Hoja de Datos del LED Naranja LTST-C281KFKT - Altura 0.35mm - Voltaje Directo 2.4V - Disipación de Potencia 75mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-C281KFKT es un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren indicadores compactos y de alto brillo. Este componente pertenece a la categoría de LEDs chip, caracterizados por su perfil mínimo y compatibilidad con procesos de montaje automatizado.

Ventajas Principales:Las principales ventajas de este LED incluyen su altura de encapsulado excepcionalmente delgada de 0.35 mm, lo que facilita su uso en diseños con limitaciones de espacio. Utiliza un material semiconductor de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), conocido por producir una alta eficiencia luminosa y una salida de luz naranja estable. El dispositivo cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), clasificándolo como un producto ecológico. Su empaquetado en cinta de 8 mm dentro de carretes de 7 pulgadas de diámetro lo hace totalmente compatible con equipos automáticos de pick-and-place de alta velocidad, optimizando la fabricación en volumen.

Mercado Objetivo:Este LED está dirigido a aplicaciones en electrónica de consumo, equipos de automatización de oficina, dispositivos de comunicación y electrodomésticos en general donde se requiere una indicación de estado fiable y brillante. Sus parámetros de diseño lo hacen adecuado para su integración en PCBs (Placas de Circuito Impreso) utilizando técnicas estándar de soldadura por reflujo infrarrojo.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Nominales Absolutos Máximos

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

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar como calor bajo condiciones ambientales especificadas (Ta=25°C). Exceder este límite conlleva el riesgo de degradación térmica.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):80 mA. Esta es la corriente directa instantánea máxima permitida, permisible solo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Es significativamente mayor que el valor nominal en DC para acomodar picos de corriente breves.
• Corriente Directa en DC (I_F):30 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para una operación confiable a largo plazo. La condición de operación típica para probar las características ópticas es de 20 mA.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Aplicar un voltaje de polarización inversa que exceda este valor puede causar una ruptura de la unión.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:El dispositivo puede operar dentro de un rango de temperatura ambiente de -30°C a +85°C. Para almacenamiento sin operación, el rango se extiende desde -40°C a +85°C.
• Condición de Soldadura:El LED puede soportar soldadura por reflujo infrarrojo con una temperatura máxima de 260°C durante una duración de 10 segundos, lo que se alinea con los perfiles comunes de procesos de soldadura sin plomo (Pb-free).

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden a una temperatura ambiente estándar de 25°C y una corriente directa (I_F) de 20 mA, a menos que se indique lo contrario. Definen el rendimiento del dispositivo bajo condiciones normales de operación.

• Intensidad Luminosa (I_V):Varía desde un mínimo de 45.0 mcd hasta un valor típico de 90.0 mcd. La intensidad se mide utilizando una combinación de sensor y filtro que se aproxima a la curva de respuesta del ojo humano fotópico (CIE). La intensidad real está sujeta a un sistema de clasificación (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados. Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor medido en el eje central (0°). Un ángulo de visión amplio como este es típico para LEDs chip con un encapsulado sin lente (transparente), proporcionando una iluminación amplia y difusa.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_P):611 nm. Esta es la longitud de onda en la cual la distribución espectral de potencia de la luz emitida alcanza su máximo. Define el tono percibido de la luz naranja.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):605 nm. Derivada del diagrama de cromaticidad CIE, esta es la longitud de onda única que mejor representa el color percibido de la salida del LED, que es un naranja estándar.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):17 nm. Este parámetro indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida. Es el ancho de la distribución espectral a la mitad de su potencia máxima. Un valor de 17 nm es característico de los materiales AlInGaP, ofreciendo una buena saturación de color.
• Voltaje Directo (V_F):Típicamente 2.40 V, con un máximo de 2.40 V a I_F=20mA. El mínimo se especifica como 2.0 V. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando conduce la corriente especificada.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10 μA cuando se aplica un voltaje inverso (V_R) de 5V. Esto indica la corriente de fuga en estado de apagado.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en el brillo entre lotes de producción, la intensidad luminosa del LTST-C281KFKT se clasifica en bins. Cada bin representa un rango específico de valores de intensidad medidos en la condición de prueba estándar de 20 mA de corriente directa.

