Hoja de Datos del LED SMD LTST-008UWQEET - Colores Blanco y Rojo - Corriente Directa 30mA - Disipación de Potencia 102mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un componente LED de montaje superficial (SMD). Este LED está diseñado para el ensamblaje automatizado en placas de circuito impreso (PCB) y es adecuado para aplicaciones donde el espacio es una restricción crítica. El componente integra dos fuentes de luz distintas en un solo encapsulado.

1.1 Características

• Cumple con las normas ambientales RoHS.
• Empaquetado en cinta de 12 mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro para manejo automatizado.
• Huella de encapsulado estándar EIA para compatibilidad.
• Entrada compatible con niveles lógicos de circuitos integrados (IC).
• Diseñado para compatibilidad con equipos de ensamblaje automatizado pick-and-place.
• Resiste procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR).
• Preacondicionado al Nivel de Sensibilidad a la Humedad 3 de JEDEC.

1.2 Aplicaciones

El LED está destinado a su uso en una amplia gama de equipos y sistemas electrónicos, incluyendo, entre otros:

• Dispositivos de telecomunicaciones (por ejemplo, teléfonos inalámbricos y celulares).
• Equipos de automatización de oficinas y computadoras portátiles.
• Electrodomésticos y electrónica de consumo.
• Sistemas de red y equipos de control industrial.
• Aplicaciones de señalización interior y pantallas.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.

• Disipación de Potencia (Pd):102 mW (Blanco), 72 mW (Rojo). Esta es la potencia máxima que el LED puede disipar en forma de calor a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.
• Corriente Directa de Pico (I_F(PEAK)):100 mA (Blanco), 80 mA (Rojo). Esta es la corriente instantánea máxima permitida en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms).
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA para ambos colores. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para un funcionamiento confiable.
• Rango de Temperatura de Operación:-40°C a +85°C. El dispositivo está diseñado para funcionar dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +100°C. El dispositivo puede almacenarse sin alimentación aplicada dentro de este rango.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se miden a Ta=25°C e I_F=20mA, representando condiciones típicas de operación.

• Flujo Luminoso (Φ_v):Blanco: 4.15-11.4 lm (mín-máx). Rojo: 1.07-2.71 lm (mín-máx). Esta es la salida total de luz visible del LED.
• Intensidad Luminosa (I_v):Blanco: 1500-4100 mcd (mín-máx). Rojo: 355-900 mcd (mín-máx). Esta es la salida de luz en una dirección específica, medida en milicandelas.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):Típicamente 120 grados. Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa es la mitad de su valor máximo axial.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Para el LED Rojo: 617-630 nm (rango típico). Para el LED Blanco, se proporcionan coordenadas de cromaticidad en su lugar.
• Coordenadas de Cromaticidad (x, y):Para el LED Blanco: x=0.31, y=0.31 (típico). Esto sitúa el punto blanco cerca del locus de Planck.
• Tensión Directa (V_F):Blanco: 2.8-3.4V (mín-máx). Rojo: 1.8-2.4V (mín-máx). Tolerancia de +/- 0.1V. Esta es la caída de tensión a través del LED cuando opera a la corriente especificada.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10 μA para ambos colores a V_R=5V. El dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa; este parámetro es solo para fines de prueba.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Los LED se clasifican en rangos de rendimiento para garantizar uniformidad. El código de clasificación se marca en el embalaje del producto.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa (I_v)

Los LED se agrupan según su salida de luz medida a 20mA.

Rangos del LED Blanco:

• W1:Flujo Luminoso: 4.15-5.80 lm, Intensidad: 1500-2100 mcd.
• W2:Flujo Luminoso: 5.80-8.10 lm, Intensidad: 2100-2900 mcd.
• W3:Flujo Luminoso: 8.10-11.40 lm, Intensidad: 2900-4100 mcd.

Rangos del LED Rojo:

• R1:Flujo Luminoso: 1.07-1.68 lm, Intensidad: 355-600 mcd.
• R2:Flujo Luminoso: 1.68-2.71 lm, Intensidad: 600-900 mcd.

La tolerancia en cada rango de luminosidad es de +/- 11%.

3.2 Clasificación por Color (Cromaticidad) para LED Blanco

Los LED blancos se clasifican además según sus coordenadas de cromaticidad (x, y) en el diagrama CIE 1931 para controlar la variación de color.

