Hoja de Datos del LED LTLMR4YW2DA - 4.2x4.2x6.9mm - 2.4V Máx. - 120mW - Amarillo 590nm - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTLMR4YW2DA es un LED de montaje superficial de alto brillo diseñado para aplicaciones de iluminación exigentes. Utiliza un material semiconductor AllnGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) Amarillo para producir luz con una longitud de onda pico de 594nm. El dispositivo está encapsulado en una lente de resina epoxi difusa de color amarillo, diseñada para proporcionar un patrón de radiación controlado y estrecho sin necesidad de ópticas secundarias adicionales. Esto lo hace especialmente adecuado para aplicaciones que requieren una dirección precisa de la luz y una alta intensidad en el eje.

Las ventajas principales de este LED incluyen su alta intensidad luminosa, que alcanza hasta 16.000 mcd con una corriente de accionamiento estándar de 20mA, y su bajo consumo de energía que conduce a una alta eficacia. El encapsulado se construye utilizando tecnología avanzada de compuesto de moldeo epoxi, que proporciona una resistencia superior a la humedad y protección UV, mejorando la fiabilidad a largo plazo en diversos entornos. El producto cumple plenamente con las directivas RoHS, siendo libre de plomo y halógenos.

El mercado objetivo de este componente incluye fabricantes de sistemas profesionales de señalización y pantallas. Sus aplicaciones principales son en señales de mensajes variables, señales de tráfico y otras formas de señalización donde la alta visibilidad, la consistencia del color y la fiabilidad son críticas. El estrecho ángulo de visión típico de 25° garantiza que la luz se concentre hacia adelante, maximizando el brillo percibido para los espectadores situados directamente frente a la señal.

2. Análisis de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

El dispositivo está especificado para operar dentro de límites estrictos para garantizar la fiabilidad. La disipación máxima de potencia es de 120 mW a una temperatura ambiente (TA) de 25°C. La corriente directa continua no debe superar los 50 mA. Para operación pulsada, se permite una corriente directa pico de 120 mA bajo condiciones específicas: un ciclo de trabajo de 1/10 o menos y un ancho de pulso no superior a 10ms. El rango de temperatura de operación es de -40°C a +85°C, y el rango de temperatura de almacenamiento se extiende de -40°C a +100°C. Una especificación crítica para el ensamblaje es la condición de soldadura por reflujo, que permite una temperatura pico máxima de 260°C durante 10 segundos, compatible con perfiles estándar de reflujo sin plomo.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Los parámetros clave de rendimiento se miden a TA=25°C e IF=20mA. La intensidad luminosa (Iv) tiene un rango típico de 7.200 a 16.000 milicandelas (mcd), con valores específicos determinados por el proceso de clasificación (binning). El ángulo de visión (2θ1/2), definido como el ángulo total en el que la intensidad cae a la mitad de su valor en el eje, es típicamente de 25° con una tolerancia de ±2°. La longitud de onda dominante (λd) para el color amarillo se especifica entre 583,5 nm y 593,5 nm, con una longitud de onda de emisión pico típica (λP) de 594 nm y un ancho espectral medio (Δλ) de 15 nm. La tensión directa (VF) oscila entre un mínimo de 1,8V y un máximo de 2,4V a la corriente de prueba. La corriente inversa (IR) se limita a un máximo de 10 μA a una tensión inversa (VR) de 5V, teniendo en cuenta que el dispositivo no está diseñado para operar en polarización inversa.

3. Especificación del Sistema de Clasificación (Binning)

Los LED se clasifican en lotes (bins) para garantizar la consistencia de color y brillo dentro de una partida de producción. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con los requisitos específicos de uniformidad de la aplicación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa (Iv)

Los LED se clasifican en función de su intensidad luminosa medida a 20mA. Los códigos de lote son: Código X (7.200 - 9.300 mcd), Código Y (9.300 - 12.000 mcd) y Código Z (12.000 - 16.000 mcd). Se aplica una tolerancia de ±15% a cada límite de lote.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante (Wd)

Para controlar la consistencia del color, los LED se clasifican por longitud de onda dominante. Los lotes son: Y1 (583,5 - 586,0 nm), Y2 (586,0 - 588,5 nm), Y3 (588,5 - 591,0 nm) y Y4 (591,0 - 593,5 nm). Se aplica una tolerancia de ±1nm a cada límite de lote.

