Hoja de Datos del LED SMD LTSA-S020ZWETA - Fuente Blanca con Lente Amarilla - 30mA - 100mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones del LTSA-S020ZWETA, un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD). Este componente está diseñado para procesos de ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB) y es adecuado para aplicaciones con limitaciones de espacio en diversos segmentos de equipos electrónicos.

1.1 Características

• Cumple con la directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).
• Empaquetado en cinta de 12 mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro para manejo automatizado.
• Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.
• Calificación referenciada a AEC-Q101 Rev D, un estándar para componentes semiconductores discretos.
• Formato de encapsulado estándar EIA (Alianza de Industrias Electrónicas).
• Niveles de excitación compatibles con circuitos integrados (I.C.).
• Compatible con equipos automáticos estándar de pick-and-place.
• Adecuado para procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR).

1.2 Aplicaciones

Este LED está destinado a su uso en una amplia variedad de equipos electrónicos. La hoja de datos menciona específicamente aplicaciones en vehículos de ingeniería para funciones accesorias. Sus características generales lo hacen adecuado para electrónica de consumo, indicadores e iluminación de fondo donde se desee una fuente de luz blanca con un tono de salida amarillento.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

2.1 Límites Absolutos Máximos

These ratings define the limits beyond which permanent damage to the device may occur. Operation under these conditions is not guaranteed.

• Disipación de Potencia (Pd):100 mW. Esta es la potencia máxima que el encapsulado puede disipar en forma de calor.
• Corriente Directa de Pico (I_F(PEAK)):50 mA. Esta es la corriente instantánea máxima, típicamente especificada en condiciones de pulso (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1 ms) para gestionar el estrés térmico.
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA. Esta es la corriente directa continua máxima para un funcionamiento confiable.
• Rango de Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +100°C. El rango de temperatura ambiente en el que está diseñado para funcionar el dispositivo.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +100°C. El rango de temperatura para almacenamiento sin operación.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se miden a una temperatura ambiente estándar de 25°C y definen el rendimiento típico del dispositivo.

• Intensidad Luminosa (I_V):180 - 450 mcd (mililumen) a una corriente de prueba (I_F) de 2 mA. Mide el brillo percibido en una dirección específica. El amplio rango indica que se utiliza un sistema de clasificación (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120 grados (típico). Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor axial (en el eje), indicando un patrón de visión amplio.
• Coordenadas Cromáticas (x, y):x=0.3197, y=0.3131 a I_F=2 mA. Estas coordenadas CIE 1931 definen el punto de color de la luz blanca en un diagrama de cromaticidad.
• Tensión Directa (V_F):2.25 - 2.95 V a I_F=2 mA. La caída de tensión a través del LED cuando conduce corriente. Aquí también se aplica un sistema de clasificación.
• Tensión Inversa (V_Z):6 - 8 V a I_Z=10 mA. Esta es la tensión Zener o de ruptura.Importante:El dispositivo no está diseñado para operación inversa; este parámetro es solo para fines de prueba IR.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (máx.) a V_R=5V. La pequeña corriente de fuga cuando se aplica una polarización inversa.
• Tensión de Resistencia a ESD:2000 V (Modelo de Cuerpo Humano). Esto indica un nivel moderado de protección contra descargas electrostáticas.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción, los LED se clasifican (binning) en función de parámetros clave. El LTSA-S020ZWETA utiliza un sistema de tres códigos: Vf / Iv / Color (ej., E3 / S2 / LL).

3.1 Clasificación por Tensión Directa (Vf)

Los LED se categorizan en grupos (E1 a E7) según su tensión directa a 2 mA. Cada grupo tiene un rango de 0.1V, con una tolerancia general de ±0.1V por grupo. Por ejemplo, el grupo E3 cubre Vf de 2.45V a 2.55V.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (Iv)

Los LED se clasifican en grupos (S1, S2, T1, T2) según su brillo a 2 mA. Los grupos representan niveles de intensidad crecientes, siendo el grupo T2 el de mayor salida (355-450 mcd). La tolerancia en cada grupo es de ±11%.

3.3 Clasificación por Color (Cromaticidad)

Este es el parámetro de clasificación más complejo. Los LED se clasifican según sus coordenadas cromáticas CIE (x, y) medidas a 2 mA. La hoja de datos proporciona una tabla detallada con códigos de grupo (ej., JL, JK, KL, LL, LK, ML, MK, NL, NK, OL, OK, PL, PK) definidos por regiones cuadriláteras en el diagrama de cromaticidad. Cada región se especifica mediante cuatro puntos de coordenadas (x, y). La tolerancia para el tono (x, y) dentro de un grupo es de ±0.01. Típicamente se incluye un gráfico del diagrama de cromaticidad para visualizar estos grupos.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye curvas características típicas para ayudar en la comprensión del diseño.

