Hoja Técnica del LED SMD LTW-110ZDS5 - Luz Blanca - 20mA - 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTW-110ZDS5 es un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) diseñado para ensamblajes electrónicos modernos con limitaciones de espacio. Pertenece a una familia de componentes miniaturizados optimizados para procesos automáticos de pick-and-place y soldadura por reflujo. Este modelo específico utiliza un chip semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) para producir luz blanca, alojado en una configuración de encapsulado de visión lateral. Esta orientación es especialmente ventajosa para aplicaciones donde la luz debe emitirse paralela a la superficie de la placa de circuito impreso (PCB), como en paneles con iluminación lateral o indicadores de estado visibles desde el costado de un dispositivo.

La filosofía de diseño central de este componente es proporcionar una fuente de luz brillante y fiable que se integre sin problemas en los flujos de trabajo de fabricación de alto volumen. Su encapsulado cumple con los estándares EIA (Electronic Industries Alliance), garantizando la compatibilidad con equipos estándar de la industria para manejo y colocación. El componente se suministra en cinta portadora de 8mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, que es el formato estándar para líneas de ensamblaje automático, facilitando la carga eficiente en las máquinas de colocación.

1.1 Características y Ventajas Principales

• Cumplimiento Ambiental:El dispositivo se fabrica para cumplir con las directivas ROHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), garantizando que está libre de materiales peligrosos específicos como plomo, mercurio y cadmio.
• Tecnología Semiconductora Avanzada:Emplea un chip InGaN de Ultra Alta Luminosidad. La tecnología InGaN es conocida por su alta eficiencia y capacidad para producir luz azul y blanca brillante, que luego se convierte típicamente en blanca mediante un recubrimiento de fósforo.
• Preparación para Fabricación:Presenta terminales estañados, lo que mejora la soldabilidad, especialmente con aleaciones de soldadura sin plomo (Pb-free). Es totalmente compatible con los procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), el método dominante para el ensamblaje de SMD.
• Compatibilidad de Diseño:El dispositivo es compatible con C.I. (Circuitos Integrados), lo que significa que sus requisitos de excitación (corriente, voltaje) pueden ser gestionados fácilmente por salidas de nivel lógico estándar o circuitos excitadores simples comúnmente presentes junto a otros CI en una placa.
• Amigable con la Automatización:El encapsulado EIA estandarizado y el embalaje en cinta y carrete garantizan un rendimiento fiable en equipos automáticos de colocación de alta velocidad, minimizando errores de colocación y aumentando el rendimiento de producción.

1.2 Mercado Objetivo y Aplicaciones

Este LED está diseñado para una amplia gama de equipos electrónicos donde se requiere una indicación fiable, retroiluminación o iluminación simbólica en un factor de forma compacto. Sus principales dominios de aplicación incluyen:

• Equipos de Telecomunicaciones:Indicadores de estado en routers, módems, switches y estaciones base.
• Automatización de Oficina e Informática:Retroiluminación de teclados en portátiles, luces de estado en impresoras, escáneres y dispositivos de almacenamiento externo.
• Electrónica de Consumo y Electrodomésticos:Indicadores de encendido, modo o función en equipos de audio/vídeo, electrodomésticos de cocina y dispositivos para hogares inteligentes.
• Equipos Industriales:Indicadores de panel para maquinaria, sistemas de control e instrumentación.
• Pantallas Especializadas:Retroiluminación para teclados, micro-pantallas y para proporcionar iluminación a símbolos o iconos en paneles de control.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

El rendimiento del LTW-110ZDS5 está definido por un conjunto exhaustivo de parámetros eléctricos, ópticos y térmicos. Comprender estas especificaciones es crucial para un diseño de circuito adecuado y para garantizar la fiabilidad a largo plazo.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites y debe evitarse en uso normal.