La lista de códigos de bin es la siguiente:

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

Se aplica una tolerancia de +/-15% a cada bin de intensidad. Esto significa que cualquier LED individual dentro de un bin específico, por ejemplo el Bin Q, está garantizado que tendrá una intensidad entre 71.0 mcd y 112.0 mcd, pero la distribución real puede tener una dispersión de ±15% alrededor del rango nominal del bin. Los diseñadores deben seleccionar el bin apropiado según el nivel de brillo requerido para su aplicación, considerando esta tolerancia.

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 puede describirse en base a la tecnología.

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

Para un LED AlInGaP como el LTST-C281KFKT, la relación I-V es exponencial, similar a un diodo estándar. El voltaje directo (V_F) tiene un coeficiente de temperatura relativamente bajo en comparación con otros tipos de LED, pero aún disminuirá ligeramente a medida que aumente la temperatura de la unión para una corriente dada. El V_Fespecificado de 2.4V (típ.) a 20mA es un parámetro clave para el diseño del circuito de excitación.

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 normal (hasta el máximo en DC de 30mA). Sin embargo, la eficiencia puede disminuir a corrientes muy altas debido al aumento de los efectos térmicos y al "droop". Operar a los típicos 20mA proporciona un buen equilibrio entre brillo y longevidad.

4.3 Características de Temperatura

Como todos los LEDs, el rendimiento del LTST-C281KFKT depende de la temperatura. A medida que aumenta la temperatura de la unión, la intensidad luminosa típicamente disminuye. La longitud de onda dominante (λ_d) también puede experimentar un ligero corrimiento al rojo (aumento en la longitud de onda) con el aumento de la temperatura, lo que puede causar un cambio sutil en el color percibido. Una gestión térmica adecuada en la aplicación es crucial para mantener un rendimiento óptico consistente.

4.4 Distribución Espectral

La salida espectral está centrada alrededor de 611 nm (pico) con un ancho medio de 17 nm. Esto resulta en una luz naranja monocromática con alta pureza de color. El espectro no contiene los componentes de luz blanca amplia que se encuentran en los LEDs blancos convertidos por fósforo.

5. Información Mecánica y de Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED presenta una huella de encapsulado estándar EIA (Alianza de Industrias Electrónicas). La característica definitoria es su perfil ultra delgado con una altura (H) de 0.35 mm. Todos los dibujos dimensionales especifican medidas en milímetros, con una tolerancia estándar de ±0.10 mm a menos que se indique lo contrario. El encapsulado es "transparente", lo que significa que el material de encapsulación es transparente sin una lente difusora, contribuyendo al amplio ángulo de visión de 130 grados.

5.2 Identificación de Polaridad

La hoja de datos incluye un diagrama que muestra la disposición recomendada de las almohadillas de soldadura en el PCB. Esta disposición típicamente indica las conexiones del ánodo y el cátodo. La polaridad correcta es esencial para que el LED funcione. Aplicar un voltaje inverso que exceda la clasificación de 5V puede causar daños inmediatos.

5.3 Empaquetado en Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora embutida de 8 mm de ancho, enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Este es el empaquetado estándar para el montaje SMD automatizado. Cada carrete contiene 5000 piezas. La cinta tiene un sello de cubierta para proteger los componentes de la contaminación. Las especificaciones indican que un máximo de dos bolsillos de componentes consecutivos pueden estar vacíos, y la cantidad mínima de pedido para remanentes es de 500 piezas. Este empaquetado cumple con los estándares ANSI/EIA-481.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de reflujo infrarrojo (IR) sugerido para procesos sin plomo. Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento:Rampa hasta una temperatura entre 150°C y 200°C.
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo de 120 segundos para permitir un calentamiento uniforme y la evaporación de solventes de la pasta de soldar.
• Temperatura Máxima:Máximo de 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquidus:El LED debe estar sometido a la temperatura máxima durante un máximo de 10 segundos. El perfil está diseñado para cumplir con los estándares JEDEC y garantizar la formación confiable de las juntas de soldadura sin dañar el encapsulado del LED. Es crítico seguir las recomendaciones del fabricante de la pasta de soldar y realizar una caracterización específica de la placa, ya que diferentes diseños y materiales de PCB afectan el perfil térmico.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, utilice un soldador con una temperatura que no exceda los 300°C. El tiempo de contacto para cada junta de soldadura debe limitarse a un máximo de 3 segundos, y esto debe realizarse solo una vez por almohadilla para evitar estrés térmico en el LED.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

El almacenamiento adecuado es vital para mantener la soldabilidad y prevenir daños inducidos por la humedad (efecto "popcorn") durante el reflujo.

