Hoja de Datos Técnicos del LED SMD LTW-C193SS2 - Dimensiones Ultra Delgadas de 0.4mm - Voltaje Directo 2.5-2.9V - Color Blanco - Potencia 35mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTW-C193SS2 es un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones electrónicas modernas y compactas. Se caracteriza por su perfil excepcionalmente delgado, con una altura de solo 0.40 mm, lo que lo hace adecuado para aplicaciones con severas restricciones de espacio. El dispositivo utiliza un material semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) para producir luz blanca, ofreciendo altos niveles de brillo. Se suministra en cinta de 8 mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, facilitando la compatibilidad con el equipo automatizado de montaje pick-and-place de alta velocidad comúnmente utilizado en la fabricación electrónica.

Este LED está clasificado como un producto ecológico y cumple con la directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS). Su diseño es compatible con los procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), que es el método predominante para fijar componentes de montaje superficial a las placas de circuito impreso (PCB). El encapsulado cumple con los estándares de la Alianza de Industrias Electrónicas (EIA), garantizando la compatibilidad mecánica con los sistemas de colocación estándar de la industria.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los valores máximos absolutos definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Para el LTW-C193SS2, estos se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. La disipación de potencia continua máxima es de 35 milivatios (mW). La corriente directa en CC no debe exceder los 10 mA en operación continua. Para operación pulsada, se permite una corriente directa pico de 50 mA, pero solo bajo condiciones específicas: un ciclo de trabajo de 1/10 (10%) y un ancho de pulso de 0.1 milisegundos. Exceder estos límites de corriente puede provocar una temperatura de unión excesiva, una degradación acelerada del material semiconductor y una falla catastrófica.

El dispositivo está clasificado para un rango de temperatura de operación de -20°C a +80°C. El rango de temperatura de almacenamiento es más amplio, de -40°C a +85°C, indicando las condiciones bajo las cuales el LED puede mantenerse sin aplicar potencia. Una nota crítica especifica que operar el LED bajo condiciones de polarización inversa en un circuito de aplicación puede causar daño o falla. Por lo tanto, los diseños de circuito deben garantizar que el LED no esté sujeto a voltaje inverso durante el uso normal.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Las características eléctricas y ópticas se miden en una condición de prueba estándar de Ta=25°C y una corriente directa (IF) de 2 mA, que sirve como un punto de referencia común para comparar el rendimiento del LED.

• Intensidad Luminosa (Iv):Este parámetro mide el brillo percibido de la salida de luz por el ojo humano. La Iv para el LTW-C193SS2 tiene un valor mínimo de 18.0 milicandelas (mcd) y un máximo (típico) de 71.0 mcd a 2mA. El valor real de Iv para una unidad específica está clasificado y marcado en su bolsa de empaque.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):Se define como el ángulo total en el cual la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad a 0 grados (en el eje). Este LED presenta un amplio ángulo de visión de 130 grados, proporcionando un patrón de luz amplio y difuso adecuado para aplicaciones de retroiluminación e indicadores.
• Coordenadas de Cromaticidad (x, y):Estas coordenadas definen el punto de color de la luz blanca en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. Los valores típicos son x=0.29 e y=0.31. Se aplica una tolerancia de ±0.01 a estas coordenadas. El color se mide utilizando un espectrómetro que aproxima la curva de respuesta ocular del observador estándar CIE.
• Voltaje Directo (VF):La caída de voltaje a través del LED cuando conduce la corriente directa especificada. A IF=2mA, VF varía desde un mínimo de 2.50 voltios hasta un máximo de 2.90 voltios. Este parámetro es importante para diseñar el circuito limitador de corriente para el LED.
• Corriente Inversa (IR):La pequeña corriente de fuga que fluye cuando se aplica un voltaje inverso. Se especifica como un máximo de 10 microamperios (μA) a un voltaje inverso (VR) de 5V. La hoja de datos establece explícitamente que esta condición de prueba es solo para caracterización y que el dispositivo no está diseñado para operación inversa.

La hoja de datos incluye importantes notas de precaución respecto a la Descarga Electroestática (ESD). Los LED son sensibles a la ESD, y los procedimientos de manejo deben incluir el uso de pulseras antiestáticas, guantes antiestáticos y equipo correctamente conectado a tierra para prevenir daños.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para gestionar las variaciones naturales en el proceso de fabricación de semiconductores, los LED se clasifican en lotes de rendimiento (bins). El LTW-C193SS2 utiliza un sistema de clasificación tridimensional basado en el Voltaje Directo (VF), la Intensidad Luminosa (Iv) y el Tono (Cromaticidad).