4.1 Distribución Espacial

Un diagrama polar (Fig. 2) ilustra el patrón de radiación espacial del LED. El ángulo de visión de 120 grados se confirma con esta curva, mostrando cómo varía la intensidad de la luz con el ángulo desde el eje central. Esto es crucial para aplicaciones que requieren patrones de iluminación específicos.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED se ajusta a un formato de encapsulado SMD estándar. Las dimensiones clave incluyen el tamaño del cuerpo, el espaciado de los terminales y la altura total. Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros con una tolerancia típica de ±0.2 mm a menos que se indique lo contrario. El color de la lente es amarillo, mientras que el material del chip de la fuente de luz es InGaN, produciendo luz blanca.

5.2 Pads de Montaje Recomendados para PCB

Se proporciona un diagrama de huella que muestra el diseño recomendado de las pistas de cobre en el PCB para una soldadura confiable. Esto incluye el tamaño, la forma y el espaciado de los pads para garantizar una correcta formación de la junta de soldadura durante el reflujo y una buena adhesión mecánica.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR

Se proporciona un perfil de reflujo infrarrojo sugerido para procesos de soldadura sin plomo (Pb-free), alineado con el estándar J-STD-020. Este perfil define los parámetros críticos para el horno de reflujo: temperatura y tiempo de precalentamiento, tasa de aumento de temperatura, temperatura máxima, tiempo por encima del líquido (TAL) y tasa de enfriamiento. Adherirse a este perfil es esencial para prevenir daños térmicos en el encapsulado del LED.

6.2 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, solo deben usarse productos químicos especificados. La hoja de datos recomienda la inmersión en alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Productos químicos no especificados pueden dañar el material del encapsulado del LED.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

• Paquete Sellado:Almacenar a ≤30°C y ≤70% de Humedad Relativa (HR). El producto tiene una vida útil de un año cuando se almacena en su bolsa original a prueba de humedad con desecante.
• Paquete Abierto:Para componentes retirados de su embalaje original, el ambiente de almacenamiento no debe exceder los 30°C y el 60% de HR. Se recomienda encarecidamente que estos componentes con "vida útil en planta" se sometan a soldadura por reflujo IR dentro de las 168 horas (7 días) posteriores a la exposición para evitar daños inducidos por la humedad ("efecto palomita") durante el reflujo.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora estampada estándar de la industria.

• Ancho de la Cinta:12 mm.
• Diámetro del Carrete:7 pulgadas.
• Cantidad por Carrete:2000 unidades.
• Cantidad Mínima de Empaque:500 unidades para cantidades restantes.
• El embalaje cumple con las especificaciones EIA-481-1-B. La cinta se sella con una cinta de cubierta, y hay una tolerancia máxima de dos componentes faltantes consecutivos.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED es adecuado para luces indicadoras generales, pantallas de estado e iluminación de fondo en electrónica de consumo e industrial. Su mención específica en accesorios para vehículos de ingeniería sugiere su uso en indicadores de tablero, retroiluminación de paneles de control o iluminación de accesorios exteriores donde se desea una luz blanca con tono amarillento por estética o requisitos funcionales específicos.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre utilice una resistencia limitadora de corriente en serie o un circuito excitador de corriente constante. No conecte directamente a una fuente de tensión. La corriente continua máxima es de 30 mA.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja (100mW máx.), asegurar un área de cobre adecuada en el PCB o vías térmicas puede ayudar a mantener temperaturas de unión más bajas, promoviendo la longevidad y una salida de luz estable.
• Precauciones contra ESD:Aunque está clasificado para 2kV HBM, se deben observar las precauciones estándar de manejo de ESD durante el ensamblaje.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 120 grados proporciona una dispersión amplia. Para luz enfocada, se requerirían ópticas secundarias (lentes, guías de luz).

9. Precauciones y Notas de Fiabilidad

Los LED descritos están destinados a equipos electrónicos ordinarios. Para aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional donde un fallo podría poner en peligro vidas o la salud (ej., aviación, dispositivos médicos, sistemas de seguridad en transporte), es obligatoria una consulta y calificación específica más allá de esta hoja de datos estándar. El dispositivo no está diseñado para operación con tensión inversa en el circuito de aplicación.

