Hoja de Datos del LED SMD LTST-C193KRKT-2A - Altura 0.35mm - Voltaje Directo 1.6-2.2V - Color Rojo - Potencia 75mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas del LTST-C193KRKT-2A, un LED chip de montaje superficial de alto rendimiento diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren una altura mínima del componente y un rendimiento fiable. El dispositivo es un LED extra delgado que utiliza tecnología semiconductor avanzada de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para producir una salida de luz roja brillante. Su objetivo principal de diseño es permitir la integración en ensamblajes con espacio limitado sin comprometer el rendimiento óptico ni la capacidad de fabricación.

Las ventajas principales de este componente incluyen su perfil excepcionalmente bajo de 0.35 mm, un parámetro crítico para la electrónica de consumo delgada, pantallas y aplicaciones de indicadores. Está diseñado para ser compatible con líneas de ensamblaje automático estándar pick-and-place y procesos de soldadura por reflujo de alto volumen, incluidos métodos por infrarrojos (IR) y fase de vapor. El producto está clasificado como Producto Verde y cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), lo que lo hace adecuado para diseños respetuosos con el medio ambiente y mercados globales.

1.1 Características Clave y Mercado Objetivo

El LTST-C193KRKT-2A se caracteriza por varias características clave que definen su campo de aplicación. El uso de un chip AlInGaP es fundamental para su rendimiento, ofreciendo una mayor eficiencia luminosa y una mejor estabilidad térmica en comparación con los materiales LED tradicionales para emisión roja. El encapsulado está estandarizado según las normas EIA (Alianza de Industrias Electrónicas), lo que garantiza una amplia compatibilidad con las bibliotecas de diseño de la industria y el equipo de ensamblaje.

El mercado objetivo para este LED abarca una amplia gama de equipos electrónicos. Sus aplicaciones principales se encuentran en dispositivos de automatización de oficinas (impresoras, escáneres, copiadoras), equipos de comunicación (routers, módems, switches) y electrodomésticos donde se requiere indicación de estado, retroiluminación de botones o iluminación funcional. Su perfil delgado lo hace especialmente atractivo para dispositivos portátiles, biseles ultra delgados en monitores y televisores, y cualquier aplicación donde la altura (eje Z) sea una restricción de diseño crítica. La compatibilidad del dispositivo con la colocación automática y la soldadura por reflujo lo hace ideal para una fabricación de alto volumen y rentable.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

Una comprensión exhaustiva de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos es esencial para un diseño de circuito fiable y la integración del sistema. Todas las especificaciones se definen a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C a menos que se indique lo contrario.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los Valores Máximos Absolutos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estas no son condiciones de operación.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar como calor. Exceder este límite conlleva el riesgo de daño térmico en la unión semiconductor y la lente de epoxi.
• Corriente Directa en CC (IF):30 mA. La corriente directa continua máxima que se puede aplicar. Para operación pulsada, se permite una Corriente Directa Pico más alta de 80 mA bajo condiciones específicas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1 ms).
• Derivación de Corriente Directa:0.4 mA/°C lineal desde 25°C. Este es un parámetro crítico para la gestión térmica. A medida que la temperatura ambiente sube por encima de 25°C, la corriente continua máxima permitida debe reducirse. Por ejemplo, a 50°C, la corriente máxima es 30 mA - [0.4 mA/°C * (50-25)°C] = 20 mA.
• Voltaje Inverso (VR):5 V. Aplicar un voltaje de polarización inversa mayor que este puede causar la ruptura de la unión.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-55°C a +85°C. Este amplio rango garantiza fiabilidad en entornos hostiles.
• Tolerancia a la Temperatura de Soldadura:El dispositivo puede soportar soldadura por ola a 260°C durante 5 segundos, reflujo por IR a 260°C durante 5 segundos y reflujo por fase de vapor a 215°C durante 3 minutos. Estos parámetros son vitales para definir la ventana del proceso de ensamblaje.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros definen el rendimiento típico del LED en condiciones normales de operación.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 1.80 mcd hasta un máximo de 11.2 mcd a una corriente de prueba (IF) de 2 mA. La intensidad real para una unidad específica está determinada por su Código de Bin (ver Sección 3). La medición utiliza un sensor filtrado para aproximarse a la curva de respuesta fotópica del ojo CIE.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):130 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor en el eje central (0 grados). Un ángulo de visión amplio como este es adecuado para aplicaciones que requieren una iluminación amplia y difusa en lugar de un haz enfocado.
• Longitud de Onda Pico (λP):639 nm. Esta es la longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida es máxima. Define el tono percibido de la luz roja.
• Longitud de Onda Dominante (λd):629 nm. Derivada del diagrama de cromaticidad CIE, esta es la longitud de onda única que mejor representa el color percibido por el ojo humano. Suele ser ligeramente más corta que la longitud de onda pico para los LED rojos AlInGaP.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):20 nm. Esto indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida. Un valor más pequeño indica una fuente de luz más monocromática.
• Voltaje Directo (VF):1.60 V a 2.20 V a IF = 2 mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED durante la operación. Es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente. La variación se debe a las tolerancias normales de fabricación de semiconductores.
• Corriente Inversa (IR):10 µA máximo a VR = 5 V. Esta es la pequeña corriente de fuga que fluye cuando el dispositivo está polarizado inversamente dentro de su valor máximo.
• Capacitancia (C):40 pF típico a VF = 0V, f = 1 MHz. Esta capacitancia parásita puede ser relevante en aplicaciones de conmutación de alta frecuencia.
• Umbral ESD (HBM):1000 V. Esta clasificación del Modelo de Cuerpo Humano indica la sensibilidad del LED a las descargas electrostáticas. Se clasifica como moderadamente sensible; los procedimientos de manejo ESD adecuados son obligatorios.