• Disipación de Potencia (Pd):70 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia eléctrica que el dispositivo puede disipar en forma de calor sin degradarse. Exceder este valor puede provocar una temperatura de unión excesiva, una reducción en la salida de luz y una vida útil más corta.
• Corriente Directa (DC):20 mA. Esta es la corriente continua máxima recomendada para un funcionamiento fiable. La condición de operación típica especificada en la hoja de datos es de 5mA.
• Corriente Directa de Pico:100 mA, pero solo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Esto permite momentos breves de mayor brillo, como en indicadores parpadeantes, sin sobrecalentamiento.
• Rango de Temperatura de Operación:-20°C a +80°C. Se garantiza que el dispositivo funcione dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +85°C. El dispositivo puede almacenarse sin funcionar dentro de este rango más amplio.
• Condición de Soldadura Infrarroja:Soporta una temperatura máxima de 260°C durante 10 segundos. Este es un parámetro crítico para los procesos de ensamblaje sin plomo, que define el perfil térmico que el componente puede soportar durante la soldadura por reflujo.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas (a Ta=25°C)

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos en condiciones de prueba estándar.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un Mínimo de 28.0 mcd (milcandelas) hasta un Máximo de 112.0 mcd a una corriente de prueba (IF) de 5mA. El valor real para una unidad específica cae en un rango de clasificación (N, P, Q). La intensidad se mide con un filtro que simula la respuesta fotópica del ojo humano (curva CIE).
• Ángulo de Visión (2θ1/2):130 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor máximo (medido a 0 grados, directamente perpendicular al chip). Un ángulo de visión amplio como este es característico de los LED de visión lateral y proporciona una iluminación amplia y uniforme.
• Coordenadas de Cromaticidad (x, y):Los valores típicos son x=0.304, y=0.301 a 5mA. Estas coordenadas en el diagrama de cromaticidad CIE 1931 definen el color percibido de la luz blanca. Las unidades específicas se clasifican en rangos de tono (S1-S6). Se aplica una tolerancia de ±0.01 a estas coordenadas.
• Voltaje Directo (VF):Entre 2.70V y 3.15V a 5mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando conduce la corriente especificada. Las unidades se clasifican en grupos (L7, L8, L9) basándose en este parámetro. Un VF más bajo generalmente indica una mayor eficiencia eléctrica.
• Corriente Inversa (IR):0.6 a 1.2 μA a un voltaje inverso (VR) de 10mA.Nota Crítica:La hoja de datos establece explícitamente que esta condición de prueba es solo para pruebas de IR (Infrarrojo) y que el dispositivono está diseñado para operación inversa. Aplicar una polarización inversa en el circuito podría dañar el LED.

2.3 Características Térmicas

Aunque no se proporciona explícitamente como una cifra de resistencia térmica (RθJA), el rendimiento térmico se infiere a través de la clasificación de disipación de potencia (70mW) y el rango de temperatura de operación. La temperatura máxima de unión es un factor clave en la longevidad del LED. Operar el LED a corrientes por debajo del máximo, asegurar un área de cobre adecuada en el PCB para disipación de calor (como se muestra en el diseño de pad recomendado) y mantener la temperatura ambiente dentro de las especificaciones son esenciales para gestionar el rendimiento térmico.

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

Para tener en cuenta las variaciones naturales en la fabricación de semiconductores, los LED se clasifican en rangos de rendimiento. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes con características estrictamente controladas para su aplicación.

3.1 Rango de Voltaje Directo (VF)

Los LED se clasifican según su caída de voltaje directo a 5mA.

- Rango L7:VF = 2.70V a 2.85V

- Rango L8:VF = 2.85V a 3.00V

- Rango L9:VF = 3.00V a 3.15V

La tolerancia en cada rango es de ±0.1V. Seleccionar LED del mismo rango de VF garantiza un brillo consistente cuando se excitan con una fuente de voltaje constante o simplifica el cálculo de la resistencia limitadora de corriente para cadenas en serie.

3.2 Rango de Intensidad Luminosa (Iv)

Los LED se clasifican según su intensidad de salida de luz a 5mA.

- Rango N:Iv = 28.0 mcd a 45.0 mcd

- Rango P:Iv = 45.0 mcd a 71.0 mcd

- Rango Q:Iv = 71.0 mcd a 112.0 mcd

La tolerancia en cada rango es de ±15%. Esta clasificación es crucial para aplicaciones que requieren un brillo uniforme en múltiples LED, como en matrices de retroiluminación o paneles con múltiples indicadores.

