Hoja de Datos del LED SMD LTST-C990KSKT-BL - Dimensiones 3.2x2.8x1.9mm - Voltaje 1.8-2.4V - Potencia 62.5mW - Color Amarillo - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas para el LTST-C990KSKT-BL, una lámpara LED de montaje superficial (SMD). Diseñado para el ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB), este componente es ideal para aplicaciones con espacio limitado en una amplia gama de electrónica de consumo e industrial.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las principales ventajas de este LED incluyen su tamaño miniatura, su alto brillo proveniente de un chip semiconductor de AlInGaP y su total compatibilidad con maquinaria automatizada de pick-and-place y procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR). Está diseñado para cumplir con los estándares de conformidad RoHS. Sus aplicaciones objetivo son diversas, abarcando equipos de telecomunicaciones (por ejemplo, teléfonos inalámbricos y celulares), dispositivos de automatización de oficina como computadoras portátiles, sistemas de red, electrodomésticos e iluminación de señalización o símbolos en interiores. Usos específicos incluyen retroiluminación de teclados, indicadores de estado, micro-pantallas y luminarias de señalización general.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Las siguientes secciones detallan los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos críticos que definen el rango de desempeño del LED.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites especifican los valores más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente al dispositivo. No están destinados para operación normal. A una temperatura ambiente (Ta) de 25°C: La corriente directa continua máxima (IF) es de 25 mA. El dispositivo puede soportar una corriente directa pico mayor de 60 mA, pero solo bajo condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1 ms. El voltaje inverso máximo permisible (VR) es de 5 V. La disipación de potencia total no debe exceder los 62.5 mW. El rango de temperatura de operación es de -30°C a +85°C, mientras que el rango de temperatura de almacenamiento se extiende de -40°C a +85°C. El componente puede soportar soldadura por reflujo infrarrojo con una temperatura pico de 260°C durante una duración de 10 segundos.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estas características se miden bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C, IF=20 mA) y representan el desempeño típico. La intensidad luminosa (Iv), una medida del brillo percibido, varía desde un mínimo de 450.0 mcd hasta un máximo de 1120.0 mcd. El ángulo de visión, definido como 2θ1/2 donde la intensidad es la mitad del valor axial, es de 75 grados, indicando un patrón de haz relativamente amplio. La longitud de onda de emisión pico (λP) es típicamente de 591.0 nm. La longitud de onda dominante (λd), que define el punto de color percibido en el diagrama de cromaticidad CIE, se especifica entre 584.5 nm y 594.5 nm, ubicándolo firmemente en la región amarilla del espectro. El ancho medio de la línea espectral (Δλ) es aproximadamente de 15 nm. El voltaje directo (VF) a 20 mA varía de 1.8 V a 2.4 V. La corriente inversa (IR) a 5 V es de 10 µA como máximo.

2.3 Consideraciones Térmicas

Aunque no se detallan explícitamente en curvas dentro del extracto proporcionado, la disipación de potencia máxima de 62.5 mW y el rango de temperatura de operación especificado son parámetros térmicos clave. Los diseñadores deben asegurarse de que el diseño del PCB y el entorno de aplicación permitan una disipación de calor adecuada para mantener la temperatura de unión dentro de límites seguros, ya que exceder los límites máximos degradará el rendimiento y la vida útil.

3. Explicación del Sistema de Clasificación por Bins

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LED se clasifican en bins según parámetros medidos. Este sistema permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de aplicación.

3.1 Clasificación por Voltaje Directo (VF)

Para la variante amarilla, el voltaje directo se clasifica en dos bins a una corriente de prueba de 20 mA: Bin F2 (1.80 V a 2.10 V) y Bin F3 (2.10 V a 2.40 V). La tolerancia para cada bin es de ±0.1 V. Seleccionar LED del mismo bin de VF ayuda a mantener una distribución de corriente uniforme cuando múltiples dispositivos están conectados en paralelo.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (Iv)

La intensidad luminosa se categoriza en dos bins: Bin U (450.0 mcd a 710.0 mcd) y Bin V (710.0 mcd a 1120.0 mcd). La tolerancia es de ±15% del rango del bin. Esto permite la selección basada en los niveles de brillo requeridos, siendo el Bin V el que ofrece una salida más alta.