3. Explicación del Sistema de Binning

Para gestionar la variación natural en la fabricación de semiconductores, los LED se clasifican en bins de rendimiento. El LTST-C193KRKT-2A utiliza un sistema de binning principalmente para la Intensidad Luminosa.

La intensidad se mide en la condición de prueba estándar de IF = 2 mA. Las unidades se clasifican en los siguientes bins:

• Bin G:1.80 mcd (Mín) a 2.80 mcd (Máx)
• Bin H:2.80 mcd a 4.50 mcd
• Bin J:4.50 mcd a 7.10 mcd
• Bin K:7.10 mcd a 11.20 mcd

Se aplica una tolerancia de +/-15% a los límites de cada bin. Este binning permite a los diseñadores seleccionar LED con un brillo mínimo garantizado para su aplicación, asegurando la consistencia en la apariencia del producto final, especialmente cuando se usan múltiples LED uno al lado del otro. Para aplicaciones críticas de coincidencia de color, se recomienda consultar al fabricante para obtener información específica de binning de cromaticidad, ya que la hoja de datos detalla principalmente bins de intensidad.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien la hoja de datos proporciona datos tabulares, comprender las relaciones entre parámetros a través de curvas características es vital para un diseño robusto.

4.1 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V)

La relación entre la corriente directa (IF) y el voltaje directo (VF) es no lineal y de naturaleza exponencial, típica de un diodo. El rango especificado de VF de 1.6V-2.2V a 2mA proporciona un punto de operación clave. Los diseñadores deben tener en cuenta que VF disminuirá al aumentar la temperatura para una corriente dada, lo que puede afectar la corriente extraída en un circuito simple limitado por resistencia si no se considera adecuadamente.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La salida de luz (intensidad luminosa) es aproximadamente proporcional a la corriente directa en el rango de operación típico. Sin embargo, la eficiencia (lúmenes por vatio) puede alcanzar un pico a cierta corriente y luego disminuir debido a efectos térmicos y eléctricos. Operar en o por debajo de la corriente CC recomendada asegura una eficiencia y longevidad óptimas.

4.3 Dependencia de la Temperatura

El rendimiento de un LED se ve significativamente afectado por la temperatura. Los efectos clave incluyen:

• Intensidad Luminosa:La salida disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. La derivación de la corriente directa está directamente relacionada con la gestión de este efecto térmico para mantener el brillo y la fiabilidad.
• Voltaje Directo:VF típicamente disminuye al aumentar la temperatura (coeficiente de temperatura negativo).
• Longitud de Onda:Las longitudes de onda pico y dominante se desplazarán ligeramente (generalmente a longitudes de onda más largas) a medida que aumenta la temperatura, lo que puede afectar la percepción del color en aplicaciones de precisión.

