Hoja de Datos Técnicos del LED SMD LTSA-S089ZWETU - Lente Amarilla Luz Blanca - 50mA - 170mW

1. Descripción General del Producto

El LTSA-S089ZWETU es un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) diseñado para el ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB) y aplicaciones donde el espacio es una limitación crítica. Este componente utiliza un semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) para producir luz blanca, la cual es filtrada a través de una lente amarilla. Está diseñado para ofrecer fiabilidad y rendimiento en una variedad de equipos electrónicos.

1.1 Características y Ventajas Principales

• Cumplimiento Ambiental:El producto cumple con la directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS).
• Embalaje para Automatización:Suministrado en cinta de 8mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, facilitando los procesos de ensamblaje pick-and-place de alta velocidad.
• Sensibilidad a la Humedad:Preacondicionado para cumplir con el Nivel de Sensibilidad a la Humedad JEDEC 2a, garantizando fiabilidad durante el proceso de soldadura por reflujo.
• Calificación Automotriz:El proceso de calificación hace referencia al estándar AEC-Q102, que es la calificación por pruebas de estrés para semiconductores optoelectrónicos discretos en aplicaciones automotrices.
• Encapsulado Estandarizado:Presenta un contorno de encapsulado estándar EIA (Alianza de Industrias Electrónicas).
• Compatibilidad:El dispositivo es compatible con circuitos integrados (I.C.) y adecuado para su uso con equipos de colocación automática.
• Proceso de Soldadura:Compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), estándar para el ensamblaje sin plomo.

1.2 Mercado Objetivo y Aplicaciones

El mercado objetivo principal de este LED es la industria automotriz, específicamente para aplicaciones de accesorios. Su diseño robusto y calificación lo hacen adecuado para las exigentes condiciones ambientales presentes en los vehículos. Los casos de uso potenciales incluyen iluminación interior, indicadores del tablero, retroiluminación de interruptores y otras funciones de iluminación no críticas dentro de la cabina del vehículo.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.

• Disipación de Potencia (Pd):170 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar como calor sin exceder sus límites térmicos.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100 mA. Esta es la corriente instantánea máxima permitida, típicamente especificada en condiciones de pulso (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para evitar el sobrecalentamiento.
• Corriente Directa en CC (I_F):50 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para una operación confiable a largo plazo.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-40°C a +100°C. Este amplio rango asegura la funcionalidad en entornos hostiles, desde arranques en frío hasta compartimentos del motor calientes.

2.2 Características Térmicas

La gestión térmica es crucial para el rendimiento y la vida útil del LED. Una temperatura de unión excesiva conduce a la degradación de la salida de luz y a un fallo acelerado.

• Resistencia Térmica, Unión-Ambiente (R_θJA):400 °C/W (Típico). Medido en un sustrato FR4 con una almohadilla de cobre de 16mm², este valor indica la eficacia con la que el calor viaja desde la unión del semiconductor al aire circundante. Un valor más bajo es mejor.
• Resistencia Térmica, Unión-Punto de Soldadura (R_θJS):220 °C/W (Típico). Esta es a menudo una métrica más útil para el diseño, ya que mide la resistencia desde la unión hasta las almohadillas del PCB, donde el calor se conduce principalmente. Este valor es crítico para calcular la temperatura real de la unión durante la operación.
• Temperatura Máxima de Unión (T_J):125 °C. El límite superior absoluto para la temperatura en la unión del semiconductor.

2.3 Características Electro-Ópticas a 25°C

Estos parámetros se miden bajo condiciones de prueba estándar (T_a=25°C, I_F=20mA) y definen el rendimiento del dispositivo.

