Hoja de Datos del LED SMD LTW-482DS5 - Blanco InGaN, Lente Amarilla - Especificaciones Eléctricas y Ópticas

1. Descripción General del Producto

El LTW-482DS5 es una lámpara LED de montaje superficial (SMD) diseñada para el ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB). Forma parte de una familia de componentes concebida para aplicaciones donde el espacio es una limitación crítica. El dispositivo combina un chip semiconductor blanco InGaN (Nitruro de Indio y Galio) de ultrabrillo con una lente de tono amarillo, lo que resulta en una salida de color específica. Este LED está construido para ser compatible con los procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) comúnmente utilizados en la fabricación de electrónica de alto volumen.

La ventaja principal de este componente radica en su factor de forma miniaturizado y su idoneidad para equipos automatizados pick-and-place, lo que agiliza la producción. Se clasifica como un encapsulado estándar EIA (Electronic Industries Alliance), garantizando una amplia compatibilidad con las líneas de ensamblaje de la industria. El dispositivo también se especifica como compatible con C.I. (Circuitos Integrados), lo que indica que puede ser accionado directamente por voltajes típicos de nivel lógico provenientes de microcontroladores u otros circuitos digitales, sin requerir etapas intermediarias de control complejas en muchos casos.

El mercado objetivo para este LED abarca una amplia gama de productos electrónicos de consumo e industrial. Sus aplicaciones principales incluyen indicación de estado, retroiluminación de teclados y paneles, e integración en microdisplays. También se encuentra en equipos de telecomunicaciones, dispositivos de automatización de oficinas, diversos electrodomésticos y en señalización interior o iluminación de símbolos donde se requiere una fuente de luz compacta y fiable.

2. Análisis Profundo de las Especificaciones Técnicas

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los límites absolutos máximos definen los umbrales más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el LED. Estos valores se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. La corriente directa continua máxima (IF) es de 20 mA. Se permite una corriente directa de pico más alta de 100 mA, pero solo en condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo estricto de 1/10 y un ancho de pulso que no exceda los 0.1 milisegundos. La disipación de potencia máxima es de 72 milivatios (mW). El dispositivo está clasificado para operar dentro de un rango de temperatura de -20°C a +80°C y puede almacenarse en entornos desde -40°C hasta +85°C. Un límite crítico para el ensamblaje es la condición de soldadura infrarroja, que no debe exceder los 260°C durante un máximo de 10 segundos en el proceso de reflujo.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Las características típicas de operación se miden a Ta=25°C y una corriente directa (IF) de 5 mA, que es una condición de prueba común. El voltaje directo (VF) varía desde un mínimo de 2.55 voltios hasta un máximo de 3.15 voltios, con un valor típico implícito dentro de esta banda. La intensidad luminosa (Iv), una medida del brillo percibido, tiene un amplio rango desde 71.0 milicandelas (mcd) hasta 280.0 mcd. Esta variación se gestiona mediante un sistema de clasificación (binning). El ángulo de visión (2θ1/2), definido como el ángulo donde la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor en el eje, es de 130 grados, lo que indica un patrón de haz muy amplio. Las coordenadas de cromaticidad, que definen el punto de color en el espacio de color CIE 1931, se especifican como x=0.304 e y=0.301 bajo condiciones de prueba. Se garantiza que la corriente inversa (IR) sea inferior a 10 microamperios a un voltaje inverso (VR) de 5V, aunque el dispositivo no está diseñado para operación inversa.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LEDs se clasifican en lotes de rendimiento (bins). El LTW-482DS5 utiliza un sistema de clasificación tridimensional para el Voltaje Directo (VF), la Intensidad Luminosa (Iv) y el Tono (punto de color).