5. Información Mecánica y de Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado y Polaridad

El LED está alojado en un encapsulado de montaje superficial muy compacto. La característica mecánica definitoria es su altura de solo 0.35 mm. En la hoja de datos se proporcionan dibujos detallados con dimensiones, incluyendo longitud, ancho y la ubicación de la lente óptica. El encapsulado sigue una huella estándar de LED chip. La polaridad se indica mediante una marca o una esquina biselada en el encapsulado. La orientación correcta durante el ensamblaje es crítica, ya que aplicar polarización inversa puede dañar el dispositivo.

5.2 Diseño Recomendado de la Pista de Soldadura

Para asegurar uniones de soldadura fiables y una alineación adecuada durante el reflujo, se sugiere un diseño específico de pista de soldadura (patrón de pistas). La hoja de datos proporciona estas dimensiones. Adherirse a este patrón ayuda a prevenir problemas como el "efecto lápida" (donde un extremo del componente se levanta de la pista) o la desalineación. Se especifica un grosor máximo recomendado de la plantilla de 0.10 mm para controlar el volumen de pasta de soldar depositado.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfiles de Soldadura por Reflujo

La hoja de datos proporciona dos perfiles de reflujo por infrarrojos (IR) sugeridos: uno para el proceso de soldadura normal (estaño-plomo) y otro para el proceso de soldadura sin plomo. El perfil sin plomo típicamente tiene una temperatura pico más alta (ej., 260°C) para acomodar el punto de fusión más alto de aleaciones sin plomo como SAC (Sn-Ag-Cu). Ambos perfiles incluyen parámetros críticos:

• Precalentamiento/Rampa de Calentamiento:Una fase de calentamiento controlada para llevar gradualmente la placa y los componentes a la temperatura, minimizando el choque térmico y evitando salpicaduras de la pasta de soldar.
• Mantenimiento/Pre-reflujo:Una meseta de temperatura para permitir que el fundente en la pasta de soldar se active y los volátiles escapen, y para igualar las temperaturas en todo el ensamblaje.
• Reflujo/Pico:La temperatura excede el punto líquido del soldador, permitiéndole fundirse, mojar las pistas y las terminaciones del componente, y formar una unión metalúrgica adecuada. El tiempo por encima del líquido (TAL) y la temperatura pico deben controlarse dentro de la tolerancia del LED (5 seg a 260°C máx.).
• Enfriamiento:Un enfriamiento controlado para solidificar la unión y minimizar el estrés térmico.

6.2 Precauciones de Almacenamiento y Manejo

El almacenamiento adecuado es esencial para mantener la soldabilidad. Los LED retirados de su embalaje original de barrera de humedad son higroscópicos y pueden absorber humedad. Si se almacenan durante períodos prolongados (más de 672 horas o 28 días) fuera del paquete seco, deben hornearse (ej., a 60°C durante 24 horas) antes del reflujo para eliminar la humedad y prevenir el "efecto palomita" o el agrietamiento del encapsulado durante el proceso de soldadura a alta temperatura. Para almacenamiento a largo plazo, utilice contenedores sellados con desecante o en atmósfera de nitrógeno.

6.3 Limpieza

Si es necesaria una limpieza posterior a la soldadura, solo deben usarse los disolventes especificados. La hoja de datos recomienda la inmersión en alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Los productos químicos agresivos o no especificados pueden dañar el material de la lente de epoxi, causando opacidad, agrietamiento o decoloración.

7. Información de Empaquetado y Pedido

El LTST-C193KRKT-2A se suministra en empaquetado estándar de la industria para ensamblaje automático.

• Cinta y Carrete:Los componentes se colocan en una cinta portadora con relieve, que luego se sella con una cinta de cubierta. El ancho de la cinta es de 8 mm.
• Tamaño del Carrete:7 pulgadas de diámetro.
• Cantidad por Carrete:5000 piezas.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):500 piezas para cantidades restantes.
• Estándares de Empaquetado:Cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481-1-A, asegurando compatibilidad con los alimentadores de cinta estándar en las máquinas de colocación.