• Flujo Luminoso (Φ_v):7 lm (Típico), con un rango de 6 a 8 lm. Este es el poder total percibido de la luz emitida.
• Intensidad Luminosa (I_v):2450 mcd (Típico), con un rango de 2100 a 2800 mcd. Esta es la cantidad de potencia de luz por ángulo sólido (candela) medida a lo largo del eje central. El valor alto indica una salida brillante y enfocada.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120 grados (Típico). Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor axial. Un ángulo de 120 grados proporciona un haz muy amplio, adecuado para iluminación de área.
• Coordenadas de Cromaticidad (x, y):(0.32, 0.31) Típico. Estas coordenadas CIE 1931 definen el punto de color blanco del LED. Se aplica una tolerancia de ±0.01 a estas coordenadas en el proceso de clasificación (binning).
• Voltaje Directo (V_F):2.8V a 3.4V a 20mA, con un valor típico alrededor del medio de este rango. Se aplica una tolerancia de ±0.1V dentro de los bins.
• Voltaje de Resistencia a ESD:2 kV (Modelo de Cuerpo Humano, HBM). Esta clasificación indica un nivel moderado de protección contra descargas electrostáticas, adecuado para entornos de fabricación controlados.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar un rendimiento consistente en la producción, los LEDs se clasifican en bins según parámetros clave. El LTSA-S089ZWETU utiliza un sistema de tres códigos: Vf / Iv / Color (ej., D7/Y5/W30).

3.1 Clasificación por Voltaje Directo (Vf)

Los LEDs se agrupan por su caída de voltaje directo a 20mA para garantizar un brillo uniforme y un consumo de corriente similar en circuitos paralelos o cuando son alimentados por una fuente de voltaje constante.

• Bin D7:Vf = 2.8V a 3.0V
• Bin D8:Vf = 3.0V a 3.2V
• Bin D9:Vf = 3.2V a 3.4V

3.2 Clasificación por Intensidad/Flujo Luminoso (Iv)

Esta clasificación asegura un nivel de salida de luz consistente. Tanto el flujo luminoso (lm) como la intensidad luminosa axial (mcd) se especifican para cada bin.

• Bin Y5:6.0-6.5 lm / 2100-2275 mcd
• Bin Y6:6.5-7.0 lm / 2275-2450 mcd
• Bin Y7:7.0-7.5 lm / 2450-2625 mcd
• Bin Y8:7.5-8.0 lm / 2625-2800 mcd

Se aplica una tolerancia de ±10% a la intensidad/flujo dentro de cada bin.

3.3 Clasificación por Color (Cromaticidad)

La consistencia del color es crítica en aplicaciones donde se usan múltiples LEDs juntos. La clasificación se realiza en base a las coordenadas de cromaticidad CIE 1931 (x, y).

• Bin W30:Este bin está definido por un cuadrilátero en el gráfico CIE con puntos de esquina en (x,y): Punto1 (0.312, 0.283), Punto2 (0.306, 0.316), Punto3 (0.331, 0.340), Punto4 (0.331, 0.307). Todos los LEDs dentro de un lote de producción tendrán coordenadas de color dentro de esta región, con una tolerancia de ±0.01.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona un diagrama de distribución espacial (Fig. 2). Este gráfico polar representa visualmente el ángulo de visión de 120 grados, mostrando cómo la intensidad luminosa disminuye a medida que el ángulo de observación se aleja del eje central (0°). El patrón es típicamente Lambertiano o de "ala de murciélago" para LEDs de ángulo amplio, asegurando una iluminación uniforme sobre un área amplia en lugar de un foco estrecho.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED viene en un encapsulado SMD estándar de la industria. Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.2mm a menos que se especifique lo contrario. El encapsulado presenta una versión chapada en oro para mejorar la soldabilidad y resistencia a la corrosión. El dibujo dimensional específico se incluye en la hoja de datos original, detallando la longitud, anchura, altura y espaciado de las patas/almohadillas.

5.2 Diseño Recomendado de Almohadillas para Montaje en PCB

Se proporciona un diseño de patrón de soldadura (land pattern) para soldadura por reflujo infrarrojo o por fase de vapor. Esta huella recomendada asegura la formación adecuada de la junta de soldadura, el alivio térmico y la estabilidad mecánica. Adherirse a este diseño es crítico para lograr el rendimiento térmico especificado (R_θJS).