3.3 Clasificación por Tensión Directa (Vf)

La tensión directa también se clasifica para ayudar en el diseño de circuitos de regulación de corriente. Los lotes son: 1A (1,8 - 2,0V), 2A (2,0 - 2,2V) y 3A (2,2 - 2,4V). Se aplica una tolerancia de ±0,1V a cada límite.

4. Información Mecánica y del Encapsulado

4.1 Dimensiones de Contorno

El encapsulado tiene una huella de cuerpo cuadrado de 4,2mm ±0,2mm por cada lado. La altura total, incluyendo la lente, es de 6,9mm ±0,5mm. Los terminales sobresalen de la parte inferior del encapsulado, con una separación entre terminales (donde emergen) de 3,65mm ±0,2mm. Se permite una protuberancia máxima de resina de 1,0mm bajo la brida. Todas las dimensiones incluyen una tolerancia general de ±0,25mm a menos que se especifique lo contrario.

4.2 Identificación de Polaridad

El dispositivo tiene tres terminales (P1, P2, P3). P1 y P3 están designados como Ánodo (+), y P2 está designado como Cátodo (-). Debe observarse la polaridad correcta durante el diseño de la PCB y el ensamblaje.

5. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

5.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El LED está clasificado para procesos de soldadura por reflujo sin plomo. Los parámetros de perfil recomendados son: Temperatura de precalentamiento/estabilización de 150°C a 200°C durante un máximo de 120 segundos. El tiempo por encima de la temperatura líquida (T_L= 217°C) debe estar entre 60 y 150 segundos. La temperatura pico del cuerpo del encapsulado (T_P) no debe exceder los 260°C, y el tiempo dentro de los 5°C de la temperatura de clasificación especificada (T_C= 255°C) debe ser un máximo de 30 segundos. El tiempo total desde 25°C hasta la temperatura pico no debe exceder los 5 minutos.

5.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, utilice un soldador con una temperatura de punta que no exceda los 315°C. El tiempo de soldadura por terminal debe limitarse a un máximo de 3 segundos, y esto debe realizarse solo una vez por unión para evitar daños térmicos en el LED.

5.3 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, utilice únicamente disolventes a base de alcohol, como alcohol isopropílico. Deben evitarse limpiadores químicos agresivos, ya que pueden dañar la lente epoxi o las marcas del encapsulado.

6. Almacenamiento y Manipulación

6.1 Sensibilidad a la Humedad

Este componente está clasificado como Nivel de Sensibilidad a la Humedad 3 (MSL3) según el estándar JEDEC J-STD-020. Los LED se suministran en una bolsa barrera de humedad (MBB) sellada con un desecante y una tarjeta indicadora de humedad. Cuando se almacenan en la MBB sin abrir en condiciones de <30°C y <90% de Humedad Relativa (HR), la vida útil en almacén es de 12 meses.

6.2 Vida Útil en Planta y Secado (Baking)

Después de abrir la bolsa barrera de humedad, comienza la \"vida útil en planta\". Los LED deben almacenarse a <30°C y <60% HR, y todos los procesos de soldadura o alta temperatura deben completarse dentro de las 168 horas (7 días). Se requiere secado (baking) si: la tarjeta indicadora de humedad muestra >10% HR, la vida útil en planta excede las 168 horas, o los componentes han estado expuestos a >30°C y >60% HR. La condición de secado recomendada es 60°C ±5°C durante 20 horas, y el secado debe realizarse solo una vez. La exposición prolongada al aire ambiente puede oxidar el plateado de los terminales, afectando la soldabilidad. Los LED no utilizados deben volver a sellarse con desecante en una bolsa barrera de humedad.