El número de parte LTST-C193KRKT-2A en sí mismo codifica atributos específicos del producto, aunque los detalles completos de la convención de nomenclatura se encuentran típicamente en una guía de selección de productos separada.

8. Recomendaciones de Diseño de Aplicación

8.1 Diseño del Circuito de Conducción

Los LED son dispositivos controlados por corriente. El aspecto más crítico del circuito de conducción es el control de corriente. Una resistencia en serie simple es el método más común, pero su diseño requiere cuidado.

Cálculo de la Resistencia en Serie (R_S):

R_S= (V_FUENTE- V_F) / I_F

Donde:

V_FUENTE= Voltaje de la fuente de alimentación

V_F= Voltaje directo del LED (use el valor máximo de la hoja de datos, 2.2V, para un diseño conservador)

I_F= Corriente directa deseada (debe ser ≤ 30 mA CC)

Ejemplo:Para una fuente de 5V y una corriente objetivo de 20 mA:

R_S= (5V - 2.2V) / 0.020 A = 140 Ω. Se seleccionaría el valor estándar más cercano (ej., 150 Ω), resultando en una corriente ligeramente menor.

Consideración Importante - Conexión en Paralelo:No se recomienda conectar directamente múltiples LED en paralelo con una sola resistencia limitadora de corriente (Circuito B en la hoja de datos). Debido a las variaciones naturales en las características I-V de los LED individuales (incluso del mismo bin), un LED puede consumir significativamente más corriente que otros, lo que lleva a un brillo desigual y un posible sobreesfuerzo de un dispositivo. La práctica recomendada es usar una resistencia en serie separada para cada LED (Circuito A). Para conducir múltiples LED de manera eficiente, se prefieren circuitos integrados controladores de corriente constante o circuitos controladores de LED dedicados.

8.2 Gestión Térmica

A pesar de su baja potencia, una gestión térmica efectiva es importante para la longevidad y el rendimiento estable. El factor de derivación de 0.4 mA/°C debe aplicarse en diseños donde se espera que la temperatura ambiente cerca del LED aumente significativamente (ej., dentro de un recinto sellado, cerca de otros componentes generadores de calor). Asegurar un flujo de aire adecuado o un alivio térmico en el diseño del PCB puede ayudar a mitigar el aumento de temperatura.

8.3 Protección ESD

Con un umbral ESD de 1000V (HBM), el LED es susceptible a daños por descargas electrostáticas comunes. La implementación de medidas de protección ESD no es negociable:

• Utilice estaciones de trabajo conectadas a tierra, alfombrillas conductoras y pulseras antiestáticas.
• Almacene y transporte los componentes en embalaje antiestático.
• Considere incorporar diodos de supresión de voltaje transitorio (TVS) u otros circuitos de protección en los PCB si el LED está conectado a interfaces externas que podrían estar expuestas a eventos ESD.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTST-C193KRKT-2A se diferencia en el mercado principalmente por su perfil ultra delgado de 0.35 mm. En comparación con los LED chip estándar que suelen tener una altura de 0.6 mm o 1.0 mm, esto representa una reducción del 40-65%, permitiendo nuevas posibilidades de diseño industrial. El uso de tecnología AlInGaP proporciona ventajas sobre los LED rojos más antiguos de GaAsP (Fosfuro de Arsénico y Galio), ofreciendo mayor eficiencia (más salida de luz por mA), mejor estabilidad térmica y un color rojo más saturado y "más verdadero". Su compatibilidad con procesos de reflujo a alta temperatura sin plomo (Pb-free) lo hace preparado para el futuro en cuanto a regulaciones y líneas de fabricación modernas.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P1: ¿Puedo alimentar este LED directamente desde un pin de un microcontrolador de 3.3V?

R: Posiblemente, pero requiere cálculo. Con un VF típico de ~1.9V, se necesitaría una resistencia en serie para limitar la corriente. Sin embargo, debe asegurarse de que el pin del MCU pueda suministrar la corriente requerida (ej., 20 mA) sin exceder sus propias especificaciones. Usar un transistor como interruptor es a menudo un enfoque más seguro y flexible.

P2: ¿Por qué la intensidad luminosa se especifica a una corriente tan baja (2mA)?

