Hoja de Datos del LED SMD LTST-M140KSKT - Amarillo AlInGaP - 30mA - 72mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas para el LTST-M140KSKT, un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD). Este componente pertenece a una familia de LEDs diseñados para el montaje automatizado en placas de circuito impreso (PCB), caracterizados por su tamaño miniatura y configuraciones aptas para aplicaciones con espacio limitado. El LED utiliza un material semiconductor de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para producir una salida de luz amarilla, encapsulado en una lente transparente.

La filosofía central de diseño se centra en la compatibilidad con la fabricación electrónica moderna de alto volumen. El dispositivo está diseñado para ser compatible con equipos automáticos de pick-and-place y soportar el perfil térmico de los procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), lo que lo hace ideal para líneas de producción optimizadas.

Los mercados y aplicaciones objetivo son amplios, reflejando la versatilidad y fiabilidad del componente. Las aplicaciones principales incluyen indicadores de estado, retroiluminación para paneles frontales, e iluminación de señales o símbolos dentro de equipos de telecomunicaciones, dispositivos de automatización de oficinas, electrodomésticos y diversos equipos industriales.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los límites absolutos máximos definen los umbrales 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 (DC) es de 30 mA. En condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1ms, el dispositivo puede manejar una corriente directa pico de 80 mA. La tensión inversa máxima permisible aplicada al LED es de 5 V. La disipación de potencia total no debe exceder los 72 mW. El dispositivo está clasificado para operar dentro de un rango de temperatura de -40°C a +85°C y puede almacenarse en entornos de -40°C a +100°C.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

El rendimiento eléctrico y óptico típico se mide a Ta=25°C con una corriente directa (IF) de 20 mA, que es la condición de prueba estándar. Los parámetros clave incluyen:

• Flujo Luminoso (Φv):Varía desde un mínimo de 0.42 lúmenes (lm) hasta un máximo típico de 1.35 lm. Esto mide la potencia total percibida de la luz emitida.
• Intensidad Luminosa (Iv):Corresponde al flujo luminoso, con un mínimo de 140 milicandelas (mcd) y un máximo típico de 450 mcd. La intensidad se mide a lo largo del eje central.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):El ángulo total en el que la intensidad luminosa es la mitad del valor axial es típicamente de 120 grados, lo que indica un patrón de visión amplio.
• Longitud de Onda Pico (λP):La longitud de onda a la que la emisión espectral es más fuerte es típicamente de 591 nanómetros (nm).
• Longitud de Onda Dominante (λd):La longitud de onda única que define el color percibido, especificada entre 584.5 nm y 594.5 nm, asegurando un tono amarillo consistente.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):Típicamente 15 nm, describe la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida.
• Tensión Directa (VF):Varía de 1.8 V a 2.4 V a 20 mA, con una tolerancia de ±0.1 V para las piezas clasificadas.
• Corriente Inversa (IR):Máximo de 10 microamperios (μA) cuando se aplica una polarización inversa de 5 V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LEDs se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan requisitos específicos para su aplicación.

3.1 Clasificación por Tensión Directa (VF)

Los LEDs se categorizan en tres lotes de tensión (D2, D3, D4) a 20 mA. El lote D2 cubre de 1.8V a 2.0V, D3 de 2.0V a 2.2V, y D4 de 2.2V a 2.4V. Cada lote tiene una tolerancia de ±0.1V. Seleccionar un lote de tensión más estrecho puede ayudar a diseñar circuitos de excitación más consistentes, especialmente cuando se conectan múltiples LEDs en serie.

3.2 Clasificación por Flujo Luminoso e Intensidad

La salida luminosa se clasifica en cinco códigos principales (C2, D1, D2, E1, E2). Por ejemplo, el lote C2 especifica un flujo luminoso entre 0.42 lm y 0.54 lm (correspondiente a 140-180 mcd), mientras que el lote de mayor salida, E2, cubre de 1.07 lm a 1.35 lm (355-450 mcd). La tolerancia para cada lote de intensidad es del ±11%. Esta clasificación es crucial para aplicaciones que requieren brillo uniforme en múltiples indicadores o matrices de retroiluminación.