7. Especificación de Embalaje

Los LED se suministran en cinta portadora con alveolos para ensamblaje automático pick-and-place. Las dimensiones de la cinta están estandarizadas: el paso de los alveolos es de 8,0mm ±0,1mm, el ancho de la cinta es de 16,0mm ±0,3mm. Cada carrete contiene 1.000 unidades de LED. Los carretes se embalan luego con materiales protectores: un carrete se coloca en una bolsa barrera de humedad con un desecante y una tarjeta indicadora de humedad. Tres de estas bolsas barrera de humedad se empaquetan en una caja interior, totalizando 3.000 piezas. Finalmente, diez cajas interiores se empaquetan en una caja exterior de envío, resultando en un total de 30.000 piezas por caja exterior. El embalaje está claramente marcado con advertencias de descarga electrostática (ESD), indicando que los dispositivos son sensibles y requieren procedimientos de manipulación seguros.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Para garantizar una operación estable y una larga vida útil, el LED debe ser accionado con una fuente de corriente constante, no con una tensión constante. Se puede utilizar una simple resistencia en serie para limitación básica de corriente, calculada como R = (V_{de alimentación}- V_F) / I_F. Sin embargo, para aplicaciones que requieren un brillo estable frente a variaciones de temperatura o tensión de alimentación, se recomienda un circuito integrado controlador de LED dedicado o un circuito de corriente constante basado en transistores. La corriente continua máxima no debe exceder los 50 mA. Para diseños que se acerquen a los límites de disipación de potencia, se debe prestar especial atención a la curva de reducción de potencia (derating), que especifica una reducción lineal de 0,75 mA por grado Celsius por encima de una temperatura ambiente de 45°C.

8.2 Gestión Térmica

Aunque el encapsulado no está diseñado principalmente como un LED de potencia, una gestión térmica efectiva en la PCB sigue siendo importante para mantener el rendimiento y la vida útil. El diseño de las almohadillas de la PCB debe seguir la huella recomendada para garantizar una buena formación de la unión de soldadura y la conducción de calor lejos del LED. El uso de una PCB con vías térmicas bajo la almohadilla térmica del LED (si corresponde) o asegurar una superficie de cobre adecuada conectada a las almohadillas del cátodo/ánodo puede ayudar a disipar el calor. Operar el LED en o cerca de sus límites máximos en altas temperaturas ambientales reducirá su vida útil efectiva y puede causar un cambio de color o una caída de intensidad.

8.3 Consideraciones de Diseño Óptico

La lente difusa integrada y el ángulo de visión estrecho eliminan la necesidad de ópticas secundarias en muchas aplicaciones de señalización, simplificando el ensamblaje y reduciendo costes. El patrón de radiación es relativamente uniforme. Los diseñadores deben considerar la distribución de intensidad angular al planificar el espaciado entre LED en una matriz para lograr una iluminación uniforme sin puntos oscuros. La naturaleza difusa de la lente ayuda a minimizar el efecto de pixelado o los puntos calientes individuales de los LED, creando una apariencia visual más homogénea en los paneles de mensajes.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED de encapsulado SMD (Dispositivo de Montaje Superficial) estándar o PLCC (Portador de Chip con Terminales Plásticos), este encapsulado tipo lámpara ofrece ventajas distintivas para iluminación direccional. Los LED SMD estándar suelen tener un ángulo de visión más amplio (ej. 120°), dispersando la luz sobre un área mayor, lo que es ineficiente para aplicaciones que requieren que la luz sea vista desde una dirección específica. El ángulo de visión de 25° del LTLMR4YW2DA concentra el flujo luminoso, resultando en una intensidad luminosa axial (candelas) significativamente mayor para la misma cantidad de salida de luz total (lúmenes). Esto lo hace más eficiente para aplicaciones como señales de tráfico, donde el espectador se encuentra típicamente dentro de un cono estrecho frente a la señal. La lente integrada y los robustos terminales estilo orificio pasante en un cuerpo SMD proporcionan un buen equilibrio entre control óptico, resistencia mecánica y compatibilidad con el ensamblaje automático.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es la diferencia entre longitud de onda pico y longitud de onda dominante?

