Ficha Técnica de Lámpara LED de Montaje Superficial LTWMR4DZ3KA - Paquete 4.2x4.2x6.9mm - Voltaje 2.6-3.3V - Color Blanco - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de una lámpara LED de montaje superficial de alto brillo. Diseñada para procesos de ensamblaje automatizado, este componente ofrece un rendimiento óptico superior en un paquete compacto adecuado para aplicaciones exigentes de señalización.

1.1 Ventajas Principales y Posicionamiento del Producto

La ventaja principal de este LED es su diseño óptico integrado. El paquete incorpora una lente que proporciona un patrón de radiación controlado y estrecho, eliminando la necesidad de ópticas secundarias en muchas aplicaciones. Esto se traduce en un diseño más simplificado y un potencial menor coste del sistema. El dispositivo está construido con materiales epoxi avanzados que ofrecen una excelente resistencia a la humedad y protección UV, mejorando su fiabilidad tanto para uso interior como exterior. Cumple plenamente con las directivas RoHS, sin plomo y sin halógenos.

1.2 Mercado Objetivo y Aplicaciones

Este LED está específicamente diseñado para señalización de alta visibilidad. Sus principales áreas de aplicación incluyen señales de mensajes variables, diversas señales de tráfico y paneles de mensajes generales. La combinación de alta intensidad luminosa y un ángulo de visión controlado lo hace ideal para crear pantallas brillantes y legibles con una utilización eficiente de la luz.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

Un análisis exhaustivo de los límites operativos del dispositivo y su rendimiento en condiciones estándar.

2.1 Límites Absolutos Máximos

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

• Disipación de Potencia (Pd):100 mW máximo. Esta es la potencia total que el paquete puede disipar en forma de calor.
• Corriente Directa:Una corriente directa continua (IF) de 30 mA es el valor máximo continuo. Se permite una corriente directa de pico de 100 mA solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo ≤ 1/10, ancho de pulso ≤ 10ms).
• Derivación Térmica:La corriente directa continua máxima debe reducirse linealmente desde su valor nominal de 30mA a 25°C a una tasa de 0.54 mA por grado Celsius para temperaturas ambiente (TA) superiores a 55°C.
• Rangos de Temperatura:El dispositivo está clasificado para operar desde -40°C hasta +85°C y puede almacenarse desde -40°C hasta +100°C.
• Soldadura por Reflujo:El paquete puede soportar una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos durante el proceso de soldadura por reflujo.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden a una temperatura ambiente (TA) de 25°C y una corriente directa (IF) de 20 mA, salvo que se especifique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 8500 mcd hasta un máximo de 21000 mcd, con un valor típico de 15000 mcd. El valor de Iv está clasificado en lotes, y el código de clasificación se marca en el embalaje.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):Se define como el ángulo total en el que la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad axial (en el eje). El valor típico es 35°, con un mínimo especificado de 30°.
• Voltaje Directo (VF):Varía de 2.6 V (mín.) a 3.3 V (máx.) a 20mA.
• Corriente Inversa (IR):Máximo de 10 μA cuando se aplica un voltaje inverso (VR) de 5V. Es fundamental tener en cuenta que el dispositivo no está diseñado para operar en polarización inversa; esta condición de prueba es solo para caracterización.

3. Especificación del Sistema de Clasificación

Para garantizar la consistencia en la aplicación, los LED se clasifican en lotes según parámetros clave de rendimiento.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LED se clasifican en tres lotes principales según su intensidad luminosa medida a 20mA:
- Lote Y:8500 - 11500 mcd
- Lote Z:11500 - 16000 mcd
- Lote 1:16000 - 21000 mcd
Se aplica una tolerancia de ±15% a los límites de cada lote.

3.2 Clasificación por Cromaticidad (Tono)

El punto de color blanco se controla mediante lotes de coordenadas de cromaticidad definidos en el diagrama CIE 1931 (x, y). La ficha técnica especifica varios rangos de tono (por ejemplo, 6U, 6L, 7U, 7L, 8U, 8L), cada uno definiendo una región cuadrilátera en la carta de cromaticidad. Esto permite a los diseñadores seleccionar LED con una consistencia de color estrictamente controlada. La tolerancia de medición para las coordenadas de color es de ±0.01.