3.3 Clasificación por Tono (Longitud de Onda Dominante)

La longitud de onda dominante, que define el tono preciso de amarillo, se clasifica en cuatro categorías: H (584.5-587.0 nm), J (587.0-589.5 nm), K (589.5-592.0 nm), y L (592.0-594.5 nm). Cada lote tiene una tolerancia de ±1 nm. Esto permite un emparejamiento de color preciso en aplicaciones donde se requieren tonos amarillos específicos, como en señales de tráfico o indicadores de estado específicos.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque los datos gráficos específicos se referencian en la hoja de datos, las curvas de rendimiento típicas para estos LEDs proporcionan información esencial para el diseño. Estas generalmente incluyen:

• Curva Corriente vs. Tensión (I-V):Muestra la relación exponencial entre la tensión directa y la corriente. La curva es crucial para determinar el punto de operación y diseñar el circuito limitador de corriente.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva I-L):Demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, típicamente en una relación casi lineal dentro del rango de operación recomendado. Ayuda a seleccionar la corriente de excitación para el brillo deseado.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Ilustra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de la unión. Comprender esta desclasificación es vital para aplicaciones que operan en entornos de temperatura elevada.
• Curva de Distribución Espectral:Grafica la intensidad relativa frente a la longitud de onda, mostrando el pico en ~591 nm y el ancho medio de 15 nm, confirmando la emisión monocromática amarilla.
• Patrón del Ángulo de Visión:Un gráfico polar que muestra la distribución angular de la intensidad de la luz, confirmando típicamente el ángulo de visión de 120 grados con un patrón de emisión Lambertiano o similar.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED viene en un encapsulado SMD estándar. Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros con una tolerancia general de ±0.2 mm a menos que se especifique lo contrario. La hoja de datos incluye un dibujo mecánico detallado que muestra la vista superior, vista lateral y huella, incluyendo dimensiones clave como la longitud, anchura, altura del cuerpo, y la ubicación y tamaño de las almohadillas de soldadura.

5.2 Diseño de Pads e Identificación de Polaridad

A recommended PCB land pattern (attachment pad) is provided for both infrared and vapor phase reflow soldering processes. This pattern is optimized for reliable solder joint formation and mechanical stability. The component features polarity markings, typically indicated by a cathode marker on the package itself (like a notch, dot, or trimmed lead). Correct orientation is essential as LEDs are diodes and only allow current flow in one direction.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

La hoja de datos proporciona un perfil de reflujo IR sugerido conforme a J-STD-020B para procesos sin plomo. Los parámetros clave incluyen una zona de precalentamiento, un aumento controlado hasta una temperatura pico y una fase de enfriamiento controlada. La temperatura pico máxima recomendada es de 260°C, controlando cuidadosamente el tiempo por encima de 217°C (temperatura de liquidus para la soldadura sin plomo típica) para prevenir daños térmicos en el encapsulado del LED o el chip semiconductor.

6.2 Precauciones de Almacenamiento y Manipulación

Los LEDs son dispositivos sensibles a la humedad. Cuando están sellados en su embalaje original a prueba de humedad con desecante, deben almacenarse a ≤30°C y ≤70% de humedad relativa (HR) y usarse dentro de un año. Una vez abierta la bolsa sellada, comienza la "vida útil en planta". Los componentes deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% HR y se recomienda someterlos a reflujo IR dentro de las 168 horas (Nivel 3 JEDEC). Para almacenamiento más allá de este período, se requiere un horneado a aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas antes de la soldadura para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" durante el reflujo.

6.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, solo deben usarse disolventes especificados. Se recomienda sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Limpiadores químicos no especificados pueden dañar la lente de epoxi o el material del encapsulado.

7. Embalaje e Información de Pedido

El embalaje estándar para montaje automatizado es una cinta portadora de 12 mm de ancho embutida, enrollada en un carrete de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete contiene 3000 piezas. Las especificaciones de la cinta y el carrete cumplen con los estándares ANSI/EIA-481. Hay una cantidad mínima de embalaje de 500 piezas disponible para pedidos de restos. La cinta incluye una cinta de cubierta para sellar los bolsillos de los componentes, y el número máximo permitido de componentes faltantes consecutivos en un carrete es de dos.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El método de excitación más común es una fuente de corriente constante o una simple resistencia en serie. El valor de la resistencia (R) se calcula usando la fórmula: R = (Valimentación - VF) / IF, donde VF es la tensión directa del LED a la corriente deseada IF. Por ejemplo, con una alimentación de 5V, una VF de 2.0V y un objetivo IF de 20mA, la resistencia en serie requerida es (5V - 2.0V) / 0.02A = 150 Ohmios. Debe seleccionarse una resistencia clasificada para al menos (5V-2.0V)*0.02A = 0.06W, siendo típica una resistencia de 1/8W o 1/10W.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre utilice un dispositivo limitador de corriente (resistencia o IC controlador). Conectar directamente a una fuente de tensión causará corriente excesiva y fallo inmediato.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegurar un área de cobre de PCB adecuada o vías térmicas alrededor de las almohadillas de soldadura puede ayudar a disipar el calor, especialmente en condiciones de alta temperatura ambiente o cuando se excita a corrientes más altas.
• Protección contra ESD:Aunque no se indica explícitamente como altamente sensible, deben observarse las precauciones estándar de manipulación ESD durante el montaje.
• Diseño Óptico:El amplio ángulo de visión de 120 grados lo hace adecuado para aplicaciones que requieren amplia visibilidad. Para luz enfocada, se requerirían ópticas secundarias (lentes).