3.3 Rango de Tono (Cromaticidad)

Esta es la clasificación más compleja, que define el punto de color de la luz blanca en el diagrama CIE 1931. Se definen seis rangos (S1 a S6), cada uno representando un área cuadrilátera pequeña en el plano de coordenadas (x,y). Por ejemplo, el Rango S3 cubre coordenadas aproximadamente desde (0.294, 0.254) hasta (0.314, 0.315). Se aplica una tolerancia de ±0.01. Esta clasificación es esencial para aplicaciones donde la consistencia del color es crítica, evitando diferencias notables en el tinte blanco (por ejemplo, blanco frío vs. blanco cálido) entre LED adyacentes.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye curvas características típicas que proporcionan información valiosa más allá de los puntos de datos tabulados.

4.1 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

Esta curva muestra cómo aumenta la salida de luz con la corriente de excitación. Típicamente es no lineal. Aunque la salida aumenta con la corriente, la eficiencia (lúmenes por vatio) a menudo alcanza su punto máximo a una corriente inferior al máximo absoluto. Operar en la condición típica de 5mA probablemente representa un buen equilibrio entre brillo y eficiencia para este dispositivo.

4.2 Voltaje Directo vs. Corriente Directa

Esta curva ilustra la característica I-V del diodo. El voltaje directo aumenta con la corriente pero no de forma lineal. Comprender esta curva es importante para diseñar circuitos excitadores, especialmente cuando se usan fuentes de voltaje constante, ya que un pequeño cambio en el voltaje puede provocar un gran cambio en la corriente y, en consecuencia, en el brillo.

4.3 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva es crítica para comprender los efectos térmicos. A medida que aumenta la temperatura ambiente, la intensidad luminosa de un LED generalmente disminuye. La pendiente de esta curva indica la sensibilidad térmica del dispositivo. Los diseñadores deben reducir la salida de luz esperada si el LED va a operar en un entorno de alta temperatura.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

La hoja de datos proporciona un dibujo mecánico detallado del LED. Las dimensiones clave incluyen la longitud, anchura y altura totales, el tamaño y posición de la cavidad del chip semiconductor, y la ubicación y tamaño de los terminales soldables. Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.1mm a menos que se indique lo contrario. El diseño de visión lateral significa que la superficie emisora de luz principal está en el lado más largo del encapsulado.

5.2 Pad de Montaje en PCB Recomendado y Polaridad

Se proporciona una recomendación de patrón de soldadura (huella) para el diseño del PCB. Esto muestra el tamaño y forma óptimos de las almohadillas de cobre para garantizar una buena formación de la junta de soldadura durante el reflujo. El diagrama indica claramente las conexiones de ánodo y cátodo, lo cual es esencial para la orientación correcta durante la colocación y para asegurar que el LED se encienda cuando se aplique potencia. El cátodo se identifica típicamente por un marcador en el propio encapsulado del LED, como una muesca, un punto o una marca verde.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR (Proceso Sin Plomo)

Se proporciona un perfil de reflujo sugerido para soldadura sin plomo:

- Precalentamiento:150-200°C.

- Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos.

- Temperatura Máxima:Máximo 260°C.

- Tiempo por Encima del Líquidus (en el pico):Máximo 10 segundos, y este proceso de reflujo no debe realizarse más de dos veces.

La hoja de datos señala correctamente que el perfil óptimo depende del ensamblaje específico del PCB (grosor de la placa, número de componentes, pasta de soldar). El perfil debe caracterizarse para la línea de producción específica, pero debe permanecer dentro de estos límites a nivel de componente.

6.2 Soldadura Manual (Si es Necesaria)

Para reparación o prototipado:

- Temperatura del Soldador:Máximo 300°C.

- Tiempo de Soldadura:Máximo 3 segundos por junta.

- Esto debe realizarse solo una vez para minimizar el estrés térmico.

6.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, solo deben usarse los disolventes especificados para evitar dañar el encapsulado de plástico. La hoja de datos recomienda la inmersión en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Deben evitarse líquidos químicos no especificados.

7. Precauciones de Almacenamiento y Manejo

7.1 Sensibilidad a la Descarga Electroestática (ESD)

El LED puede dañarse por la electricidad estática y las sobretensiones eléctricas. Se recomienda usar una pulsera antiestática o guantes antiestáticos al manipularlo. Todo el equipo, incluidas las estaciones de trabajo y los soldadores, debe estar correctamente conectado a tierra.

7.2 Sensibilidad a la Humedad y Almacenamiento

El componente tiene un Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) de 3.

- Paquete Sellado:Puede almacenarse a ≤30°C y ≤90% HR. La vida útil en la bolsa original a prueba de humedad con desecante es de un año.