5.3 Identificación de Polaridad

El cátodo está típicamente marcado en el cuerpo del dispositivo, a menudo con un tinte verde, una muesca o una esquina cortada en la lente o el encapsulado. La serigrafía del PCB debe indicar claramente la almohadilla del cátodo para evitar el montaje inverso durante el ensamblaje.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR

Se proporciona un perfil de reflujo detallado, conforme a J-STD-020 para procesos sin plomo. Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento:Subida a 150-200°C.
• Tiempo de Remojo/Precalentamiento:Máximo de 120 segundos para permitir la igualación de temperatura y activación del fundente.
• Temperatura Máxima:Máximo de 260°C. El tiempo por encima del líquido (ej., 217°C) debe controlarse para minimizar el estrés térmico en el encapsulado del LED y la lente de epoxi.
• Tasa de Enfriamiento:Controlada para prevenir choque térmico.

6.2 Almacenamiento y Manipulación

Como dispositivo de Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) 2a:

• Bolsa Sellada:Almacenar a ≤30°C y ≤70% HR. Usar dentro de un año desde la fecha de sellado de la bolsa.
• Después de Abrir:Almacenar a ≤30°C y ≤60% HR. Se recomienda completar el reflujo IR dentro de las 4 semanas posteriores a la exposición.
• Almacenamiento Prolongado (Abierto):Almacenar en un contenedor sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno.
• Re-horneado:Si se expone durante más de 4 semanas, hornear a 60°C durante al menos 48 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" (popcorning) durante el reflujo.

6.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de soldar, usar solo los disolventes especificados. Sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto es aceptable. Evitar productos químicos agresivos o no especificados que puedan dañar la lente de epoxi o las marcas del encapsulado.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LEDs se embalan en cinta portadora gofrada de 8mm de ancho. La cinta se enrolla en un carrete estándar de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Cada carrete contiene 2000 piezas. El embalaje cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481. Los detalles dimensionales clave para el tamaño del bolsillo, el paso de la cinta y el núcleo del carrete se proporcionan en los dibujos de la hoja de datos.

7.2 Información de la Etiqueta

La etiqueta del carrete incluye el número de pieza (LTSA-S089ZWETU) y los códigos de bin específicos para Voltaje (Vf), Intensidad (Iv) y Color (ej., D7/Y5/W30). Esto permite una trazabilidad precisa y selección según los requisitos de la aplicación.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Iluminación Interior Automotriz:Luces de mapa, luces de lectura, iluminación del área de los pies y luz ambiental general de la cabina.
• Indicadores y Retroiluminación:Retroiluminación para botones, interruptores y gráficos del panel de instrumentos. Indicadores de estado para sistemas de infoentretenimiento o control climático.
• Electrónica de Consumo:Adecuado para dispositivos que requieren iluminación blanca brillante y de ángulo amplio donde se utilice ensamblaje automatizado.

8.2 Consideraciones de Diseño Críticas

• Conducción de Corriente:Siempre alimente el LED con una fuente de corriente constante, no de voltaje constante. La corriente de operación recomendada es 20mA para las características ópticas especificadas. Exceder los 50mA CC violará los valores máximos absolutos.
• Diseño Térmico:Calcule la temperatura de unión esperada (T_J) usando la fórmula: T_J= T_A+ (R_θJA× P_D), donde P_D= V_F× I_F. Asegúrese de que T_Jpermanezca muy por debajo de 125°C para garantizar la fiabilidad. Utilice el diseño de almohadillas de PCB recomendado y un área de cobre adecuada para la disipación de calor.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 120 grados proporciona una dispersión muy amplia. Para una luz más enfocada, se requerirían ópticas secundarias (lentes o reflectores).
• Protección contra ESD:Aunque está clasificado para 2kV HBM, implementar medidas estándar de protección ESD en el PCB (ej., diodos de supresión de voltaje transitorio) es una buena práctica, especialmente en entornos automotrices.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTSA-S089ZWETU se diferencia por su combinación de atributos adaptados a los mercados de accesorios automotrices:

• Calificación Grado Automotriz:La referencia al AEC-Q102 es un diferenciador clave frente a los LEDs de grado comercial, lo que implica pruebas bajo condiciones de estrés ambiental más estrictas (ciclos de temperatura, humedad, etc.).
• Amplio Rango de Temperatura de Operación:El rango de -40°C a +100°C excede las especificaciones típicas de LEDs comerciales, que a menudo llegan hasta +85°C.
• Clasificación de Color Específica (W30):Proporciona un punto blanco definido, lo cual es crucial para aplicaciones que requieren consistencia de color entre múltiples unidades.
• Alta Intensidad Luminosa:Un valor típico de 2450 mcd a 20mA es una salida relativamente alta para un LED SMD de ángulo amplio, ofreciendo una buena eficiencia de brillo.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Puedo alimentar este LED a 50mA continuamente?

