Hoja Técnica del LED Naranja SMD LTST-C191KFKT - Dimensiones 1.6x0.8x0.55mm - Voltaje 2.4V - Potencia 75mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-C191KFKT es un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones electrónicas modernas con limitaciones de espacio. Pertenece a la categoría de LEDs chip extra delgados, con un perfil de altura notablemente bajo de solo 0.55 milímetros. Esto lo convierte en una opción ideal para indicadores de retroiluminación, luces de estado e iluminación decorativa en electrónica de consumo delgada, interiores automotrices y dispositivos portátiles donde el espacio vertical es crítico.

El LED utiliza un material semiconductor de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para su región emisora de luz. Esta tecnología es reconocida por producir luz de alta eficiencia en el espectro del ámbar al rojo-naranja, con excelente brillo y estabilidad de color. El dispositivo está encapsulado en una lente transparente al agua que permite una alta salida de luz y un amplio ángulo de visión. Cumple plenamente con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), clasificándolo como un producto ecológico apto para mercados globales con estrictas regulaciones ambientales.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de este LED derivan de su combinación de miniaturización y rendimiento. El perfil ultra delgado de 0.55mm es su característica más distintiva, permitiendo la integración en diseños de productos donde los LEDs tradicionales no caben. A pesar de su pequeño tamaño, ofrece una alta intensidad luminosa, con valores típicos que alcanzan los 90 milicandelas (mcd). El encapsulado cumple con las dimensiones estándar EIA (Alianza de Industrias Electrónicas), garantizando compatibilidad con el vasto ecosistema de equipos automáticos pick-and-place utilizados en fabricación de alto volumen. Además, está diseñado para soportar procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), que es el método estándar para montar componentes de montaje superficial en placas de circuito impreso (PCB). Esta combinación apunta a mercados que incluyen electrónica de consumo (teléfonos inteligentes, tabletas, wearables), iluminación de tableros y paneles de control automotrices, paneles de control industriales y aplicaciones de indicadores de propósito general que requieren fuentes de luz confiables, brillantes y compactas.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Esta sección proporciona un análisis detallado de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos que definen los límites operativos y el rendimiento del LED.

2.1 Clasificaciones Absolutas Máximas

Estas clasificaciones especifican los límites más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No están destinadas para operación normal.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar como calor sin degradar su rendimiento o vida útil. Exceder este límite conlleva el riesgo de sobrecalentar la unión semiconductor.
• Corriente Directa en CC (IF):30 mA. La corriente directa continua máxima que se puede aplicar al LED en condiciones de CC.
• Corriente Directa Pico:80 mA. Esta corriente más alta solo es permisible bajo condiciones pulsadas, específicamente con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1ms. Esta clasificación es relevante para aplicaciones de multiplexado o atenuación por PWM (Modulación por Ancho de Pulso).
• Rango de Temperatura de Operación:-30°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente dentro del cual se garantiza que el LED funcione de acuerdo con sus especificaciones.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +85°C. El rango de temperatura para almacenar el dispositivo cuando no está energizado.
• Condición de Soldadura Infrarroja:260°C durante 10 segundos. Esto define el perfil de temperatura pico y tiempo que el LED puede soportar durante un proceso de soldadura por reflujo sin plomo sin dañarse.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se miden a una temperatura ambiente estándar de 25°C y definen el rendimiento típico del dispositivo.

• Intensidad Luminosa (Iv):45.0 (Mín), 90.0 (Típ) mcd a IF=20mA. Esto mide el brillo percibido del LED por el ojo humano. El amplio rango indica que se utiliza un sistema de clasificación por bins (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ1/2):130 grados (Típ). Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor en el eje central (0 grados). Un ángulo de 130 grados indica un patrón de emisión de luz muy amplio y difuso, adecuado para iluminación de área o indicadores de amplia visión.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λP):611 nm (Típ). La longitud de onda específica a la cual la potencia óptica de salida del LED es máxima. Para este LED naranja, cae en la parte naranja-roja del espectro visible.
• Longitud de Onda Dominante (λd):605 nm (Típ). Esta se deriva del diagrama de cromaticidad CIE y representa la longitud de onda única que mejor describe el color percibido de la luz. Es el parámetro clave para la especificación del color.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):17 nm (Típ). Esto indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida. Un valor de 17nm es típico para LEDs AlInGaP y resulta en un color naranja saturado.
• Voltaje Directo (VF):2.0 (Mín), 2.4 (Típ) V a IF=20mA. La caída de voltaje a través del LED cuando conduce la corriente especificada. Esto es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa (IR):10 µA (Máx) a VR=5V. La pequeña corriente de fuga que fluye cuando se aplica un voltaje inverso. Exceder el voltaje inverso máximo (no especificado, pero típicamente alrededor de 5V) puede causar daño inmediato.