3.1 Clasificación del Voltaje Directo (VF)

El VF se clasifica en pasos de 0.1V desde V1 (2.55V - 2.65V) hasta V6 (3.05V - 3.15V). Se aplica una tolerancia de ±0.1V a cada lote. Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs con rangos de voltaje más estrechos para aplicaciones que requieren brillo uniforme cuando se alimentan con una fuente de voltaje constante, o para ajustarse mejor a los cálculos de la resistencia limitadora de corriente.

3.2 Clasificación de la Intensidad Luminosa (Iv)

La intensidad luminosa se clasifica en tres códigos principales: Q (71.0 - 112.0 mcd), R (112.0 - 180.0 mcd) y S (180.0 - 280.0 mcd). Se aplica una tolerancia de ±15% a cada rango de lote. Esta clasificación es crucial para aplicaciones donde la consistencia del brillo percibido es importante entre múltiples LEDs, como en matrices de retroiluminación o grupos de indicadores de estado.

3.3 Clasificación del Tono (Color)

Las coordenadas de cromaticidad (x, y) se clasifican en seis regiones etiquetadas de S1 a S6. Cada lote define un área cuadrilátera en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. Los lotes están organizados para agrupar LEDs con temperaturas de color blanco y tonalidades similares. Se aplica una tolerancia de ±0.01 a cada coordenada dentro de su lote. Esto garantiza la uniformidad del color cuando se utilizan múltiples LEDs uno al lado del otro. El diagrama proporcionado mapea visualmente estas regiones S1-S6 en la carta de cromaticidad.

4. Análisis de las Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas de rendimiento típicas que representan gráficamente la relación entre parámetros clave. Aunque los gráficos específicos no se detallan en el texto proporcionado, las curvas estándar para un LED de este tipo incluirían típicamente:

• Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V):Esta curva no lineal muestra cómo aumenta el voltaje con la corriente. Es esencial para diseñar el circuito de accionamiento, especialmente cuando se usa una fuente de voltaje constante con una resistencia en serie.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Esta curva muestra cómo aumenta la salida de luz con la corriente de accionamiento. Suele ser lineal en un rango, pero se satura a corrientes más altas.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva demuestra la reducción térmica de la salida de luz. A medida que aumenta la temperatura de unión del LED, su eficacia luminosa disminuye. Comprender esto es crítico para la gestión térmica en la aplicación.
• Distribución Espectral de Potencia Relativa:Para un LED blanco, este gráfico muestra la intensidad de la luz emitida en cada longitud de onda. Un LED blanco como el tipo InGaN típicamente tiene un pico de emisión azul del chip en sí, combinado con una emisión amarilla más amplia del recubrimiento de fósforo, resultando en la luz blanca percibida.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED se ajusta a un contorno de encapsulado SMD estándar. Todas las dimensiones críticas, como longitud, anchura, altura y espaciado de terminales, se proporcionan en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.1 mm a menos que se indique lo contrario. El color de la lente es amarillo y el color de la fuente (chip) es blanco. La hoja de datos incluye planos detallados con cotas para el diseño de la huella en la PCB.

5.2 Identificación de Polaridad y Diseño de Pads

El componente incluye marcas o características estructurales (como una esquina biselada o un punto) para indicar el terminal del cátodo (negativo). Se proporciona un patrón de pistas (pads de soldadura) recomendado para la PCB para garantizar la formación adecuada de la unión de soldadura, una conexión eléctrica fiable y una estabilidad mecánica óptima durante y después del proceso de reflujo. También puede especificarse la dirección de soldadura en relación con la orientación del encapsulado para prevenir el efecto "tombstoning" (donde un extremo se levanta del pad).

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR

Se proporciona un perfil de reflujo sugerido para procesos de soldadura sin plomo (Pb-free). Los parámetros clave incluyen una etapa de precalentamiento, un tiempo definido por encima del líquido, una temperatura máxima que no exceda los 260°C y un tiempo en esa temperatura máxima limitado a un máximo de 10 segundos. El perfil está diseñado para minimizar el estrés térmico en el encapsulado del LED mientras garantiza una unión de soldadura fiable. Se enfatiza que el perfil óptimo puede variar según el diseño específico de la PCB, la pasta de soldar y las características del horno.

