Hoja de Datos del LED en Chip LTST-C281KGKT - Dimensiones 2.8x1.2x0.35mm - Voltaje 2.4V - Potencia 75mW - Color Verde - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas del LTST-C281KGKT, un LED en chip de montaje superficial ultra delgado diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren alto brillo y un factor de forma compacto. El dispositivo utiliza un material semiconductor de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para producir una salida de luz verde, ofreciendo una eficiencia luminosa superior en comparación con las tecnologías LED tradicionales. Sus objetivos de diseño principales son permitir diseños de PCB de alta densidad, compatibilidad con procesos de ensamblaje automatizado y un rendimiento fiable bajo condiciones estándar de soldadura por reflujo.

Las ventajas principales de este componente incluyen su perfil excepcionalmente bajo de 0.35mm, lo cual es crítico para aplicaciones con limitaciones estrictas de altura, como pantallas ultra delgadas, dispositivos móviles y unidades de retroiluminación. Se clasifica como un producto verde y cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), haciéndolo adecuado para diseños con conciencia medioambiental. El encapsulado se suministra en cinta estándar de la industria de 8mm montada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, facilitando la fabricación de alta velocidad con máquinas pick-and-place.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites y debe evitarse para un rendimiento fiable a largo plazo.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado LED puede disipar como calor a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder este límite conlleva el riesgo de sobrecalentar la unión semiconductor, lo que lleva a una degradación acelerada o a un fallo catastrófico.
• Corriente Directa Continua (IF):30 mA. La corriente directa continua máxima que se puede aplicar al LED.
• Corriente Directa de Pico:80 mA. Esto solo es permisible bajo condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo estricto de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1ms. Este límite es relevante para escenarios de multiplexación o indicación de señal breve.
• Voltaje Inverso (VR):5 V. Aplicar un voltaje de polarización inversa que exceda este valor puede causar una ruptura de la unión PN del LED.
• Rango de Temperatura de Operación:-30°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente dentro del cual se especifica que el LED opera correctamente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +85°C. El rango de temperatura para almacenamiento sin operación.
• Condición de Soldadura por Infrarrojos:260°C durante 10 segundos. Esto define el perfil de temperatura pico y tiempo que el encapsulado puede soportar durante un proceso de soldadura por reflujo sin plomo.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se miden en una condición de prueba estándar de Ta=25°C e IF=20mA, a menos que se indique lo contrario. Definen el rendimiento típico del dispositivo.

• Intensidad Luminosa (Iv):35.0 mcd (Típico), con un mínimo de 18.0 mcd. Esta es la medida de la potencia percibida de la luz emitida en una dirección específica. Se mide utilizando una combinación de sensor y filtro que se aproxima a la curva de respuesta del ojo humano fotópico (CIE).
• Ángulo de Visión (2θ1/2):130 grados (Típico). Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor en el eje central (0°). Un ángulo de visión amplio como este indica un patrón de emisión más difuso, similar a Lambertiano, adecuado para iluminación de área.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λP):574 nm. Esta es la longitud de onda a la cual la distribución espectral de potencia de la luz emitida alcanza su intensidad máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λd):571 nm (Típico a IF=20mA). 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 una representación más precisa del color que la longitud de onda pico.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):15 nm. Este es el ancho del espectro de emisión a la mitad de su intensidad máxima (Ancho Total a Media Altura - FWHM). Un ancho medio más estrecho indica un color más espectralmente puro y saturado.
• Voltaje Directo (VF):2.4 V (Típico), con un máximo de 2.4 V a IF=20mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando opera a la corriente especificada.
• Corriente Inversa (IR):10 μA (Máximo) a VR=5V. Esta es la pequeña corriente de fuga que fluye cuando se aplica el voltaje inverso especificado.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican en bins de rendimiento basados en parámetros clave. El LTST-C281KGKT utiliza un sistema de clasificación tridimensional.

3.1 Clasificación por Voltaje Directo

Las unidades están en Voltios (V) medidos a IF=20mA. La tolerancia en cada bin es de ±0.1V.

• Bin 4: 1.90V (Mín) - 2.00V (Máx)
• Bin 5: 2.00V - 2.10V
• Bin 6: 2.10V - 2.20V
• Bin 7: 2.20V - 2.30V
• Bin 8: 2.30V - 2.40V

Esta clasificación permite a los diseñadores seleccionar LED con Vf estrechamente emparejados para aplicaciones que requieren brillo uniforme en cadenas en serie o regulación de corriente precisa.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa

Las unidades están en milicandelas (mcd) medidas a IF=20mA. La tolerancia en cada bin es de ±15%.

• Bin M: 18.0 mcd (Mín) - 28.0 mcd (Máx)
• Bin N: 28.0 mcd - 45.0 mcd
• Bin P: 45.0 mcd - 71.0 mcd
• Bin Q: 71.0 mcd - 112.0 mcd

Esta clasificación agrupa los LED por su salida de brillo, permitiendo la selección para aplicaciones con requisitos específicos de intensidad mínima.

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Las unidades están en nanómetros (nm) medidas a IF=20mA. La tolerancia para cada bin es de ±1 nm.