3.1 Lotes de Voltaje Directo (VF)

Los LED se categorizan en cuatro lotes VF (Y1, Y2, Y3, Y4), cada uno representando un rango de 0.1V dentro de la especificación general de 2.50V a 2.90V. Por ejemplo, el lote Y1 incluye LED con VF entre 2.50V y 2.60V a IF=2mA. Se aplica una tolerancia de ±0.1V a cada lote. Un VF consistente dentro de un lote ayuda a garantizar un brillo uniforme cuando los LED son alimentados por una fuente de voltaje constante o en configuraciones paralelas simples (aunque se recomienda encarecidamente la alimentación por corriente constante).

3.2 Lotes de Intensidad Luminosa (Iv)

Se definen tres lotes Iv (M, N, P). El lote M cubre el rango de 18.0-28.0 mcd, el lote N cubre 28.0-45.0 mcd, y el lote P cubre 45.0-71.0 mcd, todos medidos a IF=2mA. Se asocia una tolerancia de ±15% a cada lote. Seleccionar LED del mismo lote Iv es crucial para aplicaciones que requieren brillo uniforme, como matrices de retroiluminación multi-LED o paneles de indicadores de estado.

3.3 Lotes de Tono (Cromaticidad)

El punto de color blanco se clasifica en seis regiones (S1 a S6) en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. Cada lote se define por un área cuadrilátera especificada por cuatro conjuntos de coordenadas (x, y). Por ejemplo, el lote S2 cubre coordenadas aproximadamente entre x:0.274-0.294 e y:0.258-0.319. Un diagrama en la hoja de datos traza visualmente estos lotes. Se aplica una tolerancia de ±0.01 a las coordenadas (x, y). Usar LED del mismo lote de tono es esencial para evitar diferencias de color visibles en aplicaciones multi-LED.

4. Información Mecánica y de Empaque

4.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED presenta un formato de encapsulado de chip LED estándar. Las dimensiones clave incluyen la altura total de 0.40 mm. La hoja de datos proporciona un dibujo dimensional detallado con todas las medidas críticas, incluyendo el espaciado de las almohadillas, el ancho del componente y el tamaño de la lente. Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros, con una tolerancia general de ±0.10 mm a menos que se especifique lo contrario. Una nota indica que la marca de identificación del cátodo (una marca blanca) puede estar parcialmente cubierta por la lente, por lo que es necesaria una orientación cuidadosa durante la colocación.

4.2 Diseño Sugerido de Almohadillas de Soldadura

Se proporciona un patrón de tierra recomendado (huella) para la PCB para garantizar la formación confiable de la unión de soldadura durante el reflujo. Se dan las dimensiones y el espaciado sugeridos para las almohadillas para lograr filetes de soldadura adecuados y resistencia mecánica. Una nota recomienda un grosor máximo de plantilla de 0.10 mm para la aplicación de la pasta de soldadura para evitar una deposición excesiva y un posible puenteo.

4.3 Empaque en Cinta y Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora con relieve con una cinta protectora de cubierta, enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. El ancho de la cinta es de 8 mm. La capacidad estándar del carrete es de 5000 piezas. El empaque cumple con las especificaciones ANSI/EIA 481-1. Las notas clave de empaque incluyen: los bolsillos vacíos se sellan con cinta de cubierta; la cantidad mínima de pedido para remanentes es de 500 piezas; y se permite un máximo de dos componentes faltantes consecutivos (bolsillos vacíos) por carrete.

5. Pautas de Soldadura y Montaje

5.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El LED es compatible con la soldadura por reflujo infrarrojo. La condición máxima absoluta de soldadura es una temperatura pico de 260°C durante un máximo de 10 segundos. Se proporciona un perfil de reflujo sugerido, que típicamente incluye una etapa de precalentamiento, un aumento de temperatura, una zona de reflujo pico y un período de enfriamiento. La hoja de datos enfatiza que el perfil óptimo depende del diseño específico de la PCB, la pasta de soldadura y el horno utilizado, y recomienda la caracterización a nivel de placa.

5.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, debe realizarse con sumo cuidado. La temperatura máxima recomendada de la punta del soldador es de 300°C, con un tiempo máximo de soldadura de 3 segundos por unión. La soldadura manual debe realizarse solo una vez para evitar daños por estrés térmico al encapsulado del LED.

5.3 Limpieza

La limpieza después de la soldadura debe hacerse con cuidado. Solo deben usarse agentes de limpieza especificados. La hoja de datos recomienda usar alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente. El LED debe sumergirse por menos de un minuto. Líquidos químicos no especificados pueden dañar el encapsulado plástico o el material de la lente.

6. Almacenamiento y Manejo

Almacenamiento para Paquetes Sellados:Los LED en su empaque original, sin abrir y a prueba de humedad (con desecante) deben almacenarse a 30°C o menos y 90% de humedad relativa (HR) o menos. La vida útil bajo estas condiciones es de un año.

Almacenamiento para Paquetes Abiertos:Una vez que se abre la bolsa a prueba de humedad, los LED son sensibles a la humedad ambiental. El entorno de almacenamiento no debe exceder los 30°C y el 60% de HR. Se recomienda encarecidamente que los LED retirados de su empaque original sean sometidos a soldadura por reflujo IR dentro de las 672 horas (28 días).