R: 2 mA es una condición de prueba estándar para LED indicadores de baja corriente. Permite una fácil comparación entre diferentes productos y proporciona una línea base. La intensidad será mayor a corrientes más altas, pero la relación no es perfectamente lineal y la eficiencia puede disminuir.

P3: La hoja de datos muestra un ángulo de visión amplio (130°). ¿Qué pasa si necesito un haz más enfocado?

R: Este encapsulado en particular está diseñado para emisión de ángulo amplio. Para un haz más estrecho, necesitaría seleccionar un LED en un encapsulado diferente (ej., uno con una lente más pequeña o un reflector incorporado) o usar una óptica secundaria externa (como una lente colimadora).

P4: ¿Cómo interpreto el código de bin al hacer un pedido?

R: Especifique el bin de intensidad requerido (G, H, J o K) según el brillo mínimo necesario para su aplicación. Por ejemplo, si su diseño requiere al menos 5.0 mcd, debe pedir Bin J (4.50-7.10 mcd) o Bin K (7.10-11.20 mcd). Pedir "brillo estándar" puede resultar en cualquier bin, causando potencialmente discrepancias de brillo en su producto.

11. Ejemplos Prácticos de Diseño y Uso

Ejemplo 1: Indicador de Estado en un Dispositivo Portátil

En un teléfono inteligente o tableta delgada, el espacio detrás del vidrio o la fascia de plástico es extremadamente limitado. La altura de 0.35 mm de este LED permite colocarlo directamente en el PCB principal debajo de una guía de luz delgada o una película difusora, indicando el estado de carga, alertas de notificación o retroiluminación de botones capacitivos sin aumentar el grosor del dispositivo.

Ejemplo 2: Retroiluminación para Interruptores de Membrana

Para paneles de control industrial o equipos médicos con teclados de membrana, una iluminación uniforme bajo cada tecla es crucial. Se pueden colocar múltiples LED LTST-C193KRKT-2A alrededor de los bordes del panel de interruptores. Su amplio ángulo de visión ayuda a crear una retroiluminación uniforme en toda el área de las teclas. El método de conducción con resistencia separada por LED asegura que todas las teclas tengan un brillo consistente independientemente de las variaciones de VF.

Ejemplo 3: Integración en una Pantalla con Bisel Ultra Delgado

Los monitores y televisores modernos buscan biseles de solo unos milímetros de ancho. Este LED se puede montar en un circuito impreso flexible (FPC) que corre a lo largo del borde mismo del panel de visualización para proporcionar iluminación ambiental de sesgo o un indicador de encendido sutil, contribuyendo a la estética elegante sin comprometer el perfil delgado.

12. Introducción al Principio Tecnológico

El LTST-C193KRKT-2A se basa en la tecnología semiconductor AlInGaP. Este sistema de material se crece epitaxialmente sobre un sustrato. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan. En AlInGaP, esta recombinación libera principalmente energía en forma de fotones (luz) en la parte roja a amarillo-naranja del espectro visible. La proporción específica de Aluminio, Indio, Galio y Fosfuro en la red cristalina determina la energía de la banda prohibida y, por lo tanto, la longitud de onda de la luz emitida. La lente "transparente como el agua" está típicamente hecha de epoxi o silicona que es transparente a la longitud de onda emitida y está moldeada para dar forma al patrón de salida de luz (en este caso, un ángulo de visión amplio).

13. Tendencias y Desarrollos de la Industria

La tendencia en LED para indicación e iluminación funcional continúa hacia la miniaturización, mayor eficiencia y mayor integración. La altura de 0.35 mm de este componente representa el impulso continuo hacia encapsulados más delgados. Los desarrollos futuros pueden incluir encapsulados de escala de chip (CSP) aún más delgados donde el dado LED se monta directamente sin un encapsulado plástico tradicional. También hay una fuerte tendencia hacia una mayor fiabilidad y una vida útil más larga en condiciones de operación a mayor temperatura, impulsada por aplicaciones automotrices e industriales. Además, la demanda de consistencia de color precisa y tolerancias de binning más estrictas está aumentando para aplicaciones en retroiluminación de pantallas e iluminación arquitectónica donde la coincidencia de color es crítica. La tecnología subyacente AlInGaP continúa refinándose para una mayor eficiencia, lo que potencialmente reducirá el consumo de energía para una salida de luz dada en futuras generaciones.