentes deben someterse a reflujo dentro de las 168 horas (7 días) posteriores a la exposición.
• Almacenamiento Prolongado (Abierto):Almacenar en un contenedor sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno.
• Rehorneado:Si se expone durante más de 168 horas, hornear a aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas antes de soldar.

6.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de soldar, usar disolventes a base de alcohol como alcohol etílico o alcohol isopropílico. Sumergir el LED a temperatura ambiente durante menos de un minuto. No usar líquidos químicos no especificados.

7. Embalaje e Información de Pedido

El dispositivo se suministra en embalaje estándar de la industria para ensamblaje automatizado:

• Cinta:Cinta portadora de 8mm de ancho.
• Carrete:Carrete de 7 pulgadas (178mm) de diámetro.
• Cantidad:2000 piezas por carrete.
• Sellado de Bolsillos:Los bolsillos vacíos de componentes se sellan con una cinta de cubierta superior.
• Componentes Faltantes:Se permite un máximo de dos componentes faltantes consecutivos (lámparas) según la especificación de embalaje (ANSI/EIA 481).

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos y Consideraciones de Diseño

Los LED son dispositivos operados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme al excitar múltiples LED en paralelo, se recomienda encarecidamente usar una resistencia limitadora de corriente individual en serie con cada LED. No se recomienda excitar múltiples LED en paralelo desde una sola fuente de corriente sin resistencias individuales, ya que las ligeras variaciones en la característica de voltaje directo (VF) de cada LED causarán diferencias significativas en el reparto de corriente y, en consecuencia, en el brillo. Una resistencia en serie estabiliza la corriente para cada dispositivo de forma independiente.

8.2 Precauciones contra la Descarga Electroestática (ESD)

Como la mayoría de los dispositivos semiconductores, este LED es sensible a la descarga electrostática. Se deben seguir los procedimientos estándar de manejo ESD durante el ensamblaje y manipulación para prevenir daños latentes o catastróficos. Esto incluye el uso de estaciones de trabajo conectadas a tierra, pulseras antiestáticas y contenedores conductores.

9. Advertencias y Uso Previsto

Este LED está diseñado y destinado para su uso en equipos electrónicos ordinarios como equipos de oficina, dispositivos de comunicación y electrodomésticos. No está específicamente diseñado o calificado para aplicaciones donde se requiere una fiabilidad excepcional, particularmente donde un fallo podría poner en peligro la vida o la salud (por ejemplo, aviación, control de transporte, sistemas médicos/de soporte vital, dispositivos de seguridad críticos). Para tales aplicaciones, se requiere consultar con el fabricante antes de su integración en el diseño.

10. Comparación y Diferenciación Técnica

Los diferenciadores clave de este componente radican en su combinación específica de una lente blanca difusa con un chip rojo de AlInGaP. La lente difusa proporciona un ángulo de visión amplio y uniforme, ideal para aplicaciones de indicador donde la visibilidad desde múltiples ángulos es importante. El sistema de materiales AlInGaP es conocido por su alta eficiencia y estabilidad en el espectro de color rojo/naranja/ámbar en comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP. El paquete está diseñado para compatibilidad con líneas de ensamblaje SMT automatizadas de alto volumen, incluidos procesos estrictos de reflujo IR, lo cual es un factor crítico para la fabricación de electrónica moderna.

11. Preguntas Frecuentes Basadas en Parámetros Técnicos

P: ¿Puedo excitar este LED a 50mA de forma continua?

R: Sí, 50mA es la corriente directa continua máxima nominal. Asegúrese de que existe una gestión térmica adecuada (por ejemplo, área de cobre suficiente en el PCB para disipación de calor), especialmente a temperaturas ambiente más altas, ya que la disipación de potencia será máxima (VF * IF).

P: ¿Por qué existe un sistema de clasificación (binning) para la intensidad luminosa?

R: Las variaciones de fabricación causan ligeras diferencias en la salida de luz. El binning clasifica los LED en grupos con rendimiento similar, permitiendo a los diseñadores obtener piezas con brillo consistente para su producto, evitando variaciones notables entre unidades.

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

R: La longitud de onda pico (λP) es donde la potencia espectral es más alta. La longitud de onda dominante (λd) es la longitud de onda única de luz monocromática que coincidiría con el color percibido del LED. λd es más relevante para la especificación del color en las aplicaciones.

P: ¿Qué tan crítica es la vida útil de 168 horas después de abrir la bolsa barrera de humedad?

R: Es muy importante. Exceder este tiempo sin rehorneado conlleva el riesgo de daños en el paquete inducidos por la humedad durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, lo que podría provocar delaminación interna o grietas.

12. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando un panel de indicadores de estado para un router de red.El panel requiere múltiples LED rojos de alimentación y actividad visibles desde varios ángulos. El diseñador selecciona el LTST-T680QEWT por su amplio ángulo de visión de 120 grados y su lente blanca difusa, que proporciona una apariencia suave e iluminada uniformemente. Usando el voltaje directo típico de ~2.1V a 20mA de la hoja de datos, y una alimentación del sistema de 5V, se calcula el valor de la resistencia en serie: R = (Vsuministro - VF) / IF = (5V - 2.1V) / 0.02A = 145 Ohmios. Se elige una resistencia estándar de 150 Ohmios. Cada LED en el panel obtiene su propia resistencia de 150 Ohmios conectada a un pin GPIO del microcontrolador, asegurando un brillo uniforme independientemente de las variaciones menores de VF entre LED individuales. El diseñador especifica el Código de Lote V1 (710-900 mcd) para garantizar un brillo adecuado y consistente.

13. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este LED es un dispositivo fotónico semiconductor. Su núcleo es un chip hecho de materiales AlInGaP que forman una unión p-n. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el umbral de la unión, los electrones y huecos se inyectan a través de la unión. Cuando estos portadores de carga se recombinan, se libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de las capas de AlInGaP determina el bandgap de energía, que dicta la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, rojo. La luz generada pasa a través de una lente de epoxi encapsulante. La propiedad "blanco difuso" de la lente se logra añadiendo partículas de dispersión al epoxi, lo que aleatoriza la dirección de los rayos de luz que salen del chip, resultando en un patrón de haz amplio y no direccional en lugar de un foco estrecho.

14. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en la tecnología de LED SMD continúa hacia una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio eléctrico), una mejor consistencia y estabilidad del color, y tamaños de paquete más pequeños que permiten diseños de mayor densidad. También hay un enfoque en mejorar la fiabilidad bajo estrés de temperatura y corriente más altos para satisfacer las demandas de aplicaciones automotrices e industriales. El cambio a materiales sin plomo y sin halógenos en cumplimiento de las regulaciones ambientales globales es ahora estándar. Además, la integración con controladores inteligentes y circuitos de control dentro de los módulos es un área de desarrollo en curso, yendo más allá de los simples componentes discretos.