Aunque el Valor Máximo Absoluto para la corriente directa en CC es 50mA, las Características Electro-Ópticas se especifican a 20mA. Operar a 50mA producirá más luz pero también generará significativamente más calor (Disipación de Potencia ~ Vf * 50mA). Esto elevará la temperatura de unión, pudiendo reducir la vida útil y causar que la salida de luz se degrade más rápido. Es esencial realizar un análisis térmico exhaustivo si se pretende operar cerca de la corriente máxima.

10.2 ¿Cuál es la diferencia entre Flujo Luminoso (lm) e Intensidad Luminosa (mcd)?

El Flujo Luminoso (lúmenes) mide la cantidad total de luz visible emitida por el LED en todas las direcciones. La Intensidad Luminosa (candelas) mide cuán brillante aparece el LED desde una dirección específica, típicamente a lo largo de su eje central. Este LED tiene alta intensidad axial (mcd) pero también un haz amplio (120°), resultando en un flujo total moderado (lm). Para iluminación de área, el flujo es más relevante; para un indicador direccional, la intensidad es más relevante.

10.3 ¿Por qué son tan importantes el procedimiento de almacenamiento y horneado?

El encapsulado basado en epoxi puede absorber humedad del aire. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede vaporizarse rápidamente, creando presión interna. Esto puede causar deslaminación entre el epoxi y el marco de conexiones o incluso agrietar el encapsulado ("efecto palomita"), conduciendo a fallos inmediatos o latentes. Seguir los procedimientos de manipulación MSL 2a previene este modo de fallo.

11. Caso de Estudio de Aplicación Práctica

Escenario: Diseño de Retroiluminación para Consola Central Automotriz.Un diseñador necesita iluminar varios botones y una pequeña pantalla gráfica. Elige el LTSA-S089ZWETU por su calificación automotriz, luz blanca y amplio ángulo de visión. Diseña un PCB con el diseño de almohadillas recomendado, utilizando un CI controlador de corriente constante de 20mA para cada LED. Selecciona LEDs del mismo bin de intensidad (ej., Y6) y bin de color (W30) para garantizar un brillo y color uniformes en todos los botones. El PCB se diseña con un plano de tierra conectado a las almohadillas del LED para ayudar a la disipación de calor. Durante el ensamblaje, se usa el carrete sellado dentro de su vida útil (floor life) y se sigue estrictamente el perfil de reflujo IR. El producto final ofrece una iluminación consistente y confiable que cumple con los requisitos de temperatura y longevidad automotrices.

12. Introducción al Principio Tecnológico

El LTSA-S089ZWETU se basa en la tecnología de semiconductor InGaN (Nitruro de Galio e Indio). En un LED blanco, un chip InGaN que emite luz azul está recubierto con una capa de fósforo. Cuando el chip emite luz azul, el fósforo absorbe una parte y re-emite luz en longitudes de onda más largas (amarillo, rojo). La combinación de la luz azul restante y la luz convertida por el fósforo aparece blanca al ojo humano. La lente amarilla actúa entonces como un filtro final, pudiendo ajustar la temperatura de color o proporcionar una estética específica. Esta tecnología de LED blanco convertido por fósforo es eficiente y permite la creación de varios puntos blancos.

13. Tendencias y Evolución de la Industria

La tendencia en LEDs SMD para iluminación automotriz y general continúa hacia una mayor eficacia (más lúmenes por vatio), un índice de reproducción cromática (IRC) mejorado y una mayor fiabilidad a temperaturas de unión más altas. También hay un movimiento hacia la miniaturización de los encapsulados manteniendo o aumentando la salida de luz. Además, los sistemas de iluminación inteligente que integran electrónica de control directamente con los LEDs son cada vez más prevalentes. Para interiores automotrices, la iluminación ambiental dinámica con capacidades multicolor y atenuación es una tendencia creciente, aunque este componente específico es una solución estática de un solo color adecuada para aplicaciones de iluminación funcional y rentable.