3.3 Clasificación por Tono (Longitud de Onda Dominante)

La longitud de onda dominante, que determina el tono preciso del amarillo, se divide en cuatro bins: Bin H (584.5 nm a 587.0 nm), Bin J (587.0 nm a 589.5 nm), Bin K (589.5 nm a 592.0 nm) y Bin L (592.0 nm a 594.5 nm). La tolerancia para cada bin es de ±1 nm. Esta clasificación precisa es crucial para aplicaciones que requieren una coincidencia de color estricta, como pantallas multi-LED o indicadores de estado donde la consistencia del color es primordial.

4. Análisis de Curvas de Desempeño

Aunque las curvas gráficas específicas se mencionan pero no se muestran en el texto, los gráficos típicos para un dispositivo de este tipo incluirían los siguientes, proporcionando una visión más profunda del desempeño bajo condiciones variables.

4.1 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V)

Esta curva muestra la relación no lineal entre la corriente que fluye a través del LED y la caída de voltaje a través del mismo. Es esencial para diseñar el circuito limitador de corriente (por ejemplo, una resistencia en serie o un controlador de corriente constante) para garantizar una operación estable al nivel de brillo deseado sin exceder la corriente máxima nominal.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

Este gráfico ilustra cómo la salida de luz aumenta con la corriente directa. Típicamente es lineal en un rango, pero se satura a corrientes más altas. Operar cerca de la corriente continua máxima puede ofrecer un mayor brillo, pero puede reducir la eficiencia y acelerar la depreciación del lumen con el tiempo.

4.3 Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva característica demuestra el impacto negativo del aumento de la temperatura de unión en la salida de luz. A medida que aumenta la temperatura, la intensidad luminosa generalmente disminuye. Comprender esta desclasificación es crítico para aplicaciones que operan en entornos de temperatura elevada para garantizar que se mantenga un brillo suficiente.

4.4 Distribución Espectral

Un gráfico espectral mostraría la potencia radiante relativa emitida en función de la longitud de onda, centrada alrededor del pico de 591 nm con un ancho medio de ~15 nm. Esto confirma la emisión monocromática amarilla del chip de AlInGaP.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED está alojado en un paquete SMD estándar conforme a EIA. Las dimensiones clave incluyen una longitud de 3.2 mm, un ancho de 2.8 mm y una altura de 1.9 mm. Todas las tolerancias dimensionales son de ±0.1 mm a menos que se especifique lo contrario. El dispositivo cuenta con una lente de domo transparente que ayuda a lograr el ángulo de visión de 75 grados.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Montaje en PCB

Se proporciona un patrón de soldadura (huella) sugerido para el diseño del PCB para garantizar una soldadura confiable y una alineación mecánica adecuada. Adherirse a esta geometría de pad recomendada es crucial para lograr buenos filetes de soldadura y prevenir el efecto "tombstoning" durante el reflujo.

5.3 Identificación de Polaridad

El terminal del cátodo (negativo) típicamente está marcado en el cuerpo del dispositivo, a menudo por una muesca, un punto verde o una esquina cortada en la lente o el paquete. Se debe observar la orientación de polaridad correcta durante el ensamblaje para garantizar el funcionamiento adecuado.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo Infrarrojo

Para procesos de soldadura sin plomo (Pb-free), se recomienda un perfil de reflujo específico. La temperatura pico del cuerpo no debe exceder los 260°C, y el tiempo por encima de 260°C debe limitarse a un máximo de 10 segundos. El dispositivo solo debe someterse a un máximo de dos ciclos de reflujo bajo estas condiciones. Se recomienda una etapa de precalentamiento entre 150°C y 200°C por hasta 120 segundos para minimizar el choque térmico. Estos parámetros se alinean con los estándares JEDEC para garantizar uniones de soldadura confiables sin dañar el paquete del LED.