• Los códigos de clasificación incluyen Z1, Y1, Y2, X1, W1, W2.
• Cada rango está definido por un área cuadrilátera en el diagrama de cromaticidad con cuatro puntos de coordenadas (x,y) específicos.
• La tolerancia en cada rango de tono es de +/- 0.01 en ambas coordenadas x e y.

3.3 Código de Clasificación Combinado en la Etiqueta

Un único código alfanumérico (A1 a A6) en la etiqueta del embalaje combina los rangos de intensidad para los LED blanco y rojo dentro del mismo encapsulado, como se muestra en la tabla de referencia cruzada.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye curvas características típicas medidas a 25°C de temperatura ambiente, salvo que se indique lo contrario. Estas curvas son esenciales para el análisis de diseño.

• Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I_F-V_F):Muestra la relación exponencial entre corriente y tensión para los LED blanco y rojo. Esto es crítico para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva I_v-I_F):Ilustra cómo la salida de luz aumenta con la corriente de accionamiento, típicamente de forma sub-lineal a corrientes más altas debido a la caída de eficiencia y el calentamiento.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra la dependencia térmica de la salida de luz. La intensidad luminosa generalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión.
• Distribución Espectral:Para el LED rojo, esta curva muestra la potencia radiante relativa en función de la longitud de onda, indicando la longitud de onda de emisión pico (λ_P) y el ancho medio espectral (Δλ).
• Patrón del Ángulo de Visión:Un gráfico polar que muestra la distribución angular de la intensidad luminosa, confirmando el ángulo de visión de 120 grados.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED viene en un encapsulado estándar de montaje superficial. Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia general de ±0.2 mm, salvo que se especifique lo contrario. El dibujo muestra la vista superior, vista lateral y la huella.

5.2 Asignación de Pines e Identificación de Polaridad

El componente tiene múltiples pines. La asignación es la siguiente:

• Pines (0,1) y 2: Conectados al chip LED Azul/Blanco (InGaN).
• Pines 3 y 4: Conectados al chip LED Rojo (AlInGaP).
• Pines 5 y (6,7): No conectados (nulos).

El color de la lente es amarillo. Se debe observar la polaridad correcta al conectar al circuito de accionamiento; aplicar tensión inversa puede dañar el dispositivo.

5.3 Diseño Recomendado de las Pistas de Montaje en PCB

Se proporciona un patrón de pistas sugerido (diseño de pistas de cobre) para la PCB para garantizar una soldadura confiable, una gestión térmica adecuada y estabilidad mecánica. Seguir esta recomendación ayuda a prevenir el efecto "tombstoning" y asegura buenos filetes de soldadura.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR

Se especifica un perfil de temperatura de soldadura por reflujo detallado para procesos de soldadura sin plomo (Pb-free), conforme a J-STD-020B. El gráfico del perfil muestra:

• Precalentamiento/Rampa de Subida:Un aumento controlado para activar el fundente.
• Zona de Remojo:Una meseta para calentar uniformemente la placa y el componente.
• Zona de Reflujo:La temperatura máxima no debe exceder la permitida para el componente (vinculada a la temperatura de almacenamiento).
• Tasa de Enfriamiento:Un descenso controlado para solidificar correctamente las uniones de soldadura.

Seguir este perfil es crítico para prevenir choque térmico y asegurar conexiones de soldadura confiables sin dañar el encapsulado del LED o el chip interno.

6.2 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura:

• Utilice únicamente alcohol etílico o alcohol isopropílico.
• Sumerja el LED a temperatura ambiente normal.
• Limite el tiempo de inmersión a menos de un minuto.
• Evite usar limpiadores químicos no especificados, ya que pueden dañar el material del encapsulado (por ejemplo, causando decoloración o agrietamiento).

