Hoja de Datos del LED SMD LTST-108KSKT - Paquete 3.2x2.8x1.9mm - Voltaje 1.8-2.4V - Color Amarillo - Potencia 72mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas para un Diodo Emisor de Luz (LED) de montaje superficial (SMD). Este componente está diseñado para procesos de montaje automatizado en placas de circuito impreso (PCB), lo que lo hace adecuado para fabricación de alto volumen. Su factor de forma miniatura es ideal para aplicaciones donde el espacio es una restricción crítica. El LED está construido utilizando tecnología de semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP), conocida por producir luz de alta eficiencia en el espectro del ámbar al rojo. La variante específica tratada aquí emite luz amarilla.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de este LED incluyen su tamaño compacto, compatibilidad con equipos estándar de colocación automática y su idoneidad para procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), estándar en la fabricación electrónica moderna. Cumple con la normativa RoHS, cumpliendo las regulaciones ambientales. El dispositivo se suministra en cinta de 8 mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, facilitando un manejo eficiente en las líneas de producción.

Sus aplicaciones objetivo son amplias, abarcando indicadores de estado, retroiluminación para paneles frontales e iluminación de señales o símbolos en diversos equipos electrónicos. Los mercados de uso final típicos incluyen dispositivos de telecomunicaciones (por ejemplo, teléfonos inalámbricos y celulares), equipos de automatización de oficinas (por ejemplo, computadoras portátiles), sistemas de red, electrodomésticos y señalización interior.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Una comprensión exhaustiva de las características eléctricas y ópticas es esencial para un diseño de circuito adecuado y para garantizar la fiabilidad a largo plazo.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. Se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Disipación de Potencia (Pd):72 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el paquete del LED puede disipar como calor sin exceder sus límites térmicos.
• Corriente Directa Continua (IF):30 mA DC. La corriente máxima en estado estacionario que se puede aplicar.
• Corriente Directa Pico:80 mA. Esto solo es permisible bajo condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1 ms. Exceder la corriente DC nominal, aunque sea brevemente, puede causar sobrecalentamiento.
• Rango de Temperatura de Operación:-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente dentro del cual se garantiza que el dispositivo funcione.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +100°C. El rango de temperatura para almacenamiento cuando el dispositivo no está energizado.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a Ta=25°C y una corriente directa (IF) de 20mA, a menos que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde 180 mcd (mínimo) hasta 450 mcd (máximo), con un valor típico dentro de ese rango. La intensidad se mide utilizando un sensor filtrado para coincidir con la respuesta fotópica del ojo humano (curva CIE).
• Ángulo de Visión (2θ1/2):110 grados (típico). Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor medido en el eje central. Un ángulo de 110 grados indica un patrón de visión amplio.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λp):Aproximadamente 591 nm. Esta es la longitud de onda a la cual la salida espectral es más fuerte.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Especificada entre 584.5 nm y 594.5 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que define el color (amarillo). La tolerancia es de ±1 nm por bin.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):Aproximadamente 15 nm. Esto indica la pureza espectral; un valor más pequeño significa una luz más monocromática.
• Voltaje Directo (VF):Varía desde 1.8V (mínimo) hasta 2.4V (máximo) a 20mA. El valor típico se encuentra dentro de este rango. Se debe calcular una resistencia limitadora de corriente basándose en el VF real y el voltaje de alimentación.
• Corriente Inversa (IR):Máximo de 10 μA cuando se aplica un voltaje inverso (VR) de 5V. Este dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa; este parámetro es solo para fines de prueba.

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 de rendimiento. Los diseñadores pueden especificar bins para cumplir con los requisitos de la aplicación.

3.1 Clasificación por Voltaje Directo (VF)

Unidades: Voltios @ 20mA. Tolerancia por bin: ±0.10V.

• Bin D2:1.8V (Mín) a 2.0V (Máx)
• Bin D3:2.0V (Mín) a 2.2V (Máx)
• Bin D4:2.2V (Mín) a 2.4V (Máx)

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (Iv)

Unidades: milicandelas (mcd) @ 20mA. Tolerancia por bin: ±11%.