6.2 Instrucciones para Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, la temperatura de la punta del soldador debe mantenerse a 300°C o menos. El tiempo de contacto para cada unión de soldadura debe limitarse a un máximo de 3 segundos, y esto debe realizarse solo una vez por unión para evitar una transferencia de calor excesiva al dado semiconductor.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

Las bolsas sensibles a la humedad sin abrir (MSL 3) deben almacenarse a ≤ 30°C y ≤ 90% de humedad relativa (RH) y usarse dentro de un año. Una vez abierto el empaque sellado original, los LED deben almacenarse en un entorno que no exceda los 30°C y 60% RH. Se recomienda encarecidamente completar el proceso de reflujo IR dentro de una semana después de abrir. Para un almacenamiento más prolongado fuera de la bolsa original, los componentes deben guardarse en un contenedor sellado con desecante o en un desecador purgado con nitrógeno. Si se almacenan por más de una semana fuera del empaque original, se requiere un horneado a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el efecto "palomitas de maíz" durante el reflujo.

6.4 Procedimientos de Limpieza

Si se requiere limpieza después de la soldadura, solo deben usarse solventes a base de alcohol especificados, como alcohol isopropílico (IPA) o alcohol etílico. El LED debe sumergirse a temperatura ambiente normal por menos de un minuto. Los limpiadores químicos no especificados pueden dañar la lente de epoxi o el paquete.

7. Información de Empaque y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora con relieve en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro, de acuerdo con los estándares ANSI/EIA-481. Cada carrete contiene 3000 piezas. Las dimensiones de los bolsillos de la cinta están diseñadas para sujetar de forma segura el componente de 3.2x2.8mm. Una cinta de cubierta superior sella los bolsillos. El número máximo permitido de componentes faltantes consecutivos en la cinta es de dos. Para cantidades menores a un carrete completo, está disponible una cantidad mínima de empaque de 500 piezas para pedidos de remanentes.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El LED debe ser impulsado con una corriente constante o a través de una resistencia limitadora de corriente conectada en serie con una fuente de voltaje. El valor de la resistencia en serie (R_s) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R_s = (V_fuente - V_F) / I_F, donde V_F es el voltaje directo del LED a la corriente deseada I_F (por ejemplo, 20 mA). Usar el V_F máximo de 2.4 V asegura que la resistencia esté dimensionada de manera conservadora para limitar la corriente bajo todas las condiciones de bin.

8.2 Consideraciones y Precauciones de Diseño

Sensibilidad a la ESD:El LED es sensible a las descargas electrostáticas (ESD). Deben implementarse controles ESD adecuados durante el manejo y ensamblaje, incluido el uso de pulseras con conexión a tierra, tapetes antiestáticos y equipo seguro contra ESD.
Control de Corriente:Nunca conecte el LED directamente a una fuente de voltaje sin limitación de corriente, ya que esto causará un flujo de corriente excesivo, sobrecalentamiento inmediato y falla catastrófica.
Gestión del Calor:Asegúrese de que el diseño del PCB proporcione un alivio térmico adecuado, especialmente cuando se opera a o cerca de la corriente continua máxima. Evite colocar el LED cerca de otras fuentes de calor significativas.
Alcance de la Aplicación:Este componente está diseñado para equipos electrónicos de propósito general. No está clasificado para aplicaciones donde una falla podría representar un riesgo directo para la vida o la seguridad, como en aviación, soporte vital médico o sistemas de control de transporte críticos sin consulta y calificación previas.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTST-C990KSKT-BL se diferencia por el uso de un material semiconductor de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para el chip emisor de luz. En comparación con tecnologías más antiguas como el GaP (Fosfuro de Galio) estándar, el AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en un mayor brillo (hasta 1120 mcd) para una corriente dada. La lente transparente, a diferencia de una lente difusa o coloreada, maximiza la extracción de luz y contribuye al ángulo de visión bien definido de 75 grados. Su total compatibilidad con los procesos de ensamblaje SMT automatizados de alto volumen, incluidos perfiles de reflujo IR agresivos, lo convierte en una opción rentable y confiable para la fabricación de electrónica moderna.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda pico y la longitud de onda dominante?
R: La longitud de onda pico (λP) es la longitud de onda única a la cual la potencia óptica emitida es máxima (591 nm típico). La longitud de onda dominante (λd) se deriva de las coordenadas de color CIE y representa la longitud de onda única de una luz monocromática pura que coincidiría con el color percibido del LED (584.5-594.5 nm). λd es más relevante para la especificación del color.

