Hoja de Datos del LED SMD LTST-B680VSKT - Amarillo AlInGaP - 20mA - 120mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-B680VSKT es un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) diseñado para el ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB). Pertenece a una familia de LEDs miniatura adecuados para aplicaciones con limitaciones de espacio. El dispositivo utiliza un material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para producir luz amarilla, encapsulado en un paquete con lente transparente. Sus objetivos principales de diseño son la compatibilidad con procesos de fabricación de alto volumen y la fiabilidad en diversos entornos electrónicos.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas clave de este LED incluyen su conformidad con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), lo que lo hace respetuoso con el medio ambiente para la electrónica moderna. Se suministra en cinta de 8mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, un formato estándar (EIA) compatible con equipos automáticos de pick-and-place, lo que agiliza significativamente las líneas de ensamblaje. El componente también está diseñado para ser compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), el método dominante para fijar componentes SMD. Sus mercados principales son equipos de telecomunicaciones, dispositivos de automatización de oficinas, electrodomésticos, sistemas de control industrial y aplicaciones de señalización o pantallas interiores donde se requiere una iluminación indicadora compacta y fiable.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Esta sección proporciona un análisis detallado de los límites operativos y las características de rendimiento del LED en condiciones estándar.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los valores máximos absolutos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estos valores se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. La corriente directa continua máxima (IF) es de 50 mA. Para operación pulsada, se permite una corriente directa pico de 80 mA bajo un ciclo de trabajo estricto de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1ms. La tensión inversa máxima (VR) aplicable es de 5V. El dispositivo puede disipar hasta 120 mW de potencia. El rango de temperatura de operación y almacenamiento se especifica de -40°C a +100°C, lo que indica robustez para su uso en entornos hostiles.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se miden en condiciones típicas de operación (Ta=25°C, IF=20mA) y representan el rendimiento esperado. La intensidad luminosa (Iv) tiene un rango típico de 900 mcd (mililúmenes) a 1800 mcd, lo que indica una salida brillante adecuada para fines indicadores. El ángulo de visión (2θ1/2) es de 120 grados, proporcionando un patrón de haz muy amplio. La longitud de onda de emisión pico (λp) es típicamente de 591 nm, dentro de la región amarilla del espectro visible. La longitud de onda dominante (λd), que define el color percibido, se especifica entre 584.0 nm y 594.0 nm. La tensión directa (VF) a 20mA varía desde un mínimo de 1.8V hasta un máximo de 2.4V, con un valor típico implícito dentro de este rango. La corriente inversa (IR) es muy baja, con un máximo de 10 μA a 5V de polarización inversa.

3. Explicación del Sistema de Clasificación por Bins

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LEDs se clasifican en bins de rendimiento. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con los requisitos específicos de umbral para su aplicación.

3.1 Clasificación de Tensión Directa (Vf)

Los LEDs se clasifican según su caída de tensión directa a 20mA. Los bins son: D2 (1.80V - 2.00V), D3 (2.00V - 2.20V) y D4 (2.20V - 2.40V). Se aplica una tolerancia de ±0.1V a cada bin. Seleccionar LEDs del mismo bin de Vf ayuda a mantener la uniformidad de corriente cuando se conectan múltiples LEDs en paralelo desde una fuente de tensión común.

3.2 Clasificación de Intensidad Luminosa (Iv)

La salida luminosa se categoriza en tres bins: V2 (900 - 1120 mcd), W1 (1120 - 1400 mcd) y W2 (1400 - 1800 mcd). Se aplica una tolerancia de ±11% a cada bin de intensidad. Esta clasificación es crucial para aplicaciones que requieren niveles de brillo consistentes en múltiples indicadores.

3.3 Clasificación de Longitud de Onda Dominante (Wd)

El color (longitud de onda dominante) se clasifica en cuatro bins: H (584.0 - 586.5 nm), J (586.5 - 589.0 nm), K (589.0 - 591.5 nm) y L (591.5 - 594.0 nm). Cada bin tiene una tolerancia de ±1 nm. Esto garantiza la consistencia del color, vital para pantallas multi-LED o indicadores de estado donde la coincidencia de color es importante.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque la hoja de datos hace referencia a curvas gráficas específicas, sus implicaciones se describen aquí. Las curvas típicas incluirían la relación entre la corriente directa (IF) y la tensión directa (VF), mostrando la característica exponencial I-V del diodo. Otra curva clave graficaría la intensidad luminosa relativa frente a la temperatura ambiente, mostrando típicamente una disminución en la salida a medida que aumenta la temperatura. Una curva de distribución espectral ilustraría el ancho de banda estrecho de la emisión de luz centrada alrededor de 591 nm, característica de la tecnología AlInGaP y que resulta en un color amarillo saturado.

5. Información Mecánica y del Paquete

El LED viene en un paquete SMD estándar. El color de la lente es transparente, y el color de la fuente de luz es amarillo proveniente del chip AlInGaP. Todas las dimensiones del paquete se proporcionan en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.2 mm a menos que se indique lo contrario. La hoja de datos incluye dibujos dimensionales detallados del LED en sí, el diseño recomendado de las almohadillas de fijación en el PCB para soldadura por reflujo infrarrojo o por fase de vapor, y el embalaje (dimensiones de la cinta y el carrete).

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Reflujo IR Recomendado

Para procesos de soldadura sin plomo, se recomienda un perfil de reflujo conforme a J-STD-020B. Los parámetros clave incluyen una temperatura de precalentamiento entre 150°C y 200°C, un tiempo de precalentamiento de hasta 120 segundos máximo, y una temperatura máxima del cuerpo del paquete que no exceda los 260°C durante un máximo de 10 segundos. Es fundamental tener en cuenta que el perfil óptimo depende del diseño específico del PCB, la pasta de soldar y el horno utilizado.

