Hoja de Datos del LED SMD LTSA-E67RUWETU - Blanco InGaN, Lente Amarillo - 50mA, 170mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTSA-E67RUWETU es un LED de montaje superficial de alta luminosidad, diseñado para procesos de ensamblaje automatizado y aplicaciones con limitaciones de espacio. Cuenta con una fuente de luz blanca que utiliza tecnología InGaN (Nitruro de Galio e Indio), alojada en un encapsulado con lente de tono amarillo. Esta combinación está diseñada para satisfacer las demandas de equipos electrónicos modernos que requieren soluciones de iluminación compactas y fiables.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Este LED se caracteriza por su compatibilidad con equipos automatizados pick-and-place y procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), lo que lo hace ideal para fabricación en gran volumen. Sus mercados objetivo principales incluyen electrónica de consumo, sistemas de red y, notablemente, aplicaciones de accesorios automotrices. El dispositivo está calificado según el estándar AEC-Q101 (Revisión D), subrayando su idoneidad para entornos automotrices donde la fiabilidad del componente es primordial. Características adicionales incluyen cumplimiento RoHS, embalaje en cinta de 8mm dentro de carretes de 7 pulgadas y acondicionamiento previo al nivel de sensibilidad a la humedad JEDEC MSL 2a, garantizando estabilidad durante el almacenamiento y ensamblaje.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

Un examen detallado de las especificaciones eléctricas, ópticas y térmicas es crucial para un diseño de circuito y gestión térmica adecuados.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. Se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. La corriente directa continua máxima (DC) es de 50 mA. En condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms), se permite una corriente directa pico de 100 mA. La disipación de potencia máxima es de 170 mW. El dispositivo está clasificado para un rango de temperatura de funcionamiento y almacenamiento de -40°C a +100°C. Exceder estos límites, especialmente la temperatura de unión, puede provocar fallos catastróficos o una degradación significativa en la salida de luz y la vida útil.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Medido a Ta=25°C y una corriente de prueba estándar (IF) de 30mA, el dispositivo exhibe una intensidad luminosa típica que varía desde un mínimo de 1800 mcd hasta un máximo de 3550 mcd. La tensión directa (VF) típicamente se sitúa entre 2.8V y 3.4V, con una tolerancia declarada de ±0.1V por bin de tensión. El ángulo de visión (2θ1/2), definido como el ángulo donde la intensidad es la mitad del valor axial, es de 120 grados, lo que indica un patrón de emisión de luz amplio y difuso. Las coordenadas de cromaticidad se especifican como x=0.3197, y=0.3131 en el diagrama CIE 1931, definiendo su punto blanco. La corriente inversa (IR) es un máximo de 10 µA a VR=5V, y la tensión de soporte de Descarga Electroestática (ESD) es de 2000V utilizando el Modelo de Cuerpo Humano (HBM). Es crítico tener en cuenta que el dispositivo no está diseñado para funcionar bajo polarización inversa; la condición de prueba de tensión inversa es solo con fines informativos.

2.3 Características Térmicas

Una gestión térmica efectiva es esencial para el rendimiento y la longevidad del LED. La resistencia térmica desde la unión al ambiente (RθJA) es típicamente de 280 °C/W, medida en un sustrato FR4 de 1.6mm de espesor y una almohadilla de cobre de 16mm². Más importante aún, la resistencia térmica desde la unión al punto de soldadura (RθJS) es de 130 °C/W. Este valor más bajo es más relevante para el diseño, ya que representa la ruta principal de conducción de calor desde el chip LED hasta la placa de circuito impreso (PCB). La temperatura máxima absoluta de unión (TJ) es de 125°C. Los diseñadores deben asegurarse de que la temperatura de unión en funcionamiento, calculada utilizando la disipación de potencia y las resistencias térmicas, permanezca muy por debajo de este límite para garantizar la fiabilidad.

3. Explicación del Sistema de Bineo

El LTSA-E67RUWETU emplea un sistema de bineo integral para categorizar las unidades en función de la tensión directa (VF), la intensidad luminosa (IV) y las coordenadas de color. Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs con un rendimiento consistente para su aplicación.

3.1 Bineo por Tensión Directa (VF)

Las unidades se clasifican en tres bins de tensión: H (2.8V - 3.0V), J (3.0V - 3.2V) y K (3.2V - 3.4V). Se aplica una tolerancia de ±0.1V a cada bin. Seleccionar LEDs del mismo bin de VF ayuda a garantizar una distribución uniforme de la corriente cuando se conectan múltiples LEDs en paralelo.