P: ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de 3.3V?
R: Sí, pero una resistencia en serie es obligatoria. Usando el V_F máximo de 2.4V y un I_F objetivo de 20mA, el valor de la resistencia sería R = (3.3V - 2.4V) / 0.02A = 45 Ohmios. Una resistencia estándar de 47 Ohmios sería una elección adecuada, resultando en una corriente ligeramente menor.

P: ¿Por qué es importante la clasificación por bins?
R: La clasificación por bins garantiza la consistencia en la producción. Por ejemplo, usar LED todos del Bin V para intensidad luminosa y del Bin K para longitud de onda garantiza que todos los indicadores en un panel tendrán un brillo casi idéntico y el mismo tono de amarillo, lo cual es crítico para la calidad del producto y la estética.

P: ¿Qué significa "MSL 3" para el almacenamiento?
R: Nivel de Sensibilidad a la Humedad 3 indica que el dispositivo empaquetado puede estar expuesto a condiciones de piso de fábrica (≤ 30°C/60% HR) por hasta 168 horas (7 días) antes de requerir horneado para eliminar la humedad que podría causar daño interno durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura.

11. Ejemplo Práctico de Caso de Uso

Escenario: Diseñando un panel de indicadores de estado para un router de red.
El panel requiere cuatro LED amarillos para indicar el estado de "Energía", "Internet", "Wi-Fi" y "Ethernet". Para garantizar una apariencia uniforme, el diseñador especifica LED del Bin V (para un brillo alto y consistente) y del Bin J (para un tono amarillo específico). El circuito se alimenta desde el riel de 5V del router. Se calcula una resistencia en serie usando el V_F máximo para mayor seguridad: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ohmios. Se coloca una resistencia de 130 Ohmios, 1/8W en serie con cada LED. El diseño del PCB utiliza la huella de pad recomendada e incluye pequeños radios de alivio térmico en los pads del cátodo. La casa de ensamblaje sigue el perfil de reflujo IR proporcionado. El producto final exhibe cuatro indicadores amarillos brillantes y perfectamente emparejados que son claramente visibles desde un ángulo amplio.

12. Introducción al Principio de Operación

La emisión de luz en este LED se basa en la electroluminiscencia en un chip semiconductor compuesto de AlInGaP. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el voltaje de banda prohibida del chip (alrededor de 2V), los electrones y los huecos se inyectan en la región activa desde las capas semiconductoras tipo n y tipo p, respectivamente. Estos portadores de carga se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación de AlInGaP determina la energía de la banda prohibida, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, amarillo. La lente de epoxi transparente encapsula el chip, proporcionando protección mecánica, dando forma al haz de salida de luz (ángulo de visión de 75 grados) y mejorando la extracción de luz del material semiconductor.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

El uso del material AlInGaP para LED amarillos, naranjas y rojos representa una tecnología de alto rendimiento establecida, que ofrece una eficiencia y brillo superiores en comparación con las soluciones más antiguas de GaAsP y GaP. Las tendencias actuales en LED SMD se centran en aumentar la eficiencia (lúmenes por vatio), lograr corrientes de accionamiento máximas y potencias nominales más altas en paquetes más pequeños, mejorar la reproducción y saturación del color, y mejorar la confiabilidad bajo condiciones ambientales adversas. Además, la integración con controladores inteligentes y el desarrollo de LED de paquete a escala de chip (CSP) que eliminan el paquete plástico tradicional son áreas de avance en curso. El componente aquí descrito utiliza una tecnología probada y confiable optimizada para una fabricación rentable y de alto volumen en aplicaciones principales de consumo e industrial.