• Bin S1:180 mcd (Mín) a 224 mcd (Máx)
• Bin S2:224 mcd (Mín) a 280 mcd (Máx)
• Bin T1:280 mcd (Mín) a 355 mcd (Máx)
• Bin T2:355 mcd (Mín) a 450 mcd (Máx)

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante (WD)

Unidades: Nanómetros (nm) @ 20mA. Tolerancia por bin: ±1 nm.

• Bin H:584.5 nm (Mín) a 587.0 nm (Máx)
• Bin J:587.0 nm (Mín) a 589.5 nm (Máx)
• Bin K:589.5 nm (Mín) a 592.0 nm (Máx)
• Bin L:592.0 nm (Mín) a 594.5 nm (Máx)

Un número de parte completo típicamente incluye códigos para los bins de VF, Iv y WD (por ejemplo, LTST-108KSKT-D3T1K).

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Los datos gráficos proporcionan una visión más profunda del comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables.

4.1 Característica Corriente vs. Voltaje (I-V)

La curva I-V para un LED AlInGaP muestra un voltaje directo relativamente estable pero que aumenta ligeramente con el aumento de la temperatura de unión. La curva es exponencial cerca del voltaje de encendido, volviéndose más lineal a corrientes más altas. Los diseñadores usan esto para determinar la resistencia dinámica y modelar la disipación de potencia.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

Esta relación es generalmente lineal dentro del rango de corriente de operación recomendado (hasta 30mA). Aumentar la corriente incrementa la salida de luz, pero también aumenta la generación de calor. Operar más allá de los valores máximos absolutos conduce a una caída de eficiencia (disminución de la salida de luz por vatio) y a una degradación acelerada.

4.3 Distribución Espectral

La curva de salida espectral se centra alrededor de 591 nm (pico) con un ancho medio típico de 15 nm. La longitud de onda dominante, que define el color percibido, caerá dentro del rango del bin (por ejemplo, 589.5-592.0 nm para el Bin K). El espectro es relativamente estrecho, característico de los materiales AlInGaP, resultando en un color amarillo saturado.

4.4 Dependencia de la Temperatura

Los parámetros clave se ven afectados por la temperatura:

• Voltaje Directo (VF):Disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. Tiene un coeficiente de temperatura negativo, típicamente alrededor de -2 mV/°C para AlInGaP.
• Intensidad Luminosa (Iv):También disminuye con el aumento de la temperatura. La curva de reducción de potencia es importante para aplicaciones que operan a altas temperaturas ambientales para garantizar un brillo suficiente.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Puede desplazarse ligeramente con la temperatura, generalmente hacia longitudes de onda más largas (corrimiento al rojo).

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED está alojado en un paquete estándar de montaje superficial. Las dimensiones clave (en milímetros) son:

• Longitud: 3.2 mm (tolerancia ±0.2 mm)
• Ancho: 2.8 mm (tolerancia ±0.2 mm)
• Altura: 1.9 mm (tolerancia ±0.2 mm)

Se deben consultar los dibujos mecánicos detallados para el espaciado de las almohadillas, la forma de la lente y la marca de identificación del cátodo/ánodo. El cátodo típicamente se indica mediante una marca verde en el paquete o una esquina biselada.

5.2 Patrón de Pistas Recomendado para PCB

Para una soldadura confiable, el diseño de las almohadillas en el PCB es crítico. El patrón recomendado incluye dos almohadillas rectangulares para el ánodo y el cátodo, dimensionadas para proporcionar suficiente filete de soldadura para resistencia mecánica y conexión eléctrica, evitando puentes de soldadura. El diseño de la almohadilla está optimizado para procesos de soldadura por reflujo infrarrojo y de fase de vapor.