Almacenamiento Extendido y Secado (Baking):Para almacenamiento más allá de 672 horas fuera de la bolsa original, los LED deben mantenerse en un contenedor sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno. Si los LED han estado expuestos a condiciones ambientales por más de 672 horas, deben secarse (bake) a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de la soldadura para eliminar la humedad absorbida y prevenir el \"efecto palomita\" (agrietamiento del encapsulado) durante el reflujo.

7. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

El perfil ultra delgado (0.4mm) hace que este LED sea ideal para aplicaciones donde el espacio vertical es crítico. Las aplicaciones principales incluyen: retroiluminación ultra fina para dispositivos móviles (teléfonos, tabletas), electrónica portátil, indicadores de estado en electrónica de consumo compacta e iluminación de paneles en interfaces de control industrial delgadas. Su amplio ángulo de visión es beneficioso para aplicaciones que requieren una iluminación uniforme y difusa en lugar de un haz enfocado.

7.2 Consideraciones de Diseño del Circuito

• Alimentación de Corriente:Siempre alimente los LED con una fuente de corriente constante, no una fuente de voltaje constante, para garantizar una salida de luz estable y prevenir la fuga térmica (thermal runaway). La corriente de operación recomendada es igual o inferior al máximo de 10 mA en CC.
• Resistor Limitador de Corriente:Cuando se use una fuente de voltaje simple con un resistor en serie, calcule el valor del resistor usando la fórmula R = (V_fuente - VF_LED) / I_deseada. Use el VF máximo de la hoja de datos (2.9V) para un diseño conservador que garantice que la corriente no exceda el valor deseado.
• Protección contra ESD:Incorpore diodos de protección ESD en las líneas de la PCB conectadas al ánodo/cátodo del LED si el ensamblaje o el producto final es probable que sea manipulado en entornos no controlados para ESD.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegure un alivio térmico adecuado en las almohadillas de la PCB, especialmente si se colocan múltiples LED muy juntos o si la temperatura ambiente es alta. Esto ayuda a mantener una temperatura de unión más baja, lo que preserva la vida útil del LED y la estabilidad del color.

7.3 Consideraciones de Diseño Óptico

Para aplicaciones de indicador, considere el amplio ángulo de visión de 130 grados. Pueden necesitarse guías de luz o difusores para dar forma a la salida de luz u ocultar la fuente puntual discreta del LED. Para retroiluminación, la selección del lote (Iv y Tono) es primordial. Use LED de un solo lote, estrecho, para lograr un brillo y color uniformes en toda la pantalla o panel.

8. Factores de Fiabilidad y Vida Útil

Si bien la hoja de datos no proporciona una clasificación de vida útil L70 o L50 específica (horas hasta el 70% o 50% de mantenimiento de lúmenes), la vida útil de un LED está influenciada principalmente por su temperatura de unión de operación. Los factores clave que afectan la fiabilidad incluyen:

• Corriente de Operación:Alimentar el LED a o por debajo de su corriente nominal (10mA CC) es esencial. Operar por encima de esta clasificación aumenta exponencialmente la temperatura de unión y acelera la depreciación de lúmenes y el cambio de color.
• Temperatura Ambiente:Operar cerca del límite superior del rango especificado (+80°C) reducirá la vida útil efectiva. Reducir la corriente de operación a temperaturas ambientales más altas es una buena práctica.
• Cumplimiento del Proceso de Soldadura:Seguir el perfil de reflujo recomendado y evitar el calor excesivo de la soldadura manual previene daños en los alambres de unión internos y la delaminación del encapsulado, que son modos de falla comunes.
• ESD y Sobretensión Eléctrica:El manejo adecuado y la protección del circuito previenen fallas catastróficas inmediatas o daños latentes que se manifiestan como fallas prematuras en el campo.

9. Comparación Técnica y Contexto de Mercado

El LTW-C193SS2 pertenece a la categoría de LED de chip ultra delgados. Su característica diferenciadora principal es su altura de 0.40 mm. En comparación con los LED de encapsulado estándar 0603 o 0402 que típicamente miden 0.6-0.8 mm de altura, este dispositivo ofrece una reducción significativa en el perfil. La tecnología InGaN para luz blanca generalmente ofrece una mayor eficiencia y mejores opciones de reproducción cromática en comparación con tecnologías más antiguas como el azul convertido por fósforo en un sustrato diferente. El amplio ángulo de visión de 130 grados es estándar para LED de chip sin lente incorporada y es adecuado para muchas aplicaciones de iluminación de propósito general. Los criterios clave de selección frente a productos competidores serían la combinación específica de grosor, brillo (Iv a una corriente dada), voltaje directo y la granularidad de su sistema de clasificación, que permite un emparejamiento preciso de color y brillo en aplicaciones exigentes.