- Paquete Abierto:El ambiente no debe exceder los 30°C / 60% HR. Los componentes retirados del embalaje original deben soldarse por reflujo dentro de una semana.

- Almacenamiento Prolongado (Fuera de la Bolsa):Debe almacenarse en un recipiente sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno.

- Re-horneado:Si se exponen durante más de una semana, los componentes deben hornearse a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el efecto \"palomitas\" durante el reflujo.

8. Información de Embalaje y Pedido

8.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

El dispositivo se suministra en cinta portadora gofrada de 8mm de ancho. Las dimensiones clave de la cinta incluyen el espaciado de los bolsillos (paso), el tamaño de los bolsillos y las posiciones de sellado de la cinta de cubierta. La cinta se enrolla en carretes estándar de 7 pulgadas (178mm) de diámetro.

8.2 Detalles del Embalaje en Carrete

• Cantidad por Carrete:3000 piezas.
• Cantidad Mínima de Empaque:500 piezas para cantidades restantes.
• Cinta de Cubierta:Los bolsillos vacíos se sellan con cinta de cubierta superior.
• Componentes Faltantes:Se permite un máximo de dos lámparas faltantes consecutivas en el carrete, según la práctica estándar.
• Cumplimiento de Estándares:El embalaje sigue las especificaciones ANSI/EIA-481.

9. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

9.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El LED requiere un mecanismo de limitación de corriente. El método más simple es una resistencia en serie. El valor se calcula usando la Ley de Ohm: R = (Vsupply - VF_LED) / IF. Por ejemplo, con una fuente de 5V, un VF de 3.0V (típico) y un IF deseado de 5mA: R = (5V - 3.0V) / 0.005A = 400 Ohmios. Una resistencia estándar de 390 Ohmios o 430 Ohmios sería adecuada. Para aplicaciones que requieren brillo constante con voltaje de alimentación o temperatura variables, se recomienda un circuito excitador de corriente constante.

9.2 Diseño para Fiabilidad y Longevidad

• Reducción de Corriente:Operar el LED a o por debajo de la corriente típica de 5mA, en lugar del máximo absoluto de 20mA, prolongará significativamente su vida operativa y mejorará el mantenimiento luminoso a largo plazo.
• Gestión Térmica:Utilice el diseño de pad de PCB recomendado, que incluye conexiones de alivio térmico. Para aplicaciones de alta potencia o alta temperatura ambiente, considere añadir área de cobre adicional o vías térmicas bajo la huella del LED para conducir el calor lejos de la unión.
• Protección contra Voltaje Inverso:Dado que el dispositivo no está diseñado para polarización inversa, asegúrese de que el diseño del circuito evite esta condición. En circuitos de CA o bipolares, puede ser necesario un diodo de protección en paralelo.

10. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías de LED más antiguas como GaP (Fosfuro de Galio) o dispositivos GaN estándar, el chip InGaN en el LTW-110ZDS5 ofrece una eficacia luminosa superior, lo que significa más salida de luz por unidad de potencia eléctrica consumida. El encapsulado lateral lo diferencia de los LED de visión superior, resolviendo desafíos específicos de diseño óptico donde se requiere emisión de luz lateral. Su compatibilidad con perfiles de reflujo sin plomo de alta temperatura lo convierte en un componente moderno adecuado para las regulaciones ambientales y estándares de fabricación actuales, a diferencia de componentes más antiguos que pueden ser adecuados solo para soldadura con plomo o soldadura por ola.

11. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo excitar este LED directamente desde un pin de microcontrolador de 3.3V?

R: Posiblemente, pero con precaución. El VF típico es de 3.0V, dejando solo 0.3V para la resistencia limitadora de corriente. A 5mA, esto requiere una resistencia de 60 Ohmios. El bajo margen de voltaje significa que el brillo puede ser inconsistente debido a pequeñas variaciones en VF o en el voltaje de alimentación. Un excitador de LED dedicado o un voltaje de alimentación más alto es más fiable.

P: ¿Qué significa la parte \"ZDS5\" en el número de pieza?

R: Aunque la convención de nomenclatura completa no se detalla aquí, en muchos sistemas de fabricantes, tales sufijos indican atributos específicos como color (Blanco), estilo de encapsulado (Visión lateral), clasificación (rango de intensidad/color) y acabado de los terminales. Consulte la guía de productos del fabricante para el desglose exacto.

