Hoja de Datos del LED de Montaje Superficial LTLMH4 EV7DA - Dimensiones 4.2x4.2x2.0mm - Voltaje 2.2V - Potencia 120mW - Rojo 624nm - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTLMH4 EV7DA es un LED de montaje superficial de alta luminosidad diseñado para aplicaciones de iluminación exigentes. Utiliza tecnología de encapsulado avanzada para ofrecer un rendimiento óptico superior en un factor de forma SMD compacto y estándar de la industria. El dispositivo está diseñado para ser compatible con líneas de montaje automatizadas de montaje superficial y procesos estándar de soldadura por reflujo sin plomo.

Este LED presenta un encapsulado con lente especializado, disponible en configuraciones redonda y ovalada, que proporciona un patrón de radiación controlado. Este diseño es particularmente ventajoso para aplicaciones en letreros, ya que logra un ángulo de visión estrecho sin necesidad de lentes ópticos externos adicionales, ofreciendo una ventaja de costo y espacio en comparación con los paquetes SMD o PLCC estándar. El encapsulado emplea materiales epoxi avanzados que proporcionan una excelente resistencia a la humedad y ofrecen protección UV, garantizando una fiabilidad a largo plazo tanto en entornos interiores como exteriores.

1.1 Características y Ventajas Principales

• Alta Intensidad Luminosa:Proporciona una intensidad luminosa típica de 4200 mcd a 20mA, permitiendo visualizaciones brillantes y visibles.
• Eficiencia Energética:Presenta un bajo consumo de energía con una alta eficacia luminosa.
• Robustez Ambiental:Superior resistencia a la humedad y encapsulado con protección UV que mejoran la durabilidad.
• Cumplimiento Ambiental:Totalmente conforme con las directivas RoHS, y está libre de plomo y halógenos.
• Diseño Óptico:Chip rojo AlInGaP con encapsulado difuso, emitiendo a una longitud de onda dominante de 624nm. La lente integrada proporciona un ángulo de visión típico de 70/45 grados (según se define en las curvas características).
• Preparación para Fabricación:Clasificado MSL3 (Nivel de Sensibilidad a la Humedad 3), adecuado para el manejo SMT estándar con las precauciones apropiadas.

1.2 Aplicaciones Objetivo y Mercado

Este componente está específicamente dirigido a aplicaciones que requieren alta visibilidad y fiabilidad en sistemas de visualización de información. Sus principales casos de uso incluyen:

• Letreros de Mensajes Variables:Para pantallas de gran formato interiores y exteriores.
• Señales de Tráfico:Adecuado para señales de mensaje variable e indicadores de control de tráfico.
• Letreros de Mensajes Generales:Incluyendo paneles publicitarios, paneles informativos y sistemas de orientación.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites.

• Disipación de Potencia (Pd):120 mW máximo.
• Corriente Directa de Pico (I_F(PEAK)):120 mA, permisible solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo ≤ 1/10, ancho de pulso ≤ 10ms).
• Corriente Directa en CC (I_F):50 mA continua.
• Derating:La corriente directa en CC debe reducirse linealmente en 0.75 mA/°C para temperaturas ambiente (T_A) superiores a 45°C.
• Rango de Temperatura de Operación:-40°C a +85°C.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +100°C.
• Condición de Soldadura por Reflujo:Soporta una temperatura pico de 260°C durante un máximo de 10 segundos, según el perfil especificado.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se especifican a una temperatura ambiente (T_A) de 25°C y definen el rendimiento típico del dispositivo.

• Intensidad Luminosa (I_V):2000-5700 mcd, con un valor típico de 4200 mcd a I_F= 20mA. La medición sigue la curva de respuesta del ojo CIE, y se incluye una tolerancia de prueba de ±15% en la garantía.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):70/45 grados (típico). Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor axial, medido con una tolerancia de ±2 grados.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):634 nm (típico).
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):618-630 nm, con un valor típico de 624 nm. Esta es la longitud de onda única que define el color percibido, derivada del diagrama de cromaticidad CIE.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):15 nm (típico), indicando la pureza espectral de la emisión roja.
• Voltaje Directo (V_F):1.8-2.4 V, con un valor típico de 2.2 V a I_F= 20mA.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA máximo a un voltaje inverso (V_R) de 5V.Nota Importante:El dispositivo no está diseñado para operar bajo polarización inversa; esta condición de prueba es solo para caracterizar la fuga.