5.3 Empaquetado en Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora embutida con una cinta protectora de cubierta. Especificaciones clave:

• Ancho de la Cinta Portadora: 8 mm
• Diámetro del Carrete: 7 pulgadas (178 mm)
• Cantidad por Carrete: 4,000 piezas
• Cantidad Mínima de Pedido: 500 piezas para carretes restantes
• Paso de los Bolsillos: Según el dibujo dimensional
• Estándares: Cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR (Sin Plomo)

El dispositivo es compatible con procesos de soldadura sin plomo (Pb-free). Un perfil de reflujo recomendado, conforme a J-STD-020, incluye:

• Precalentamiento:Rampa desde ambiente hasta 150-200°C en un máximo de 120 segundos.
• Remojo/Activación:Mantener entre 150-200°C para permitir la activación del fundente y la ecualización de temperatura.
• Reflujo:Rampa hasta una temperatura pico que no exceda los 260°C. El tiempo por encima de 217°C (líquidus para soldadura SnAgCu) debe ser controlado.
• Enfriamiento:Fase de enfriamiento controlado.

El perfil específico debe caracterizarse para el ensamblaje real del PCB, considerando el espesor de la placa, la densidad de componentes y las especificaciones de la pasta de soldar.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, se debe tener extremo cuidado:

• Temperatura del Soldador: Máximo 300°C.
• Tiempo de Soldadura por Terminal: Máximo 3 segundos.
• Intentos: Se recomienda solo un intento de soldadura por almohadilla para evitar estrés térmico.

6.3 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, solo deben usarse solventes especificados para evitar dañar la lente de plástico o el paquete. Limpiadores aceptables incluyen alcohol etílico o alcohol isopropílico. El LED debe sumergirse a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Se deben evitar limpiadores químicos agresivos.

7. Precauciones de Almacenamiento y Manipulación

7.1 Sensibilidad a la Humedad

El paquete de plástico del LED es sensible a la humedad. Como se entrega en una bolsa sellada contra la humedad (MBB) con desecante, tiene una vida útil de un año cuando se almacena a ≤30°C y ≤70% HR. Una vez que se abre la bolsa original, los componentes quedan expuestos a la humedad ambiente.

7.2 Vida Útil en Planta y Horneado

• Vida Útil en Planta:Después de abrir la MBB, los componentes deben someterse a soldadura por reflujo IR dentro de las 168 horas (7 días) bajo condiciones de ≤30°C y ≤60% HR.
• Almacenamiento Extendido:Para almacenamiento más allá de 168 horas fuera de la MBB, los componentes deben almacenarse en un contenedor sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno.
• Horneado:Si se excede la vida útil en planta de 168 horas, se requiere un horneado antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita de maíz" (agrietamiento del paquete durante el reflujo). Condición de horneado recomendada: 60°C durante al menos 48 horas.

8. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

8.1 Limitación de Corriente

Una resistencia en serie es obligatoria para limitar la corriente directa a un valor seguro, típicamente 20mA para un rendimiento y longevidad óptimos. El valor de la resistencia (R) se calcula usando la Ley de Ohm: R = (V_alimentación - VF_LED) / I_deseada. Siempre use el VF máximo de la hoja de datos (2.4V) para un diseño del peor caso, asegurando que la corriente no exceda los límites.

8.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja (72 mW máx.), un diseño térmico adecuado extiende la vida del LED y mantiene el brillo. Asegúrese de que el PCB tenga un área de cobre adecuada conectada a las almohadillas del LED para actuar como disipador de calor. Evite colocar el LED cerca de otros componentes generadores de calor. Para aplicaciones con alta temperatura ambiente, reduzca la corriente directa máxima.

8.3 Diseño Óptico

El amplio ángulo de visión de 110 grados lo hace adecuado para aplicaciones que requieren una amplia visibilidad. Para luz enfocada o dirigida, pueden ser necesarias ópticas secundarias (lentes, guías de luz). La lente transparente permite ver directamente el color amarillo intrínseco del chip AlInGaP.