6.2 Almacenamiento y Manipulación

Los LEDs son dispositivos sensibles a la humedad (MSL 3). Cuando están sellados en su bolsa original a prueba de humedad con desecante, tienen una vida útil de un año si se almacenan a ≤30°C y ≤90% de humedad relativa (HR). Una vez abierta la bolsa, los componentes deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% HR. Se recomienda completar el proceso de reflujo IR dentro de una semana después de abrirla. Para almacenamiento más allá de una semana fuera del embalaje original, se requiere un horneado a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir daños por "popcorning" durante el reflujo.

6.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de soldar, solo deben usarse los disolventes especificados. Se recomienda sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Los limpiadores químicos no especificados pueden dañar la lente de plástico o el material del encapsulado.

6.4 Precauciones contra ESD (Descarga Electroestática)

El LED es susceptible a daños por electricidad estática y sobretensiones. Deben implementarse controles ESD adecuados durante la manipulación y el ensamblaje. Esto incluye el uso de pulseras antiestáticas conectadas a tierra, guanti antiestáticos y asegurarse de que todo el equipo y las superficies de trabajo estén correctamente conectados a tierra.

7. Información de Empaquetado y Pedido

El LTW-482DS5 se suministra empaquetado para ensamblaje automatizado. Los componentes se colocan en una cinta portadora con relieve de 8 mm de ancho. Esta cinta se enrolla en carretes estándar de 7 pulgadas (aproximadamente 178 mm) de diámetro. Cada carrete completo contiene 3000 piezas. Para cantidades menores a un carrete completo, hay una cantidad mínima de embalaje de 500 piezas disponible para stock restante. El empaquetado en cinta y carrete cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481. La cinta tiene un sello de cubierta para proteger los componentes, y hay un límite en el número máximo de componentes faltantes consecutivos en la cinta.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Accionamiento del LED

Un LED es un dispositivo accionado por corriente. El método de operación más común y estable es utilizar una fuente de corriente constante. Si se usa una fuente de voltaje constante (como un pin GPIO de un microcontrolador o un riel de alimentación regulado), se debe colocar una resistencia limitadora de corriente en serie con el LED. El valor de la resistencia (R) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_fuente - VF_LED) / I_deseada. Por ejemplo, para accionar el LED a su corriente de prueba típica de 5mA desde una fuente de 5V, asumiendo un VF de 2.8V: R = (5V - 2.8V) / 0.005A = 440 Ohmios. Una resistencia estándar de 470 Ohmios sería una elección adecuada. También se debe verificar la potencia nominal de la resistencia: P = I²R = (0.005)² * 470 = 0.01175W, por lo que una resistencia estándar de 1/8W (0.125W) es más que suficiente.

8.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja (72 mW máx.), una gestión térmica efectiva sigue siendo importante para la longevidad y el mantenimiento de la salida de luz. El rendimiento del LED se degrada al aumentar la temperatura de unión. La propia PCB actúa como disipador de calor. Asegurar un área de cobre adecuada conectada al pad térmico o a los terminales del LED, y proporcionar ventilación si está encerrado, ayuda a disipar el calor. Evite operar el LED a su corriente y temperatura absolutas máximas simultáneamente durante períodos prolongados.