2.3 Características Térmicas

La gestión térmica efectiva es crucial para el rendimiento y la vida útil del LED. La especificación de derating de 0.75 mA/°C por encima de 45°C resalta la necesidad de un diseño térmico adecuado en la PCB, especialmente cuando se opera en o cerca de la corriente máxima en CC. Se recomienda específicamente conectar la tercera pista (P3/Ánodo) en la huella a una pista térmica o disipador de calor para facilitar la disipación de calor durante la operación.

3. Especificación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en aplicaciones de producción, los LEDs se clasifican en lotes (bins). El LTLMH4 EV7DA utiliza dos sistemas de clasificación independientes.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LEDs se clasifican según su intensidad luminosa medida a 20mA. El código del lote está marcado en la bolsa de empaque.

• Lote ES:2000 - 2600 mcd
• Lote ET:2600 - 3400 mcd
• Lote EU:3400 - 4400 mcd
• Lote EV:4400 - 5700 mcd

Nota:Se aplica una tolerancia de ±15% a los límites de cada lote.

3.2 Clasificación por Voltaje Directo

Los LEDs también se clasifican por su caída de voltaje directo a 20mA para ayudar en el diseño de circuitos para igualación de corriente.

• Lote 1A:1.8 - 2.0 V
• Lote 2A:2.0 - 2.2 V
• Lote 3A:2.2 - 2.4 V

Nota:Se aplica una tolerancia de ±0.1V a los límites de cada lote.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas características típicas que son esenciales para los ingenieros de diseño. Aunque los gráficos específicos no se reproducen en el texto, típicamente incluyen las siguientes relaciones, todas medidas a 25°C a menos que se indique lo contrario:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (Curva I-V):Muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, típicamente de forma sub-lineal a corrientes más altas debido a efectos térmicos y caída de eficiencia.
• Voltaje Directo vs. Corriente Directa:Muestra la característica V-I del diodo.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión, un factor crítico para el diseño térmico.
• Patrón de Ángulo de Visión (referencia Fig.6):Ilustra el patrón de radiación espacial, confirmando el ángulo de visión típico de 70/45 grados donde la intensidad cae al 50% del pico.
• Distribución Espectral (referencia Fig.1):Muestra el espectro de emisión, centrado alrededor de la longitud de onda pico de 634 nm con el ancho medio especificado de 15 nm.

Estas curvas permiten a los diseñadores predecir el rendimiento en condiciones de operación no estándar (diferentes corrientes, temperaturas) y son vitales para optimizar los circuitos de excitación y la gestión térmica.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones de Contorno

El paquete tiene una huella compacta adecuada para diseños de PCB de alta densidad.

• Tamaño del Cuerpo del Paquete:4.2mm ±0.2mm (L) x 4.2mm ±0.2mm (W).
• Altura Total:6.2mm ±0.5mm máximo.
• Altura de Separación:0.45mm nominal desde la superficie de la PCB hasta la parte inferior de la brida.
• Separación de Terminales:2.0mm ±0.5mm (medido donde los terminales emergen del paquete).
• Resina Protrusa:Un máximo de 1.0mm de resina puede sobresalir por debajo de la brida del paquete.
• Tolerancias Generales:±0.25mm a menos que se especifique lo contrario en el dibujo.

5.2 Identificación de Polaridad y Diseño de Pistas

El dispositivo tiene tres pistas eléctricas:

• P1: Anode.
• P2: Cathode.
• P3:Ánodo (duplicado).

El patrón de pista de soldadura recomendado incluye una pista redondeada (R0.5) para P3.Nota Crítica de Diseño:Se recomienda explícitamente conectar la pista P3 a un disipador de calor o mecanismo de refrigeración en la PCB. Su función principal es distribuir el calor lejos de la unión del LED durante la operación, mejorando así el rendimiento y la longevidad. Esta pista debe incorporarse a la estrategia de gestión térmica de la PCB.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Sensibilidad a la Humedad y Almacenamiento

Este componente está clasificado como Nivel de Sensibilidad a la Humedad 3 (MSL3) según JEDEC J-STD-020.

• Almacenamiento en Bolsa Sellada:Los LEDs en la bolsa barrera de humedad original pueden almacenarse hasta 12 meses a <30°C y 90% HR.
• Vida Útil en Planta:Después de abrir la bolsa, los componentes deben soldarse dentro de las 168 horas (7 días) mientras se mantienen en condiciones de <30°C y 60% HR.
• Requisitos de Secado (Baking):Se requiere secado a 60°C ±5°C durante 20 horas si: la tarjeta indicadora de humedad muestra >10% HR; la vida útil en planta excede las 168 horas; o los componentes están expuestos a >30°C y 60% HR. El secado debe realizarse solo una vez.
• Manejo:Los LEDs no utilizados deben almacenarse con desecante en una bolsa barrera de humedad resellada. La exposición prolongada puede oxidar los terminales plateados, afectando la soldabilidad.