9. Comparación y Diferenciación

Comparado con otras tecnologías de LED amarillo:

• vs. GaAsP Tradicional:AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor y una mejor estabilidad térmica, resultando en una salida de luz más brillante y consistente.
• vs. Blanco/Amarillo Convertido por Fósforo:Este es un semiconductor de emisión directa, por lo que tiene un espectro más estrecho (color más saturado) y no sufre degradación del fósforo con el tiempo.
• Ventaja Clave:La combinación de una huella de paquete EIA estándar, compatibilidad con reflujo sin plomo y alto brillo en un tamaño miniatura lo convierte en una opción versátil para la electrónica moderna.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

10.1 ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda Pico y Longitud de Onda Dominante?

La Longitud de Onda Pico (λp) es la longitud de onda física donde el LED emite la mayor potencia óptica. La Longitud de Onda Dominante (λd) es un valor calculado basado en el sistema colorimétrico CIE que representa la longitud de onda única que el ojo humano percibe como el color. Para una fuente monocromática como este LED amarillo, están cerca pero no son idénticas. Los diseñadores preocupados por la coincidencia de colores deben usar el bin de Longitud de Onda Dominante.

10.2 ¿Puedo alimentar este LED sin una resistencia limitadora de corriente?

No. Un LED es un diodo con una característica I-V no lineal. Conectarlo directamente a una fuente de voltaje que exceda su voltaje directo hará que la corriente aumente incontrolablemente, excediendo rápidamente la clasificación máxima y destruyendo el dispositivo. Siempre se requiere una resistencia en serie o un controlador de corriente constante.

10.3 ¿Por qué existen requisitos de almacenamiento y horneado?

El epoxi plástico utilizado en el paquete del LED puede absorber humedad del aire. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede vaporizarse rápidamente, creando presión interna que puede deslaminar el paquete o agrietar el dado ("efecto palomita de maíz"). Los procedimientos de almacenamiento y horneado controlan el contenido de humedad para prevenir este modo de fallo.

11. Ejemplo Práctico de Aplicación

Escenario:Diseñar un indicador de estado para un dispositivo portátil alimentado por una línea de 3.3V.

1. Selección de Corriente:Elegir 20mA para un buen equilibrio entre brillo y consumo de energía.
2. Cálculo de la Resistencia:Usando el peor caso VF (Máx) = 2.4V. R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 Ohmios. El valor estándar más cercano es 47 Ohmios. Recalcular la corriente real: I = (3.3V - 2.2V_Típ) / 47 = ~23.4mA (seguro).
3. Diseño del PCB:Colocar la resistencia de 47Ω cerca del LED. Usar el patrón de pistas recomendado. Proporcionar una pequeña área de cobre bajo el LED para disipación de calor.
4. Fabricación:Asegurar que la casa de ensamblaje siga las directrices del perfil de reflujo sin plomo. Mantener los carretes abiertos en un gabinete seco si no se usan dentro de las 168 horas.

12. Introducción al Principio Técnico

Este LED se basa en material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) crecido sobre un sustrato. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones y huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan. En un semiconductor de banda prohibida directa como el AlInGaP, esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor, que se diseña durante el proceso de crecimiento del cristal ajustando las proporciones de Aluminio, Indio, Galio y Fósforo. La lente de epoxi transparente encapsula el chip, proporcionando protección mecánica, dando forma a la salida de luz y mejorando la extracción de luz.

13. Tendencias de la Industria

La tendencia en los LED SMD para aplicaciones de indicadores continúa hacia una mayor eficiencia (más salida de luz por mA), tamaños de paquete más pequeños para una mayor flexibilidad de diseño y una fiabilidad mejorada bajo condiciones adversas (mayor temperatura, humedad). También hay un enfoque en tolerancias de clasificación más estrictas para el color y el brillo para permitir resultados estéticos más consistentes en productos de consumo. La búsqueda de la miniaturización impulsa el desarrollo de LED de paquete a escala de chip (CSP), aunque paquetes estándar como este siguen siendo dominantes para aplicaciones de alto volumen sensibles al costo debido a sus procesos de fabricación maduros y compatibilidad con la infraestructura de ensamblaje existente.