10. Comparación y Posicionamiento Técnico

Este LED se posiciona como un componente SMD de propósito general y rentable. Sus diferenciadores clave incluyen su combinación específica de color blanco con lente amarilla, referencia de calificación a AEC-Q101 (común en contextos automotrices) y preacondicionamiento a MSL 2a para una mejor resistencia a la humedad durante la soldadura. En comparación con LED de ultra alto brillo o ángulo estrecho, ofrece una combinación equilibrada de brillo adecuado, ángulo de visión muy amplio y características de fiabilidad estándar adecuadas para aplicaciones comerciales de volumen.

11. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la diferencia entre el color de la lente y el color de la fuente?

R: El color de la fuente (Blanco, de un chip InGaN) es la luz generada internamente. La lente amarilla actúa como un filtro/encapsulante, tiñendo la luz emitida final, resultando en una apariencia de blanco cálido o blanco amarillento.

P: ¿Cómo selecciono el grupo correcto para mi aplicación?

R: Para aplicaciones donde la consistencia del color es crítica (ej., matrices de múltiples LED), especifique un grupo de color estrecho (ej., LL) y potencialmente un grupo de Vf estrecho. Para indicadores individuales donde el brillo absoluto es clave, especifique un grupo Iv más alto (T1 o T2). Su distribuidor puede proporcionar los grupos disponibles en stock.

P: ¿Puedo excitar este LED a 30mA continuamente?

R: Sí, 30mA es la corriente continua máxima nominal. Sin embargo, para una longevidad óptima y teniendo en cuenta los aumentos de temperatura ambiente, a menudo se recomienda excitar a una corriente más baja (ej., 20mA), lo que aún proporcionará suficiente brillo para muchas aplicaciones.

P: ¿Por qué la condición de almacenamiento después de abrir la bolsa es tan estricta (168 horas)?

R: Los encapsulados SMD pueden absorber humedad del aire. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede vaporizarse rápidamente, causando delaminación interna o agrietamiento ("efecto palomita"). Las 168 horas de vida útil en planta es el tiempo máximo seguro de exposición para componentes clasificados MSL 2a antes de que deban ser re-horneados para eliminar la humedad.

12. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de un panel de indicadores de estado para un controlador industrial.El panel requiere múltiples LED para mostrar estado de encendido, fallo y espera. El diseñador elige el LTSA-S020ZWETA por su amplio ángulo de visión, asegurando la visibilidad desde varios ángulos en la sala de control. Para garantizar un brillo y color uniformes en todos los indicadores, el diseñador especifica un solo grupo de intensidad luminosa (ej., T2) y un solo grupo de color (ej., LL) en la lista de materiales (BOM). Se elige una corriente constante de 20mA para cada LED, usando una resistencia simple calculada a partir de la Vf típica (del grupo Vf elegido, ej., 2.5V de E3) y la tensión de alimentación. El diseño del PCB sigue la huella de pad recomendada, y la casa de ensamblaje utiliza el perfil de reflujo IR sin plomo proporcionado. Los componentes se utilizan dentro de las 168 horas de vida útil en planta después de abrir la bolsa.

13. 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. En el LTSA-S020ZWETA, la región activa está hecha de materiales de Nitruro de Galio e Indio (InGaN), diseñados para emitir fotones en el espectro azul/ultravioleta. Una capa de fósforo dentro del encapsulado absorbe una parte de esta luz primaria y la re-emite como luz amarilla. La combinación de la luz azul restante y la luz amarilla convertida resulta en la percepción de luz blanca. La lente epoxi externa de tono amarillo modifica aún más la temperatura de color y proporciona protección ambiental y conformación mecánica del haz de luz.

14. Tendencias Tecnológicas

La industria de la optoelectrónica continúa avanzando en varias áreas clave relevantes para tales componentes: mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio de entrada eléctrica), mejor índice de reproducción cromática (IRC) para LED blancos y mayor fiabilidad bajo condiciones ambientales adversas (mayor temperatura, humedad). Las tendencias en encapsulado incluyen miniaturización, sustratos mejorados de gestión térmica y un control óptico más preciso integrado en el encapsulado. Además, existe un fuerte impulso hacia niveles más altos de estandarización en pruebas, clasificación y calificación de fiabilidad (como AEC-Q101) para satisfacer las demandas de los mercados automotriz e industrial.