• Paquete Sellado:Los LEDs en su bolsa original a prueba de humedad con desecante deben almacenarse a ≤30°C y ≤90% de Humedad Relativa (HR). La vida útil recomendada bajo estas condiciones es de un año.
• Paquete Abierto:Una vez que se abre la bolsa barrera de humedad, los componentes deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% HR. Se recomienda completar el proceso de reflujo IR dentro de las 672 horas (28 días) posteriores a la exposición.
• Almacenamiento Abierto Extendido:Para almacenamiento más allá de 672 horas, los componentes deben colocarse en un contenedor sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno. Si se almacenan abiertos por más de 672 horas, se requiere un horneado a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de la soldadura para eliminar la humedad absorbida.

6.4 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, solo deben usarse solventes a base de alcohol especificados. Sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto es aceptable. El uso de limpiadores químicos no especificados puede dañar el material del encapsulado del LED.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED es adecuado para indicación de estado, retroiluminación de iconos o símbolos pequeños e iluminación de paneles en una amplia gama de electrónica de consumo e industrial. Ejemplos incluyen indicadores de encendido en routers/módems, retroiluminación para botones en controles remotos o electrodomésticos, y luces de estado en periféricos de computadora. Su perfil delgado lo hace ideal para dispositivos ultra delgados como teléfonos inteligentes modernos, tabletas y laptops donde el espacio interno es limitado.

7.2 Diseño del Circuito de Excitación

Los LEDs son dispositivos operados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme, especialmente cuando se conectan múltiples LEDs en paralelo, se recomienda encarecidamente usar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada LED. Un circuito de excitación simple consiste en una fuente de voltaje (V_CC), una resistencia en serie (R_S) y el LED. El valor de la resistencia se puede calcular usando la Ley de Ohm: R_S= (V_CC- V_F) / I_F, donde V_Fes el voltaje directo del LED (use 2.4V para margen de diseño) e I_Fes la corriente de operación deseada (por ejemplo, 20mA). Esta configuración proporciona una regulación de corriente estable y protege al LED de picos de corriente.

7.3 Consideraciones de Diseño

• Protección contra ESD:Los LEDs AlInGaP son sensibles a las descargas electrostáticas (ESD). Los procedimientos de manejo deben incluir precauciones adecuadas contra ESD: uso de pulseras antiestáticas, tapetes antiestáticos y equipo conectado a tierra. El LED en sí puede no tener protección ESD integrada, por lo que puede ser necesaria protección a nivel de circuito (por ejemplo, diodos supresores de voltaje transitorio) en entornos propensos a ESD.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja (75 mW máx.), asegurar una disipación de calor adecuada a través de las almohadillas de cobre del PCB es importante para mantener la confiabilidad a largo plazo y una salida de luz consistente, especialmente en condiciones de alta temperatura ambiente o cuando se opera cerca de la corriente máxima.
• Diseño Óptico:El amplio ángulo de visión y el encapsulado transparente significan que la luz se emite de forma difusa. Para aplicaciones que requieren un haz más dirigido, pueden ser necesarias lentes externas o guías de luz.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTST-C281KFKT se diferencia principalmente por sualtura ultra delgada de 0.35mm, que es más delgada que muchos LEDs chip estándar (por ejemplo, los encapsulados 0603 o 0402 que suelen tener 0.55-0.65mm de altura). Esta es una ventaja crítica para la electrónica portátil y vestible moderna. El uso de latecnología AlInGaPproporciona una mayor eficiencia luminosa y una mejor estabilidad térmica para colores naranja/rojo en comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP. Su compatibilidad con elreflujo IR estándar para procesos sin plomoy elempaquetado en cinta y carretelo alinea con la fabricación automatizada de alto volumen, ofreciendo una solución rentable para la producción en masa.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Puedo excitar este LED directamente desde una salida lógica de 3.3V o 5V?