4. Información Mecánica y del Paquete

4.1 Dimensiones de Contorno

El LED presenta un paquete rectangular con una lente abovedada. Las dimensiones clave incluyen:
- Cuerpo del Paquete: 4.2mm ±0.2mm x 4.2mm ±0.2mm.
- Altura Total: 6.9mm ±0.5mm.
- Los detalles del espaciado y protrusión de las patillas se proporcionan en el dibujo detallado. Todas las dimensiones incluyen equivalentes en pulgadas entre paréntesis.

4.2 Identificación de Polaridad y Pinout

El dispositivo tiene tres patillas (P1, P2, P3). P1 y P3 están designadas como Ánodo (+), y P2 está designada como Cátodo (-). Se debe observar la polaridad correcta durante el diseño de la placa de circuito y el ensamblaje.

4.3 Patrón de Pads de Soldadura Recomendado

Se sugiere un diseño de patrón de pistas para el diseño del PCB. El patrón tiene en cuenta las tres patillas e incluye una nota sobre el pad térmico. Se recomienda específicamente conectar el pad asociado a la patilla P3 a un disipador o mecanismo de refrigeración para ayudar en la gestión térmica durante el funcionamiento.

5. Pautas de Ensamblaje, Manipulación y Fiabilidad

5.1 Sensibilidad a la Humedad y Almacenamiento

Este componente está clasificado como Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) 3 según JEDEC J-STD-020.
- Los LED en una bolsa barrera de humedad sin abrir pueden almacenarse hasta 12 meses a <30°C y 90% HR.
- Una vez abierta la bolsa, los componentes deben mantenerse a <30°C y 60% HR y deben soldarse dentro de las 168 horas (7 días).
- Se requiere un horneado a 60°C ±5°C durante 20 horas si la tarjeta indicadora de humedad muestra >10% HR, si la vida útil en planta excede las 168 horas, o si los componentes están expuestos a >30°C y 60% HR. El horneado debe realizarse solo una vez.

5.2 Proceso de Soldadura

Soldadura por Reflujo (Recomendada):
- Precalentamiento: 150-200°C.
- Tiempo máximo de precalentamiento: 120 segundos.
- Temperatura máxima: 260°C máximo.
- Tiempo por encima de 260°C: 10 segundos máximo.
- El dispositivo está diseñado para soldadura por reflujo y no es adecuado para soldadura por inmersión. No se debe realizar el reflujo más de dos veces.
Soldadura Manual (con Cautín):
- Temperatura máxima del cautín: 315°C.
- Tiempo máximo de soldadura por patilla: 3 segundos.
- Esto debe hacerse una sola vez.

5.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, solo deben usarse disolventes a base de alcohol como el alcohol isopropílico (IPA).

6. Información de Embalaje y Pedido

6.1 Embalaje en Cinta y Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora con relieve en carretes para el ensamblaje automatizado pick-and-place. Las dimensiones de la cinta se especifican para garantizar la compatibilidad con el equipo SMT estándar. Cada carrete completo contiene 1.000 piezas. El carrete y la cinta están etiquetados para indicar la presencia de Dispositivos Sensibles a la Electricidad Estática (ESD), lo que requiere procedimientos de manipulación seguros.

7. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos

En una aplicación típica, el LED es impulsado por una fuente de corriente constante para garantizar una salida luminosa estable y una larga vida útil. Se puede usar una simple resistencia en serie para aplicaciones básicas, calculada en función del voltaje de alimentación (Vcc), el voltaje directo del LED (VF) y la corriente directa deseada (IF): R = (Vcc - VF) / IF. Por ejemplo, con una alimentación de 5V, un VF de 3.0V y un IF objetivo de 20mA, el valor de la resistencia sería (5V - 3.0V) / 0.02A = 100 Ohmios. También debe considerarse la potencia nominal de la resistencia (P = (Vcc - VF) * IF). Para aplicaciones de alta fiabilidad o precisión, se recomiendan circuitos integrados controladores de LED dedicados.