6.3 Condiciones de Almacenamiento y Manipulación

• Paquete Sellado:Almacenar a ≤30°C y ≤70% de Humedad Relativa (HR). La vida útil es de un año cuando se almacena en la bolsa antihumedad original con desecante.
• Paquete Abierto:El ambiente de almacenamiento no debe exceder los 30°C y el 60% de HR. Los componentes retirados de su embalaje original deben someterse a soldadura por reflujo IR dentro de las 168 horas (7 días).
• Almacenamiento Prolongado (Fuera de la Bolsa):Para períodos superiores a 168 horas, almacene los LED en un recipiente sellado con desecante o en un desecador purgado con nitrógeno para evitar la absorción de humedad, lo que puede causar el efecto "popcorning" durante el reflujo.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de la Cinta y el Carrete

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

• Ancho de la Cinta:12 mm.
• Diámetro del Carrete:7 pulgadas.
• Cantidad por Carrete:4000 piezas.
• Cantidad Mínima de Empaque:500 piezas para cantidades restantes.
• Los huecos vacíos en la cinta se sellan con una cinta de cubierta superior.
• Se permite un máximo de dos componentes faltantes consecutivos.
• El embalaje cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481.

En la hoja de datos se proporcionan las dimensiones detalladas del hueco de la cinta y del carrete.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Los LED son dispositivos accionados por corriente. Una resistencia limitadora de corriente en serie es el método de accionamiento más simple. El valor de la resistencia (R_s) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R_s= (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Use el V_Fmáximo de la hoja de datos para asegurar que la corriente no exceda el límite incluso con variaciones del componente. Para un rendimiento más estable, especialmente con tensión de alimentación o temperatura variables, se recomiendan controladores de corriente constante (lineales o conmutados).

8.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es relativamente baja, un diseño térmico adecuado prolonga la vida útil del LED y mantiene una salida de luz estable.

• Utilice el diseño de pistas de PCB recomendado para ayudar a la disipación de calor.
• En aplicaciones de alta corriente o alta temperatura ambiente, considere usar vías térmicas bajo la pista para transferir calor a las capas internas o inferiores de cobre.
• Asegúrese de no exceder la temperatura máxima de la unión considerando la resistencia térmica de la unión al ambiente (θ_JA).

8.3 Consideraciones de Diseño Óptico

• El ángulo de visión de 120 grados proporciona un patrón de luz amplio y difuso, adecuado para retroiluminación e indicadores de estado.
• Para haces más enfocados, se pueden colocar ópticas secundarias (lentes) sobre el LED.
• La lente amarilla actúa como un filtro de color/difusor para la luz blanca, lo que puede afectar la Temperatura de Color Correlacionada (CCT) exacta.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La principal diferenciación de este componente radica en su configuración de dos colores (blanco y rojo) dentro de un solo encapsulado SMD. Esto ahorra espacio en la PCB y simplifica el ensamblaje en comparación con el uso de dos LED separados. Los puntos clave incluyen:

• Eficiencia de Espacio:Integra dos funciones en una sola huella.
• Simplicidad de Ensamblaje:Un ciclo de colocación en lugar de dos.
• Rendimiento:Ofrece fuentes de luz blanca y roja distintas, direccionables de forma independiente, con rangos de rendimiento especificados para cada una.
• Compatibilidad:La huella estándar EIA y la compatibilidad con reflujo IR lo convierten en una solución de reemplazo directo para líneas SMT modernas.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Puedo alimentar el LED directamente con una fuente de 5V?

No. Conectar una fuente de 5V directamente a través del LED causaría un flujo de corriente excesivo, probablemente destruyéndolo. Debe usar un mecanismo limitador de corriente, como una resistencia en serie o un controlador de corriente constante, ajustado a un máximo de 30mA DC.

10.2 ¿Cuál es la diferencia entre Flujo Luminoso (lm) e Intensidad Luminosa (mcd)?

El Flujo Luminoso (lúmenes) mide la cantidad total de luz visible emitida por el LED en todas las direcciones. La Intensidad Luminosa (candelas) mide cuán brillante aparece el LED desde una dirección de visión específica. El valor mcd en la hoja de datos es típicamente la intensidad axial (en el eje). Un LED de ángulo de visión amplio puede tener muchos lúmenes pero menor mcd en comparación con un LED de haz estrecho con los mismos lúmenes.

10.3 ¿Cómo interpreto los códigos de clasificación al realizar un pedido?

Especifique el código de clasificación combinado (por ejemplo, A3) de la tabla de referencia cruzada para asegurarse de recibir LED con el rango de rendimiento deseado tanto para el componente blanco (por ejemplo, W2) como para el rojo (por ejemplo, R1). Esto es crucial para aplicaciones que requieren brillo y color consistentes en múltiples unidades.

10.4 ¿Es adecuado este LED para uso en exteriores?