R: La longitud de onda pico (λP) es la longitud de onda única en la que el espectro de emisión tiene su máxima intensidad. La longitud de onda dominante (λd) se deriva del diagrama de cromaticidad CIE y representa la longitud de onda única de la luz monocromática que parecería tener el mismo color que el LED para un observador humano. Para un LED de espectro estrecho como este tipo amarillo AllnGaP, suelen estar muy cerca, pero λd es el parámetro más relevante para la especificación del color.

P: ¿Puedo accionar este LED con una fuente de tensión?

R: Se desaconseja firmemente. Los LED son dispositivos accionados por corriente. Su tensión directa tiene una tolerancia y varía con la temperatura. Conectar directamente a una fuente de tensión, incluso con una resistencia en serie calculada para una V_Ftípica, puede resultar en una corriente excesiva si la V_Freal está en el extremo inferior de su rango, pudiendo dañar el LED. Utilice siempre un mecanismo de limitación de corriente.

P: ¿Por qué son importantes la clasificación MSL3 y el proceso de secado (baking)?

R: La humedad absorbida por el encapsulado plástico puede vaporizarse rápidamente durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, causando delaminación interna, grietas o \"efecto palomita\" (popcorning), lo que conduce a fallos inmediatos o latentes. Cumplir con los procedimientos de manipulación MSL3 (vida útil en planta de 168 horas, almacenamiento adecuado y secado cuando sea necesario) es fundamental para garantizar el rendimiento del ensamblaje y la fiabilidad a largo plazo en campo.

P: ¿Cómo interpreto los códigos de lote (bin) al realizar un pedido?

R: Los códigos de lote (ej., Iv=Z, Wd=Y3, Vf=2A) le permiten especificar el rango de rendimiento que requiere para su aplicación. Para una señal que requiere un brillo muy alto y uniforme, podría especificar Iv=Z. Para un emparejamiento de color crítico entre múltiples señales o dentro de una gran matriz, especificaría un lote Wd estrecho como Y2 o Y3. Consulte con el proveedor las combinaciones de lotes disponibles.

11. Principio de Operación

El LTLMR4YW2DA se basa en la tecnología semiconductor AllnGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio). Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral de encendido del diodo, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa. Aquí, se recombinan, liberando energía en forma de fotones. La energía específica de la banda prohibida de la aleación AllnGaP en la región activa determina la longitud de onda de la luz emitida, que en este caso está en la región amarilla del espectro visible (~590nm). La lente epoxi difusa que rodea el chip semiconductor sirve para extraer la luz del material de alto índice, dar forma al patrón de radiación en un haz estrecho y proteger la delicada estructura semiconductor de daños mecánicos y ambientales.

12. Contexto y Tendencias de la Industria

Las lámparas LED de montaje superficial como el LTLMR4YW2DA representan un segmento maduro y optimizado del mercado LED, que cubre el espacio entre los LED indicadores de baja potencia y los LED de iluminación de alta potencia. La tendencia en este segmento continúa siendo hacia una mayor eficiencia (más lúmenes o candelas por vatio), una mejor consistencia de color mediante clasificaciones (binning) más estrictas y métricas de fiabilidad mejoradas, como una vida útil más larga (L70, L90) bajo diversas condiciones de operación. También existe un impulso sostenido hacia la miniaturización manteniendo o aumentando la salida óptica, permitiendo pasos de píxel más finos en pantallas y señales de alta resolución. Además, la compatibilidad con regulaciones ambientales cada vez más estrictas (más allá de RoHS, considerando sustancias como REACH) y la capacidad de soportar perfiles de reflujo a mayor temperatura para ensamblajes de PCB avanzados siguen siendo impulsores clave del desarrollo.