7.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es relativamente baja (máx. 100mW), una gestión térmica efectiva es crucial para mantener el rendimiento y la vida útil, especialmente en entornos de alta temperatura ambiente o en matrices densamente pobladas. La conexión recomendada del pad térmico (P3) a una zona de cobre en el PCB actúa como un esparcidor de calor. Para diseños que requieren múltiples LED, se debe considerar garantizar un espaciado adecuado y posiblemente usar PCB de núcleo metálico (MCPCB) para gestionar la carga térmica colectiva.

7.3 Integración Óptica

La lente integrada con un ángulo de visión de 35° es una característica clave. Los diseñadores deben verificar que este patrón de haz cumpla con los requisitos de uniformidad de brillo y cono de visión de su aplicación. Para ángulos de visión más amplios, sería necesario un modelo de LED diferente o un difusor secundario. El haz estrecho es ventajoso para dirigir la luz de manera eficiente a un área específica, como la cara de una señal, con un derrame mínimo.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED SMD estándar (por ejemplo, paquetes PLCC), este dispositivo ofrece una intensidad luminosa significativamente mayor en un factor de forma estilo lámpara de orificio pasante con un haz precolimado. Esto elimina el coste y la complejidad de alineación de añadir una lente óptica separada. En comparación con otros LED de alta potencia, opera a una corriente más baja (20mA frente a 350mA+), simplificando el diseño del controlador y reduciendo los desafíos térmicos del sistema, al tiempo que proporciona un alto brillo adecuado para señalización.

9. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es la diferencia entre los lotes de intensidad Y, Z y 1?
R: Representan diferentes rangos de salida luminosa mínima. El Lote 1 tiene la salida más alta (16000-21000 mcd), seguido del Lote Z (11500-16000 mcd), y luego el Lote Y (8500-11500 mcd). La selección depende del requisito de brillo de la aplicación.

P: ¿Puedo alimentar este LED a 30mA de forma continua?
R: Sí, 30mA es la corriente directa continua máxima nominal. Sin embargo, a temperaturas ambiente elevadas (por encima de 55°C), la corriente debe reducirse según lo especificado. Para una longevidad óptima y un rendimiento estable, se recomienda operar en o por debajo de los 20mA típicos.

P: ¿Por qué hay una vida útil de 168 horas después de abrir la bolsa?
R: La clasificación MSL 3 indica que el paquete absorbe humedad del aire. Después de 168 horas en condiciones de planta (<30°C/60% HR), la humedad absorbida puede alcanzar un nivel que podría causar daños en el paquete (como grietas o delaminación) durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura. Exceder este tiempo requiere horneado para eliminar la humedad.

P: ¿Es necesaria una precaución antiestática (ESD)?
R: Sí. El embalaje está marcado como que contiene Dispositivos Sensibles a la Electricidad Estática. Se deben seguir las precauciones estándar de manipulación ESD, como el uso de muñequeras y estaciones de trabajo conectadas a tierra, durante la manipulación manual para evitar daños por descarga electrostática.

10. Principios Operativos y Tecnología

Este es un LED blanco basado en la tecnología de semiconductores de InGaN (Nitruro de Galio e Indio). Genera luz azul a partir del chip de InGaN. Esta luz azul luego excita una capa de fósforo dentro del paquete. El fósforo convierte una parte de la luz azul en longitudes de onda más largas (amarillo, rojo), y la mezcla de la luz azul restante y la luz emitida por el fósforo da como resultado la percepción de luz blanca. La mezcla específica de fósforos determina la temperatura de color correlacionada (CCT) y las coordenadas de cromaticidad, que se controlan mediante el proceso de clasificación por tono. El paquete epoxi transparente actúa tanto como una carcasa protectora como un elemento óptico primario, dando forma a la salida de luz en el ángulo de visión especificado.