3.2 Bineo por Intensidad Luminosa (IV)

Los bins de intensidad garantizan niveles de brillo consistentes. Los bins son: X1 (1800 - 2240 mcd), X2 (2240 - 2800 mcd) y Y1 (2800 - 3550 mcd). Se aplica una tolerancia de ±11% dentro de cada bin. Esto permite una clasificación basada en los requisitos de salida, lo que puede afectar al coste y a la selección para diferentes niveles de producto.

3.3 Bineo por Coordenadas de Color

El aspecto más complejo es el bineo por color. La hoja de datos proporciona una tabla detallada de coordenadas de cromaticidad que definen múltiples regiones cuadriláteras (bins) en el gráfico CIE 1931, como LL, LK, ML, MK, NL, NK, etc. Cada bin está definido por cuatro puntos de coordenadas (x, y). El punto de color típico (x=0.3197, y=0.3131) cae dentro de varios de estos bins (por ejemplo, LL, LK, ML). Se especifica una tolerancia de ±0.01 para las coordenadas de tono dentro de un bin. Este control estricto es vital para aplicaciones donde la consistencia del color es crítica, como en grupos de indicadores o retroiluminación donde se ven múltiples LEDs simultáneamente.

4. Información Mecánica y de Embalaje

4.1 Dimensiones del Encapsulado y Polaridad

El LED se ajusta a un contorno de encapsulado SMD estándar EIA. Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros con una tolerancia general de ±0.2 mm a menos que se especifique lo contrario. Una nota de diseño crítica es que el marco de conexión del ánodo también funciona como el disipador de calor principal del LED. Esto significa que la almohadilla del ánodo en el PCB debe diseñarse con suficiente masa térmica y posiblemente conectada a vías térmicas o planos para disipar el calor de manera efectiva. La identificación correcta del ánodo y el cátodo durante el diseño del layout es esencial para un funcionamiento correcto y un rendimiento térmico óptimo.

4.2 Almohadilla de Montaje en PCB Recomendada

La hoja de datos incluye un diagrama para el diseño recomendado de la almohadilla de soldadura en el PCB para soldadura por reflujo infrarrojo. Adherirse a estas dimensiones garantiza una unión de soldadura fiable, una alineación adecuada y una transferencia de calor efectiva desde la almohadilla térmica del LED (ánodo) al PCB.

4.3 Embalaje en Cinta y Carrete

Para el ensamblaje automatizado, los LEDs se suministran en cinta portadora en relieve de 8mm de ancho enrollada en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Cada carrete contiene 2000 piezas. El embalaje cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481. Las notas clave incluyen: los bolsillos vacíos de componentes se sellan con cinta de cubierta, y se permite un máximo de dos componentes (lámparas) faltantes consecutivos por carrete. Comprender el paso de la cinta y las dimensiones del carrete es necesario para programar los equipos de ensamblaje automatizado.

5. Guía de Soldadura, Ensamblaje y Manipulación

5.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR

Se proporciona un perfil de reflujo sugerido para procesos de soldadura sin plomo, alineado con el estándar J-STD-020. Este perfil típicamente incluye etapas de precalentamiento, estabilización térmica, reflujo (con un límite de temperatura máxima) y enfriamiento. Seguir el perfil recomendado por el fabricante es crítico para evitar choque térmico, defectos en las uniones de soldadura o daños en la estructura interna del LED y su lente de epoxi.

5.2 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, solo deben usarse los productos químicos especificados. La hoja de datos recomienda la inmersión en alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente normal durante menos de un minuto. El uso de productos químicos no especificados o agresivos puede dañar el material del encapsulado del LED, provocando decoloración, agrietamiento o delaminación.

5.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

El producto está clasificado como Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) 2a según JEDEC J-STD-020. Esto significa que la bolsa sellada a prueba de humedad (con desecante en su interior) tiene una vida útil de 4 semanas después de abrirse cuando se almacena en condiciones ≤ 30°C / 60% HR. Para almacenamiento a largo plazo antes del uso, las bolsas selladas deben mantenerse a 30°C o menos y al 70% de humedad relativa o menos. Los LEDs tienen un período de uso recomendado de un año mientras están en el paquete sellado a prueba de humedad. No observar estas precauciones puede provocar el efecto "palomitas de maíz" durante el reflujo, donde la humedad absorbida se vaporiza y agrieta el encapsulado.

6. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

6.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED es adecuado para una amplia gama de equipos electrónicos, incluyendo pero no limitado a: teléfonos inalámbricos y celulares, computadoras portátiles, sistemas de red y diversas aplicaciones de accesorios automotrices (por ejemplo, iluminación interior, retroiluminación de interruptores, indicadores de estado). Su calificación AEC-Q101 lo convierte en un candidato para electrónica automotriz no crítica para la seguridad.

6.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Utilice siempre una resistencia limitadora de corriente en serie o un driver de corriente constante. La tensión directa tiene un rango (2.8-3.4V), por lo que diseñar para la VF máxima garantiza que el LED no exceda su clasificación de corriente cuando se conecta a una fuente de tensión fija.
• Gestión Térmica:El ánodo es la ruta térmica. Diseñe la almohadilla del ánodo en el PCB con suficiente área de cobre. Utilice vías térmicas para conectar con planos de tierra/alimentación internos o en la parte inferior para la dispersión del calor. Calcule la temperatura de unión esperada usando P_Disipada = VF * IF y ΔT = RθJS * P_Disipada.
• Protección ESD:Aunque está clasificado para 2kV HBM, implementar medidas estándar de protección ESD en las entradas del PCB y durante la manipulación se considera una buena práctica, especialmente en entornos no controlados.

6.3 Precauciones Importantes

La hoja de datos establece explícitamente que estos LEDs están destinados a equipos electrónicos ordinarios. Para aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional donde un fallo podría poner en peligro la vida o la salud (por ejemplo, aviación, dispositivos médicos, sistemas de seguridad en el transporte), se requiere consultar con el fabricante antes de su integración en el diseño. Esta es una exención de responsabilidad estándar que destaca el caso de uso previsto del componente.

7. Análisis Técnico en Profundidad

7.1 Principio de Funcionamiento

El LTSA-E67RUWETU utiliza un chip semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) para producir luz blanca. Típicamente, esto se logra utilizando un dado InGaN que emite luz azul recubierto con un fósforo amarillo. Parte de la luz azul es convertida por el fósforo en luz amarilla; la mezcla de luz azul y amarilla es percibida por el ojo humano como blanca. La lente externa de tono amarillo puede servir para modificar aún más la temperatura de color o difundir la salida de luz, creando el color final percibido especificado por las coordenadas de cromaticidad.

7.2 Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye una curva de distribución espacial (patrón de radiación) (Fig. 2). Esta curva representa gráficamente la intensidad luminosa en función del ángulo de visión, confirmando la especificación de ángulo de visión de 120 grados. Muestra una distribución de tipo Lambertiana, común en LEDs con lente difusor, donde la intensidad es máxima a 0 grados (en el eje) y disminuye suavemente hacia los bordes.

7.3 Respuesta a Preguntas Técnicas Comunes

P: ¿Puedo alimentar este LED directamente con 3.3V?

R: No de manera fiable sin un mecanismo limitador de corriente. Dado que la VF puede ser tan alta como 3.4V, una fuente de 3.3V puede no encender algunas unidades en los bins de tensión más altos (bin K). Para unidades con una VF más baja (por ejemplo, 2.9V), aplicar 3.3V directamente causaría un flujo de corriente excesivo, potencialmente superando el máximo de 50mA y dañando el LED. Utilice siempre una resistencia en serie o un driver de corriente constante.

P: ¿Cómo interpreto los códigos de bin de color como "LL" o "MK"?

R: Estas son etiquetas arbitrarias para cuadriláteros específicos en el diagrama de cromaticidad CIE definidos en la tabla de bins de color. Representan agrupaciones estrechas de puntos de color. Para una apariencia consistente en un ensamblaje, especifique y utilice LEDs del mismo código de bin de color.

P: ¿Cuál es la importancia de que el valor RθJS sea menor que RθJA?

R: RθJA incluye la resistencia desde la unión al punto de soldadura MÁS la resistencia desde el PCB al aire ambiente. RθJS aísla el rendimiento del encapsulado del LED y su fijación a la placa. Un RθJS más bajo significa que el LED en sí es relativamente eficiente para llevar el calor al PCB. El rendimiento de enfriamiento final depende en gran medida del diseño del PCB (área de cobre, capas, flujo de aire).