R: No. Debes usar una resistencia limitadora de corriente en serie. Por ejemplo, con una fuente de 3.3V y una corriente objetivo de 20mA, el valor de la resistencia sería aproximadamente (3.3V - 2.4V) / 0.02A = 45 Ohmios. Excitarlo directamente probablemente excedería la corriente máxima y destruiría el LED.

P2: ¿Cuál es la diferencia entre la Longitud de Onda de Pico (611nm) y la Longitud de Onda Dominante (605nm)?

R: La longitud de onda de pico es el punto literal más alto en la curva de salida espectral. La longitud de onda dominante es un valor calculado a partir de la ciencia del color que representa el color percibido como una sola longitud de onda. Para este LED naranja, ambos valores están cerca, confirmando un color saturado.

P3: El código de bin es "Q". ¿Qué brillo exacto puedo esperar?

R: Puede esperar una intensidad luminosa entre 71.0 mcd y 112.0 mcd cuando se mide a 20mA. Debido a la tolerancia de +/-15% en el bin, el valor real para cualquier LED individual podría estar en cualquier lugar dentro de ese rango. Para aplicaciones críticas de igualación de brillo, pueden ser necesarias pruebas y clasificación.

P4: ¿Cómo interpreto el ángulo de visión de "130 grados"?

R: Esto significa que si miras el LED directamente desde arriba (0°), ves el brillo máximo. A medida que te mueves fuera del eje, el brillo disminuye. En un ángulo de 65° desde el centro (130°/2), el brillo será la mitad del valor en el eje. La luz aún es visible en ángulos más allá de este.

10. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseñar un Indicador de Estado para un Altavoz Bluetooth Portátil

Un diseñador necesita un LED naranja brillante y de bajo consumo para indicar el estado de "carga". La PCB principal del altavoz tiene una restricción de grosor, y el LED debe colocarse detrás de un difusor de plástico delgado.

Implementación:Se selecciona el LTST-C281KFKT por su altura de 0.35mm, que encaja dentro de la pila mecánica. El circuito de excitación utiliza el riel del sistema existente de 3.3V. Se calcula una resistencia en serie de 47 Ohmios (valor estándar): (3.3V - 2.4V) / 0.02A ≈ 45 Ohmios, proporcionando ~19mA. El amplio ángulo de visión de 130° asegura que la luz de carga sea visible desde varios ángulos del altavoz. El LED se coloca en cinta y carrete para el montaje automatizado durante la producción en masa. El diseñador especifica el Código de Bin R o superior al proveedor para garantizar un alto brillo visible incluso en habitaciones bien iluminadas.

11. Introducción al Principio Tecnológico

El LTST-C281KFKT se basa en la tecnología de semiconductor AlInGaP. Este material es un semiconductor compuesto del grupo III-V. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa. Su recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de Aluminio, Indio, Galio y Fosfuro en la red cristalina determina la energía del bandgap, que dicta directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida. Para este LED, el bandgap está diseñado para producir fotones en el espectro naranja (~605-611 nm). El encapsulante epóxico transparente protege el chip semiconductor, proporciona estabilidad mecánica y actúa como un elemento óptico primario, dando forma al patrón de salida de luz.

12. Tendencias Tecnológicas

La tendencia en LEDs indicadores como el LTST-C281KFKT continúa hacia laminiaturización(huellas más pequeñas y perfiles más delgados) para permitir diseños de productos más elegantes.El aumento de la eficiencia(más salida de luz por mA de corriente) es un motor constante, reduciendo el consumo de energía en dispositivos alimentados por batería. También hay un enfoque en lamejora de la consistencia del color y una clasificación más estrictapara satisfacer las demandas de aplicaciones donde múltiples LEDs deben coincidir perfectamente. Además, la integración conencapsulados avanzadosycircuitos integrados excitadoresen módulos multichip es una tendencia emergente para aplicaciones de iluminación inteligente, aunque para indicadores simples, componentes discretos como este LED siguen siendo muy rentables y versátiles.