P: ¿Cómo aseguro la consistencia de color en mi diseño con múltiples LED?

R: Solicite componentes del mismo rango de Tono (S1-S6) y del mismo rango de Intensidad Luminosa (N, P, Q). Trabaje con su distribuidor para especificar estos códigos de rango en su pedido para garantizar un rendimiento coincidente.

P: ¿Es este LED adecuado para iluminación interior automotriz?

R: El rango de temperatura de operación (-20°C a +80°C) puede cubrir algunas aplicaciones interiores, pero los grados automotrices típicamente requieren un rango más amplio (por ejemplo, -40°C a +105°C o 125°C) y calificaciones de fiabilidad más rigurosas (AEC-Q102). Esta hoja de datos no afirma tal cumplimiento, por lo que está destinado a \"equipos electrónicos ordinarios\" como se define en la sección de precauciones.

12. Ejemplo Práctico de Caso de Uso

Escenario: Diseñar un panel de indicadores de estado para un switch de red.

El panel tiene 10 LED de estado idénticos para enlace/actividad. Requisitos: color blanco uniforme, brillo consistente y operación fiable 24/7.

Pasos de Diseño:

1. Diseño del Circuito:Use un riel estable de 5V. Calcule una resistencia en serie para una corriente de excitación de ~5mA por LED. Suponiendo el rango VF L8 (2.85-3.00V), use el VF máximo para el cálculo del brillo en el peor caso: R = (5V - 3.0V) / 0.005A = 400 Ohmios. 2.Selección de Componentes:Especifique al proveedor: Número de Pieza LTW-110ZDS5, con las 10 piezas del mismo Rango de Tono (por ejemplo, S3) y del mismo Rango de Intensidad Luminosa (por ejemplo, P). Esto garantiza consistencia visual. 3.Diseño del PCB:Implemente la huella de pad de soldadura recomendada de la hoja de datos. Conecte los pads del cátodo a un plano de tierra común para una buena disipación de calor. 4.Ensamblaje:Siga las directrices del perfil de reflujo sin plomo, asegurando que la temperatura máxima no exceda los 260°C. 5.Resultado:Un panel de aspecto profesional con diez indicadores blancos brillantes idénticos que mantendrán su rendimiento a largo plazo debido a la excitación de corriente conservadora y al diseño térmico adecuado.

13. Introducción al Principio de Operación

Un LED es un diodo semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo que excede su banda prohibida, los electrones del semiconductor tipo n se recombinan con los huecos del semiconductor tipo p en la región activa (el chip de InGaN). Esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor. El InGaN tiene una banda prohibida que produce luz en el espectro azul/ultravioleta. Para crear luz blanca, el chip LED se recubre con un material de fósforo. La luz azul/UV del chip excita el fósforo, que luego re-emite luz en un espectro más amplio, combinándose para producir la percepción de luz blanca. El encapsulado de visión lateral incorpora una lente de plástico moldeada que da forma a la salida de luz, creando el amplio ángulo de visión de 130 grados.

14. Tendencias y Contexto Tecnológico

El LTW-110ZDS5 representa una tecnología madura y ampliamente adoptada. Las tendencias actuales en LED SMD se centran en varias áreas clave:Mayor Eficiencia:Desarrollo continuo de diseños de chips y fósforos para lograr más lúmenes por vatio (lm/W), reduciendo el consumo de energía para la misma salida de luz.Mejor Calidad de Color:Mejora del Índice de Reproducción Cromática (IRC) de los LED blancos, haciéndolos adecuados para aplicaciones donde la percepción precisa del color es vital, como iluminación minorista o fotografía.Miniaturización:Desarrollo de tamaños de encapsulado aún más pequeños (por ejemplo, 0402, 0201 métricos) para dispositivos ultracompactos como wearables y sensores miniaturizados.Soluciones Integradas:Crecimiento de LED con excitadores integrados, controladores o múltiples chips de color (RGB) en un solo encapsulado, simplificando el diseño de circuitos para iluminación inteligente y efectos de color dinámicos. Si bien este componente es un caballo de batalla para funciones estándar de indicación y retroiluminación, estas tendencias impulsan la innovación en segmentos de mercado más especializados.