6.2 Condiciones de Almacenamiento

Las bolsas herméticas sin abrir que contienen desecante deben almacenarse a ≤30°C y ≤70% de Humedad Relativa (HR), con una vida útil recomendada de un año. Una vez abierto el embalaje original, los LEDs deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% HR. Se recomienda encarecidamente completar el proceso de reflujo IR dentro de las 168 horas (7 días) posteriores a la apertura. Para almacenamiento más allá de este período, es necesario un horneado a aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir daños por \"efecto palomita\" durante el reflujo.

6.3 Limpieza

Si se requiere limpieza después de la soldadura, solo deben usarse disolventes a base de alcohol especificados, como alcohol etílico o isopropílico. El LED debe sumergirse a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Deben evitarse limpiadores químicos no especificados, ya que pueden dañar el material del paquete.

7. Información de Embalaje y Pedido

El embalaje estándar es cinta de 8mm en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Un carrete estándar de 13 pulgadas contiene 8000 piezas. La cantidad mínima de pedido para remanentes es de 500 piezas. El embalaje sigue las especificaciones ANSI/EIA 481, permitiéndose un máximo de dos componentes faltantes consecutivos (bolsillos vacíos) en la cinta.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Los LEDs son dispositivos controlados por corriente. Para una operación fiable y un brillo uniforme al conectar múltiples LEDs en paralelo, es esencial usar una resistencia limitadora de corriente individual en serie con cada LED. Esto compensa las variaciones menores en la tensión directa (Vf) de cada dispositivo, evitando que un LED consuma más corriente y se vea más brillante mientras otros están tenues. Un circuito simple con resistencia en serie es el método de excitación recomendado y más fiable.

8.2 Consideraciones de Diseño

Los diseñadores deben considerar la gestión térmica. Aunque el dispositivo puede operar hasta 100°C, la salida luminosa disminuye al aumentar la temperatura de la unión. Puede ser necesario un área de cobre adecuada en el PCB o vías térmicas para aplicaciones de alta corriente o alta temperatura ambiente. El amplio ángulo de visión de 120 grados hace que este LED sea adecuado para aplicaciones donde el indicador necesita ser visible desde un amplio rango de posiciones, pero no para aplicaciones de haz enfocado.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como el Fosfuro de Galio (GaP), los LEDs AlInGaP ofrecen mayor eficiencia y salida más brillante para colores en el rango del rojo al amarillo. La lente transparente, a diferencia de una lente difusa o teñida, proporciona la máxima salida de luz posible desde el chip, maximizando la intensidad luminosa. La combinación de un paquete EIA estándar, embalaje en cinta y carrete, y compatibilidad con reflujo IR hace que este dispositivo sea muy adecuado para la fabricación electrónica moderna y automatizada, ofreciendo ventajas en coste y velocidad de ensamblaje sobre los LEDs de orificio pasante.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo excitar este LED directamente desde una fuente lógica de 3.3V o 5V?

R: No. Siempre debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie. El valor de resistencia requerido se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_fuente - Vf_LED) / I_deseada. Por ejemplo, con una fuente de 5V, un Vf de 2.2V y una corriente deseada de 20mA, R = (5 - 2.2) / 0.02 = 140 Ohmios.

P: ¿Por qué existe un sistema de clasificación por bins para Vf, Iv y Wd?

R: La fabricación de semiconductores tiene variaciones naturales. La clasificación por bins ordena las piezas en grupos de rendimiento, permitiendo a los diseñadores elegir el nivel de consistencia necesario para su aplicación, asegurando un comportamiento predecible en el producto final.

P: ¿Qué sucede si excedo los valores máximos absolutos?

R: Exceder estos límites, incluso momentáneamente, puede causar daño inmediato o latente, reduciendo la vida útil o causando una falla catastrófica. Diseñe siempre con un margen de seguridad.

11. Ejemplo Práctico de Caso de Uso

Considere diseñar un panel de control para un aparato industrial con múltiples indicadores de estado amarillos. El diseñador selecciona LEDs del bin de intensidad W1 (1120-1400 mcd) y del bin de longitud de onda K (589.0-591.5 nm) para garantizar brillo y color uniformes. Los LEDs se colocan en el PCB con el diseño de almohadillas recomendado. Un pin GPIO de un microcontrolador, configurado como salida de drenador abierto, excita cada LED a través de una resistencia en serie de 150 ohmios conectada a un riel de 3.3V. Esta configuración proporciona aproximadamente 18mA de corriente ((3.3V - 2.2V)/150Ω ≈ 7.3mA, se necesita recalcular para el Vf real), asegurando una operación fiable dentro de las especificaciones. El panel se ensambla utilizando un proceso de reflujo IR con un perfil que cumple las directrices de la hoja de datos.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Un LED es un diodo semiconductor de unión p-n. Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral del diodo, los electrones de la región tipo n se recombinan con los huecos de la región tipo p dentro de la capa activa (en este caso, hecha de AlInGaP). Este proceso de 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. El AlInGaP tiene una banda prohibida correspondiente a la luz en las regiones espectrales roja, naranja, ámbar y amarilla.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en la tecnología de LEDs SMD es hacia una eficacia luminosa cada vez mayor (más salida de luz por vatio de entrada eléctrica), una mejor reproducción y saturación del color, y una mayor densidad de potencia en paquetes más pequeños. También existe un impulso continuo hacia una mayor fiabilidad y una vida operativa más larga. Además, la integración con electrónica de control, como reguladores de corriente incorporados o controladores de modulación por ancho de pulso (PWM), es cada vez más común en paquetes LED avanzados, aunque el dispositivo descrito aquí es un componente discreto básico.