El rango de temperatura de operación se extiende a -40°C, pero el máximo es +85°C. Si bien podría funcionar en algunos entornos exteriores, la hoja de datos enumera principalmente aplicaciones interiores (señalización, pantallas). Para uso en exteriores, considere la posible exposición a radiación UV, ingreso de humedad y temperaturas ambientales más altas, lo que puede requerir medidas de protección adicionales no cubiertas en este documento.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Indicador de Doble Estado para un Router de Red

Un diseñador necesita indicadores de alimentación (blanco fijo) y actividad de red (rojo intermitente) en una PCB compacta de router.

Implementación:

1. Selección del Componente:Se elige el LTST-008UWQEET porque proporciona ambos colores requeridos en una sola huella de 3.2mm x 2.8mm, ahorrando espacio.
2. Diseño del Circuito:Se diseñan dos circuitos de accionamiento independientes:
   • Una resistencia simple desde un riel de 3.3V para accionar el LED blanco a ~15mA para un indicador constante de "encendido".
   • Un pin GPIO del procesador principal, también con una resistencia en serie, acciona el LED rojo. El firmware hace parpadear este pin para indicar actividad de datos.
3. Diseño de la PCB:Se utiliza el diseño de pistas recomendado. Se añaden conexiones de alivio térmico a las pistas para facilitar la soldadura mientras se mantiene una vía térmica a un plano de tierra para una ligera disipación de calor.
4. Clasificación (Binning):Para uniformidad entre las unidades de producción, se especifica el código de clasificación A3 (Blanco: W2, Rojo: R1) en la Lista de Materiales (BOM), asegurando que todos los routers tengan indicadores de brillo similar.
5. Ensamblaje:Las piezas se suministran en carretes de 7" compatibles con la máquina pick-and-place de la línea de ensamblaje. El perfil de reflujo IR especificado se programa en el horno.

Este caso destaca la utilidad del componente en aplicaciones de indicadores multifunción con espacio limitado, comunes en la electrónica de consumo.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz cuando una corriente eléctrica pasa a través de ellos. Este fenómeno se llama electroluminiscencia.

• LED Blanco:Típicamente, un chip LED azul hecho de Nitruro de Galio e Indio (InGaN) está recubierto con una capa de fósforo. La luz azul del chip excita el fósforo, que luego emite luz amarilla. La combinación de luz azul y amarilla es percibida como blanca por el ojo humano. La lente amarilla puede modificar aún más esta salida.
• LED Rojo:La luz roja es generada directamente por un chip semiconductor hecho de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP). Cuando los electrones se recombinan con huecos en el material semiconductor, se libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica del material determina la longitud de onda (color) de la luz emitida, en este caso, roja (~630 nm).

La tensión directa (V_F) es característica de la energía de la banda prohibida del material semiconductor; una banda prohibida más alta (azul/blanco) resulta en un V_Fmás alto que una banda prohibida más baja (rojo).

13. Tendencias de Desarrollo

El campo de los LED SMD continúa evolucionando con varias tendencias claras:

• Mayor Eficiencia (lm/W):Las mejoras continuas en ciencia de materiales y diseño de chips producen más salida de luz por unidad de potencia eléctrica, reduciendo el consumo de energía y la carga térmica.
• Mayor Confiabilidad y Vida Útil:Los avances en materiales de encapsulado, técnicas de unión del chip y estabilidad del fósforo están extendiendo la vida útil operativa, haciendo que los LED sean adecuados para aplicaciones más críticas.
• Miniaturización:Los encapsulados continúan reduciéndose (por ejemplo, de 3528 a 2016 a tamaños 1010) mientras mantienen o mejoran el rendimiento óptico, permitiendo diseños electrónicos más densos y compactos.
• Mejor Calidad y Consistencia del Color:Tolerancias de clasificación más estrictas y nuevas formulaciones de fósforo conducen a un mejor índice de reproducción cromática (CRI) para LED blancos y colores más saturados y consistentes para LED monocromáticos.
• Soluciones Integradas:Más allá de los encapsulados multicolor, las tendencias incluyen LED con controladores integrados (IC), diodos Zener incorporados para protección ESD y encapsulados diseñados para patrones ópticos específicos, reduciendo la necesidad de componentes externos.

Componentes como el descrito en esta hoja de datos representan un paso intermedio en la integración, combinando múltiples funciones discretas en un solo encapsulado confiable y fabricable.