3. Explicación del Sistema de Clasificación por Bins

Para garantizar consistencia en la producción en masa, los LEDs se clasifican en bins de rendimiento. La hoja de datos proporciona una lista de códigos de bin específicamente para intensidad luminosa.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La intensidad se mide en la condición de prueba estándar de 20mA de corriente directa. Los bins se definen de la siguiente manera:

• Código de Bin P:45.0 mcd (Mín) a 71.0 mcd (Máx)
• Código de Bin Q:71.0 mcd (Mín) a 112.0 mcd (Máx)
• Código de Bin R:112.0 mcd (Mín) a 180.0 mcd (Máx)
• Código de Bin S:180.0 mcd (Mín) a 280.0 mcd (Máx)

Se aplica una tolerancia de +/-15% a cada bin de intensidad. Esto significa que un LED etiquetado como Bin Q podría tener una intensidad real entre aproximadamente 60.4 mcd y 128.8 mcd. Los diseñadores deben tener en cuenta esta variación al especificar los niveles de brillo para su aplicación, a menudo diseñando para el valor mínimo del bin seleccionado para garantizar el rendimiento.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien en la hoja de datos se hace referencia a curvas gráficas específicas (por ejemplo, Fig.1, Fig.6), su comportamiento típico se puede describir en base a la tecnología.

4.1 Característica Corriente vs. Voltaje (I-V)

Como todos los diodos, el LED tiene una curva I-V no lineal. Por debajo del umbral de voltaje directo (alrededor de 1.8-2.0V para AlInGaP), fluye muy poca corriente. A medida que el voltaje se acerca y supera VF (2.4V típico), la corriente aumenta exponencialmente. Es por eso que los LEDs deben ser impulsados por una fuente de corriente o a través de una fuente de voltaje con una resistencia limitadora de corriente en serie; un pequeño cambio en el voltaje puede causar un cambio grande, potencialmente destructivo, en la corriente.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La salida de luz (intensidad luminosa) es aproximadamente proporcional a la corriente directa en un rango significativo. Sin embargo, la eficiencia puede disminuir a corrientes muy altas debido al aumento de la generación de calor dentro del chip. La condición de prueba nominal de 20mA es un punto estándar que equilibra brillo, eficiencia y confiabilidad.

4.3 Dependencia de la Temperatura

El rendimiento de los LEDs es sensible a la temperatura. A medida que aumenta la temperatura de la unión:

• Voltaje Directo (VF):Disminuye ligeramente.
• Intensidad Luminosa (Iv):Disminuye. Los LEDs AlInGaP exhiben menos extinción térmica que algunos otros tipos, pero la salida aún disminuye con el aumento de la temperatura.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Puede desplazarse ligeramente, típicamente hacia longitudes de onda más largas (corrimiento al rojo).

Una gestión térmica adecuada en el diseño de la aplicación es esencial para mantener un color y brillo consistentes durante la vida útil del producto.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El LTST-C191KFKT utiliza un formato de encapsulado estándar de LED chip.

5.1 Dimensiones del Encapsulado

Las dimensiones clave son: Longitud: 1.6mm, Ancho: 0.8mm, Altura: 0.55mm. Todas las tolerancias son típicamente ±0.10mm a menos que se indique lo contrario. El encapsulado tiene dos terminales metalizados (ánodo y cátodo) en la parte inferior para soldar. La polaridad generalmente se indica mediante una marca en la parte superior del encapsulado o una esquina biselada.