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTST-M140KSKT se diferencia por el uso de tecnología AlInGaP para la emisión amarilla. En comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP, los LEDs de AlInGaP ofrecen una eficiencia luminosa significativamente mayor, resultando en una salida más brillante a la misma corriente de excitación, y mejor estabilidad térmica. El amplio ángulo de visión de 120 grados es una característica clave para aplicaciones de indicador. Su compatibilidad con procesos estándar de reflujo IR y embalaje en cinta y carrete lo convierte en una opción rentable para fabricación automatizada de alto volumen en comparación con LEDs de orificio pasante que requieren inserción manual.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P: ¿Cuál es la diferencia entre flujo luminoso (lm) e intensidad luminosa (mcd)?

R: El flujo luminoso mide la cantidad total de luz visible emitida en todas las direcciones. La intensidad luminosa mide el brillo en una dirección específica (típicamente el eje central). Para un LED de gran ángulo como este, el valor en mcd es un punto de referencia, pero la salida total de luz está mejor representada por el valor en lúmenes.

P: ¿Puedo excitar este LED con una alimentación de 3.3V?

R: Sí. Usando la fórmula con una VF típica de 2.0V y una corriente objetivo de 20mA, la resistencia en serie requerida sería (3.3V - 2.0V) / 0.02A = 65 Ohmios. Asegúrese de que la potencia nominal de la resistencia sea suficiente.

P: ¿Por qué es importante la clasificación (binning)?

R: La clasificación garantiza la consistencia de color y brillo. Si está utilizando múltiples LEDs en un producto (por ejemplo, una matriz de luces de estado), pedir del mismo lote de tensión, intensidad y longitud de onda garantiza una apariencia uniforme.

P: ¿Qué sucede si excedo la tensión inversa absoluta máxima de 5V?

R: Aplicar una tensión inversa más allá de la clasificación puede causar una ruptura repentina y catastrófica de la unión PN del LED, llevando a un fallo inmediato y permanente.

11. Ejemplo Práctico de Uso

Escenario: Diseñando un panel de indicadores de estado para un router de red.El panel requiere cuatro LEDs amarillos para mostrar la actividad del enlace en diferentes puertos. El brillo y color uniformes son críticos para la experiencia del usuario.

Pasos de Diseño:

1. Seleccionar el LTST-M140KSKT por su color amarillo, brillo adecuado y factor de forma SMD.

2. Especificar lotes: Elegir un solo lote de intensidad luminosa (por ejemplo, D2 para 224-280 mcd) y un solo lote de longitud de onda dominante (por ejemplo, J para 587.0-589.5 nm) para garantizar consistencia. Un lote de tensión de rango medio (D3) es aceptable.

3. Diseño del Circuito: Usar un rail común de 3.3V en la PCB del router. Calcular la resistencia en serie para cada LED. Suponiendo una VF de 2.1V (medio del lote D3) y un objetivo de 20mA: R = (3.3V - 2.1V) / 0.02A = 60 Ohmios. Usar una resistencia estándar de 62 ohmios, 1/10W.

4. Diseño de Placa: Colocar los LEDs simétricamente en el panel frontal de la PCB. Seguir el patrón de huella recomendado de la hoja de datos para asegurar una buena soldabilidad.

5. Montaje: Seguir el perfil de reflujo recomendado. Asegurarse de que el carrete abierto de LEDs se use dentro de las 168 horas de vida útil en planta o se hornee adecuadamente si se almacena más tiempo.

12. Principio de Funcionamiento

La emisión de luz en este LED se basa en la electroluminiscencia en una unión PN semiconductor hecha de materiales AlInGaP. Cuando se aplica una tensión directa que excede el potencial incorporado de la unión, los electrones de la región tipo N y los huecos de la región tipo P se inyectan en la región activa. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación AlInGaP determina la energía del bandgap, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, amarillo (~591 nm). La lente de epoxi transparente encapsula el chip semiconductor, proporciona protección mecánica y da forma al patrón de salida de luz.

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LEDs SMD como el LTST-M140KSKT es parte de la tendencia más amplia en electrónica hacia la miniaturización, mayor fiabilidad y fabricación automatizada. La tecnología AlInGaP representa una solución madura y eficiente para LEDs rojos, naranjas y amarillos. Las tendencias actuales en la industria incluyen la búsqueda de una eficacia luminosa aún mayor (más salida de luz por vatio de entrada eléctrica), una mejor consistencia de color mediante clasificaciones más estrictas, y el desarrollo de tamaños de encapsulado cada vez más pequeños (por ejemplo, encapsulados a escala de chip) para permitir una integración más densa. Además, hay un enfoque en mejorar la fiabilidad bajo condiciones ambientales adversas, como rangos más altos de temperatura y humedad, para satisfacer las demandas de aplicaciones automotrices e industriales.