6.2 Perfil de Soldadura por Reflujo

El perfil de reflujo sin plomo recomendado es crítico para un montaje fiable sin dañar el LED.

• Precalentamiento/Saturación:Temperatura desde 150°C (mín) hasta 200°C (máx) durante un máximo de 120 segundos.
• Tiempo Líquido (t_L):El tiempo por encima de 217°C debe ser de 60-150 segundos.
• Temperatura Pico (T_P):260°C máximo.
• Tiempo a Temperatura de Clasificación (t_P):El tiempo dentro de 5°C de la temperatura de clasificación especificada (255°C) no debe exceder los 30 segundos.
• Tiempo Total de Rampa:El tiempo desde 25°C hasta la temperatura pico debe ser de 5 minutos máximo.

Restricciones Importantes:

• La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces.
• El dispositivo está diseñado para soldadura por reflujo yno es adecuado para soldadura por inmersión.
• Evite aplicar estrés mecánico externo al LED durante la soldadura mientras está a alta temperatura.
• Evite el enfriamiento rápido desde la temperatura pico para prevenir choque térmico.

6.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, use disolventes a base de alcohol como alcohol isopropílico. Evite limpiadores químicos agresivos que puedan dañar la lente epoxi o el paquete.

7. Empaquetado e Información de Pedido

7.1 Especificación de Empaquetado

Los LEDs se suministran en cinta portadora estándar de la industria con relieve para montaje automatizado pick-and-place.

• Ancho de Cinta Portadora (W):16.0mm ±0.3mm.
• Paso de Alvéolo (P):8.0mm ±0.1mm.
• Dimensiones del Carrete:La cinta se enrolla en un carrete de 330mm ±2mm de diámetro.
• Cantidad por Carrete:1,000 unidades.
• Etiquetado:Los carretes están marcados con etiquetas de advertencia de descarga electrostática (ESD), ya que estos son Dispositivos Sensibles a la Electricidad Estática que requieren procedimientos de manejo seguro.

8. Recomendaciones de Aplicación y Diseño

8.1 Diseño del Circuito de Excitación

Los LEDs son dispositivos operados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme al excitar múltiples LEDs, especialmente en configuraciones en paralelo, serecomienda encarecidamenteusar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada LED (Modelo de Circuito A). No se recomienda excitar LEDs directamente desde una fuente de voltaje sin regulación de corriente (Modelo de Circuito B), ya que puede llevar a una variación significativa de brillo y posibles daños por sobrecorriente debido a la variación natural en el voltaje directo (V_F) de dispositivo a dispositivo, incluso dentro del mismo lote.

El valor de la resistencia (R) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_{Alimentación}- V_F) / I_F, donde I_Fes la corriente de operación deseada (ej., 20mA) y V_Fdebe elegirse de manera conservadora, a menudo usando el valor máximo de la hoja de datos (2.4V) para garantizar que la corriente no exceda los límites bajo todas las condiciones.

8.2 Gestión Térmica en la Aplicación

Para un rendimiento y vida útil óptimos:

• Utilice la Pista Térmica (P3):Conecte siempre la tercera pista recomendada (P3, Ánodo) a una zona de cobre o un patrón de vías térmicas dedicado en la PCB para que actúe como disipador de calor.
• Observe la Reducción de Corriente (Derating):Cumpla con la regla de reducción de 0.75 mA/°C para temperaturas ambiente superiores a 45°C. Por ejemplo, a 65°C ambiente, la corriente continua máxima se reduce a: 50 mA - [0.75 mA/°C * (65°C - 45°C)] = 35 mA.
• Diseño de PCB:Use un grosor y área de cobre adecuados alrededor de las pistas del LED para conducir el calor lejos del dispositivo.

8.3 Integración Óptica

La lente integrada que proporciona un ángulo de visión de 70/45 grados elimina la necesidad de ópticas secundarias en muchas aplicaciones de señalización, simplificando el diseño mecánico. Para aplicaciones que requieren diferentes patrones de haz, se deben consultar los datos típicos del ángulo de visión y la curva del patrón de radiación para modelar la salida óptica final.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs SMD estándar (ej., paquetes 3528, 5050) o LEDs PLCC (Portador de Chip con Terminales Plásticos), el LTLMH4 EV7DA ofrece ventajas distintivas para señalización:

• Control Óptico Superior:El paquete con lente dedicado proporciona un ángulo de visión más estrecho y controlado (70/45°) sin lentes adicionales, reduciendo el costo y la complejidad del sistema.
• Mayor Intensidad Luminosa:La intensidad típica de 4200 mcd es significativamente mayor que la de los LEDs SMD indicadores de propósito general, haciéndolo adecuado para aplicaciones con alta luz ambiente o larga distancia de visión.
• Paquete Robusto:El uso de epoxi avanzado resistente a la humedad y UV ofrece mejor protección ambiental que los paquetes estándar, lo cual es crítico para señalización exterior.
• Pista Térmica:La inclusión de una pista térmica dedicada (P3) es una característica de diseño destinada a un mejor rendimiento térmico que muchos LEDs SMD estándar, soportando corrientes de excitación más altas y mejorando la longevidad.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda Pico (634nm) y Longitud de Onda Dominante (624nm)?

R1: La longitud de onda pico es la longitud de onda única en el punto más alto del espectro de emisión. La longitud de onda dominante se deriva de la ciencia del color (diagrama CIE) y representa el color percibido como una sola longitud de onda. Para este LED rojo, la longitud de onda dominante de 624nm es el parámetro clave para la especificación del color en las aplicaciones.

P2: ¿Puedo excitar este LED a 50mA continuamente?

R2: Sí, pero solo si la temperatura ambiente es de 45°C o inferior. A temperaturas ambiente más altas, la corriente debe reducirse según la regla de 0.75 mA/°C para prevenir sobrecalentamiento y degradación acelerada.

P3: ¿Por qué es obligatoria una resistencia en serie incluso para una excitación a voltaje constante?

R3: El voltaje directo (V_F) de un LED tiene un rango de tolerancia (1.8-2.4V). Conectar múltiples LEDs en paralelo directamente a una fuente de voltaje hará que los LEDs con V_Fmás bajo consuman desproporcionadamente más corriente, llevando a una falta de coincidencia de brillo y posible fallo. La resistencia en serie proporciona retroalimentación negativa, estabilizando la corriente a través de cada LED individual.

P4: ¿Cuántas veces puedo re-trabajar una placa con este LED?

R4: El LED puede soportar un máximo de dos ciclos de soldadura por reflujo. La soldadura/re-trabajo manual con cautín (a ≤315°C por ≤3 segundos) debe realizarse no más de una vez. Exceder estos límites arriesga dañar los alambres de unión internos o el paquete epoxi.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de una Señal de Tráfico de Mensajes Variable de Alta Visibilidad para Exteriores.

Requisitos:La señal debe ser claramente visible a la luz solar directa a una distancia de 100 metros. Utilizará una matriz densa de píxeles rojos. El entorno operativo varía de -20°C a +60°C. El diseño debe garantizar brillo uniforme y fiabilidad a largo plazo.

Decisiones de Diseño con el LTLMH4 EV7DA:

1. Selección del Componente:La alta intensidad luminosa típica (4200 mcd) cumple con el requisito de legibilidad bajo luz solar. El paquete resistente a humedad/UV es esencial para uso exterior.
2. Circuito de Excitación:Los LEDs se organizan en una matriz. Cada columna es excitada por una fuente de corriente constante. Dentro de una columna, los LEDs se conectan en serie para garantizar corriente idéntica, evitando la necesidad de resistencias individuales por LED y mejorando la eficiencia. El voltaje de alimentación se dimensiona para acomodar la suma de las caídas V_Fmás el margen para el regulador de corriente.
3. Gestión Térmica:Dada la posibilidad de alta temperatura ambiente (hasta 60°C), la corriente de excitación se reduce. Usando la clasificación máxima de 50mA a 45°C y reduciendo 0.75mA/°C, la corriente máxima a 60°C es 38.75mA. Un diseño conservador establece la corriente de operación en 30mA. La PCB se diseña con un gran plano de tierra térmico conectado a todas las pistas P3 de los LEDs. Vías térmicas bajo este plano transfieren calor a la parte posterior de la placa, que se une al chasis de aluminio de la señal que actúa como disipador de calor.
4. Clasificación (Binning) para Consistencia:Para garantizar una apariencia uniforme, se especifican LEDs de un solo lote de intensidad luminosa (ej., EU o EV) y un solo lote de voltaje directo (ej., 2A) para toda la producción, minimizando la variación de píxel a píxel.
5. Proceso de Fabricación:La clasificación MSL3 se comunica al fabricante por contrato. Siguen los procedimientos de secado prescritos si se excede la vida útil en planta y se adhieren estrictamente al perfil de reflujo pico de 260°C para prevenir daños en el paquete.

Este caso demuestra cómo los parámetros detallados en la hoja de datos informan directamente decisiones de diseño críticas para un producto final fiable y de alto rendimiento.