5.2 Diseño Sugerido de Pads de Soldadura

La hoja de datos incluye un diseño recomendado de patrón de soldadura (pad) para el PCB. Seguir esta guía es fundamental para lograr uniones de soldadura confiables, prevenir el efecto "tombstoning" (donde un extremo se levanta) y garantizar una alineación adecuada durante el montaje automático. El diseño del pad tiene en cuenta el filete de soldadura necesario y evita puentes de soldadura entre los dos terminales estrechamente espaciados.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El LED es compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), que es estándar para el montaje SMD. Se proporciona un perfil sugerido, conforme a los estándares JEDEC para soldadura sin plomo (SnAgCu). Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento:150-200°C para calentar gradualmente la placa y los componentes, activando el fundente y minimizando el choque térmico.
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos.
• Temperatura Pico:Máximo 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquidus:El tiempo durante el cual la soldadura está fundida, típicamente 60-90 segundos, con un pico máximo de 10 segundos a 260°C.

El perfil debe caracterizarse para el diseño específico de PCB, la pasta de soldar y el horno utilizados.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, se debe tener extremo cuidado:

• Temperatura del Soldador:Máximo 300°C.
• Tiempo de Soldadura:Máximo 3 segundos por unión.
• Límite:Solo se recomienda un ciclo de soldadura para evitar daños térmicos al encapsulado plástico y a los alambres de unión internos.

6.3 Limpieza

Solo deben usarse agentes de limpieza especificados. Productos químicos no especificados pueden dañar la lente plástica o el encapsulante epóxico. Si se requiere limpieza después de la soldadura, se recomienda la inmersión en alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto.

6.4 Almacenamiento y Manipulación

Los LEDs son dispositivos sensibles a la humedad (MSD). El paquete está sellado con desecante. Una vez abierto, los componentes deben usarse dentro de las 672 horas (28 días) bajo humedad controlada (<60% HR) o deben hornearse antes de su uso para eliminar la humedad absorbida, que puede causar "popcorning" (agrietamiento del encapsulado) durante el reflujo. Son obligatorias las precauciones adecuadas contra ESD (Descarga Electroestática), como el uso de pulseras y estaciones de trabajo conectadas a tierra, para prevenir daños por electricidad estática.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LEDs se suministran en cinta portadora estampada estándar de la industria en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro para facilitar el montaje automático.

• Paso de Bolsillo:Cinta estándar de 8mm.
• Cantidad por Carrete:5000 piezas.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):500 piezas para cantidades restantes.
• Cinta de Cubierta:Los bolsillos vacíos se sellan con una cinta de cubierta superior.
• LEDs Faltantes:Se permite un máximo de dos LEDs faltantes consecutivos según la especificación (ANSI/EIA 481).

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Indicadores de Estado:Indicadores de encendido, conectividad, carga de batería y modo en laptops, tabletas y teléfonos inteligentes ultra delgados.
• Retroiluminación:Iluminación para interruptores de membrana, teclados e iconos en tableros automotrices, paneles de control industriales y dispositivos médicos.
• Iluminación Decorativa:Iluminación de acento en electrónica de consumo donde un factor de forma delgado es esencial.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Conducción de Corriente:Los LEDs son dispositivos operados por corriente. Siempre use una resistencia limitadora de corriente en serie cuando los impulse desde una fuente de voltaje. El valor de la resistencia se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, donde Vcc es el voltaje de alimentación, VF es el voltaje directo del LED e IF es la corriente directa deseada (por ejemplo, 20mA).
• Conexión en Paralelo:Evite conectar múltiples LEDs directamente en paralelo desde una sola fuente de corriente. Pequeñas variaciones en VF entre LEDs individuales pueden causar un desequilibrio severo de corriente, con un LED acaparando la mayor parte de la corriente y posiblemente fallando. Use una resistencia limitadora de corriente separada para cada LED o circuitos integrados controladores de LED dedicados con múltiples canales.
• Gestión Térmica:Asegúrese de que el diseño del PCB proporcione un alivio térmico adecuado. Aunque la potencia es baja (75mW máx.), la operación continua a altas temperaturas ambientales puede reducir la salida de luz y la vida útil. Evite colocar el LED cerca de otros componentes generadores de calor.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La diferenciación principal del LTST-C191KFKT radica en su perfil ultra delgado de 0.55mm. En comparación con los LEDs de encapsulado estándar 0603 o 0402 que típicamente miden 0.6-0.8mm de altura, este dispositivo ofrece una reducción de altura de ~30%. Esta es una ventaja crítica en la tendencia hacia productos electrónicos cada vez más delgados. Su uso de tecnología AlInGaP proporciona mayor eficiencia y mejor estabilidad de color en el rango naranja/ámbar en comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP. Además, su compatibilidad con los procesos estándar de reflujo IR y pick-and-place significa que puede integrarse en líneas de fabricación de alto volumen existentes sin requerir equipos o procedimientos especiales, a diferencia de algunos componentes ultra delgados de nicho.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Puedo operar este LED a 30mA continuamente?