8.3 Diseño Óptico

El ángulo de visión de 130 grados produce un haz muy amplio y difuso. Esto es ideal para iluminación de áreas o indicadores de estado que necesitan ser visibles desde una amplia gama de ángulos. Para aplicaciones que requieren un haz más enfocado, se necesitarían añadir ópticas secundarias (como lentes o guías de luz) externamente. La lente amarilla filtrará la luz blanca emitida, desplazando el color de salida final hacia tonos más cálidos.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTW-482DS5 se diferencia por su combinación específica de un chip blanco InGaN y una lente amarilla. En comparación con un LED blanco estándar con lente transparente, este producto ofrece una salida de color más cálida y distintiva, que puede ser deseable para requisitos estéticos o funcionales específicos (por ejemplo, imitar luces indicadoras incandescentes). Su amplio ángulo de visión es una característica clave frente a LEDs de ángulo más estrecho utilizados para iluminación focalizada. El sistema integral de clasificación para voltaje, intensidad y color proporciona un nivel de consistencia importante para aplicaciones con múltiples LEDs, que puede no estar tan rigurosamente definido en ofertas de LED genéricas o de menor costo. Su cumplimiento con los estándares de colocación automática y reflujo IR lo convierte en una opción fiable para la fabricación electrónica moderna y automatizada.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

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

R: Posiblemente, pero depende del voltaje directo (VF) del LED. Si el VF del LED está en el extremo inferior de su rango (por ejemplo, 2.6V), hay una diferencia de 0.7V. A una corriente deseada de 5mA, esto requiere una resistencia de R = 0.7V / 0.005A = 140 Ohmios. Esto es factible. Sin embargo, si el VF del LED es de 3.1V, la diferencia es de solo 0.2V, requiriendo una resistencia de 40 Ohmios. A 5mA, la caída de voltaje en el controlador interno del MCU puede volverse significativa, impidiendo potencialmente que el LED se encienda correctamente o causando brillo inconsistente. Un circuito de accionamiento (como un transistor) es más fiable para un rendimiento consistente en todos los lotes de VF.

P: ¿Cuál es la diferencia entre "Color de la Lente" y "Color de la Fuente"?

R: El "Color de la Fuente" se refiere a la luz emitida por el chip semiconductor en sí antes de pasar a través de la lente del encapsulado. Aquí, es un chip blanco InGaN. El "Color de la Lente" es el color del encapsulante de plástico que forma la cúpula del LED. Una lente amarilla actúa como un filtro, absorbiendo algunas longitudes de onda (como el azul) y transmitiendo otras (amarillo, rojo), resultando en una luz emitida final que parece más cálida (más amarilla/ámbar) que la salida blanca original del chip.

P: ¿Por qué es importante la especificación de corriente inversa (IR) si el dispositivo no es para operación inversa?

R: La prueba de IR es principalmente una prueba de calidad y fiabilidad. Una corriente de fuga inversa alta puede indicar un defecto en la unión semiconductor. Además, en diseños de circuitos donde el LED podría estar expuesto a transitorios de voltaje inverso (incluso brevemente), conocer la fuga máxima ayuda a diseñar circuitos de protección para prevenir daños o comportamientos inesperados del circuito.

P: ¿Cómo interpreto el código de lote en el empaquetado?

R: La etiqueta del empaquetado debe incluir códigos para los lotes de VF, Iv y Tono (por ejemplo, V3R-S4). Esto le permite conocer el rango de rendimiento específico de los LEDs en ese lote. Para aplicaciones críticas que requieren una consistencia estricta, puede especificar los códigos de lote exactos al realizar el pedido.

11. Ejemplos Prácticos de Aplicación

Ejemplo 1: Retroiluminación de Teclado

En un teclado de computadora portátil, se podrían colocar múltiples LEDs LTW-482DS5 bajo una capa de teclas translúcidas. Su amplio ángulo de visión de 130 grados asegura una iluminación uniforme en todo el teclado. La lente amarilla proporciona una retroiluminación blanca cálida que a menudo se considera menos agresiva que la blanca fría, especialmente en entornos con poca luz. Los diseñadores seleccionarían LEDs de los mismos lotes de intensidad (Iv) y tono (Sx) para garantizar un color y brillo uniformes en todo el teclado.

Ejemplo 2: Panel de Indicadores de Estado Industrial

En un panel de control para equipos industriales, estos LEDs pueden usarse como indicadores de estado para "Encendido".