Si bien la Clasificación Absoluta Máxima para corriente directa en CC es 30mA, la condición de prueba estándar y el punto de operación típico es 20mA. Operar a 30mA continuamente generará más calor, reduciendo potencialmente la eficiencia luminosa y la confiabilidad a largo plazo. Generalmente se recomienda diseñar para 20mA o menos para un rendimiento y vida útil óptimos.

10.2 ¿Por qué hay un rango tan amplio en la especificación de Intensidad Luminosa (45-280 mcd)?

Este rango representa la dispersión total en todos los códigos de bin (P a S). Un pedido específico será para un solo bin (por ejemplo, Bin Q: 71-112 mcd). El sistema de clasificación por bins permite a los fabricantes clasificar las piezas por rendimiento, permitiendo a los clientes seleccionar el grado de brillo que se ajusta a su aplicación y requisitos de costo. Siempre especifique el código de bin deseado al realizar el pedido.

10.3 ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda Pico (611nm) y Longitud de Onda Dominante (605nm)?

La Longitud de Onda Pico (λP) es la longitud de onda física donde la potencia óptica de salida es más alta. La Longitud de Onda Dominante (λd) es un valor calculado basado en la percepción del color humano (diagrama CIE) que mejor coincide con el color percibido. Para una fuente monocromática como un LED, a menudo están cerca, pero λd es el parámetro estándar utilizado para especificar el color del LED para fines de diseño.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseñar un indicador de estado para un altavoz Bluetooth delgado.El diseño requiere un LED naranja de baja potencia para indicar el modo de emparejamiento. El espacio disponible detrás de la rejilla frontal es de solo 0.6mm. Un LED estándar no cabría. Se selecciona el LTST-C191KFKT, con su altura de 0.55mm. El circuito utiliza un pin GPIO de microcontrolador de 3.3V. La resistencia en serie se calcula: R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 Ohmios. Se elige una resistencia estándar de 47 Ohmios, resultando en una corriente de ~19mA. El patrón de soldadura del PCB se diseña según la recomendación de la hoja de datos. El LED se coloca en una ubicación con calor mínimo del CI del amplificador de audio. El código de bin elegido es "Q" para garantizar que se logre un brillo adecuado incluso en el extremo inferior del rango del bin. El montaje utiliza un perfil de reflujo sin plomo estándar con una temperatura pico de 250°C.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Un LED es un diodo semiconductor de unión p-n. Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región de la unión (la capa activa hecha de AlInGaP). Cuando estos electrones y huecos se recombinan, liberan energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por el intervalo de banda de energía del material semiconductor utilizado en la capa activa. El AlInGaP tiene un intervalo de banda que corresponde a la luz en las partes roja, naranja, ámbar y amarilla del espectro. La lente epóxico transparente al agua encapsula el chip, proporciona protección mecánica y da forma al haz de luz de salida.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia en LEDs indicadores y de retroiluminación continúa hacia una mayor miniaturización, mayor eficiencia (más salida de luz por vatio eléctrico) y una mejor reproducción y consistencia del color. También hay un impulso hacia la integración, como LEDs con resistencias limitadoras de corriente o circuitos integrados controladores incorporados. Para aplicaciones ultra delgadas, los LEDs de encapsulado a escala de chip (CSP), que son esencialmente el dado semiconductor desnudo con un recubrimiento protector, representan la próxima frontera en la reducción del tamaño y la altura del encapsulado. Sin embargo, dispositivos como el LTST-C191KFKT ofrecen un excelente equilibrio entre miniaturización extrema, fabricabilidad, confiabilidad y costo para una amplia gama de aplicaciones actuales.