• Bin C: 567.5 nm (Mín) - 570.5 nm (Máx)
• Bin D: 570.5 nm - 573.5 nm
• Bin E: 573.5 nm - 576.5 nm

Esta clasificación garantiza la consistencia del color. Los LED dentro del mismo bin parecerán tener un tono de verde casi idéntico para el ojo humano, lo cual es crítico para matrices y pantallas con múltiples LED.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque en la hoja de datos se hacen referencias a curvas gráficas específicas (por ejemplo, Fig.1 para distribución espectral, Fig.6 para ángulo de visión), las relaciones típicas se pueden describir.

Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva I-V):Para los LED de AlInGaP, la intensidad luminosa típicamente aumenta en una relación casi lineal con la corriente directa hasta un punto, después del cual la eficiencia puede disminuir debido al aumento de calor. Operar en o por debajo de los 20mA recomendados garantiza una eficiencia y longevidad óptimas.

Voltaje Directo vs. Temperatura:El voltaje directo (Vf) de un LED tiene un coeficiente de temperatura negativo; disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esto debe considerarse en circuitos de accionamiento a voltaje constante, ya que un aumento de temperatura podría conducir a un aumento de la corriente.

Distribución Espectral:El espectro de emisión está centrado alrededor de la longitud de onda dominante (571nm típico). El ancho medio de 15nm indica una banda relativamente estrecha de luz verde, contribuyendo a una buena pureza de color. La longitud de onda pico puede desplazarse ligeramente (típicamente a longitudes de onda más largas) con el aumento de la temperatura de la unión y la corriente de accionamiento.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo se ajusta a un contorno de encapsulado estándar EIA. Las características dimensionales clave incluyen una altura total de 0.35mm, lo que lo convierte en un componente "extra delgado". La longitud y el ancho se definen en el dibujo detallado del encapsulado (referenciado en la hoja de datos). Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.10mm a menos que se especifique lo contrario. El material de la lente es transparente como el agua, lo que maximiza la extracción de luz y proporciona el patrón de ángulo de visión previsto.

5.2 Identificación de Polaridad y Diseño de Pads

La hoja de datos incluye un diseño sugerido de pads de soldadura. Un diseño adecuado de los pads es crítico para lograr una unión de soldadura fiable, asegurar la alineación correcta durante el reflujo y gestionar la disipación de calor. El cátodo suele estar marcado en el dispositivo, a menudo por una muesca, un punto verde o una longitud/forma de terminal diferente. Las dimensiones recomendadas de los pads ayudan a prevenir el efecto "tombstoning" (el componente se levanta sobre un extremo) durante el reflujo y facilitan buenos filetes de soldadura.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de reflujo por infrarrojos (IR) sugerido para procesos sin plomo (Pb-free). Este perfil cumple con los estándares JEDEC y sirve como objetivo genérico. Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento:150-200°C.
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos para permitir un calentamiento uniforme y la activación del fundente.
• Temperatura Pico:Máximo 260°C. El componente está clasificado para esta temperatura durante 10 segundos.
• Tiempo por Encima del Líquidus (TAL):El tiempo durante el cual la soldadura está fundida debe controlarse para formar buenos enlaces intermetálicos sin sobreestresar el componente.

Se enfatiza que el perfil óptimo depende del diseño específico de la PCB, la pasta de soldar y el horno utilizado. Se recomienda caracterizar para la línea de ensamblaje específica.

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 pad. Esto debe realizarse solo una vez para evitar daños térmicos al chip LED y al encapsulado de plástico.

6.3 Almacenamiento y Manipulación

• Precauciones contra ESD (Descarga Electroestática):El dispositivo es sensible a la ESD. La manipulación debe realizarse utilizando pulseras antiestáticas, tapetes antiestáticos y equipo conectado a tierra.
• Sensibilidad a la Humedad:Como un encapsulado de plástico de montaje superficial, es sensible a la absorción de humedad. Si se abre la bolsa sellada original con barrera de humedad, los componentes deben someterse a soldadura por reflujo IR dentro de las 672 horas (28 días) bajo las condiciones de almacenamiento recomendadas (≤30°C, ≤60% HR). Para almacenamiento más allá de este período o en entornos no controlados, se requiere un horneado a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para prevenir el "efecto palomita de maíz" (agrietamiento del encapsulado debido a la rápida expansión del vapor durante el reflujo).

7. Información de Empaquetado y Pedido

El empaquetado estándar es cinta portadora de 8mm de ancho en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Cada carrete contiene 5000 piezas. Para cantidades menores a un carrete completo, se aplica una cantidad mínima de empaque de 500 piezas para el stock restante. Las especificaciones de la cinta y el carrete están de acuerdo con ANSI/EIA-481. Los bolsillos vacíos en la cinta se sellan con una cinta de cubierta superior para proteger los componentes. El número máximo permitido de componentes faltantes consecutivos (bolsillos vacíos) es de dos, según el estándar.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED es adecuado para una amplia gama de aplicaciones que incluyen, pero no se limitan a: indicadores de estado en electrónica de consumo (teléfonos, tabletas, portátiles), retroiluminación para LCD pequeños o teclados, iluminación decorativa, iluminación interior automotriz e indicadores de panel de propósito general. Su perfil delgado lo hace ideal para diseños con limitaciones de espacio.

8.2 Diseño del Circuito de Accionamiento

La Limitación de Corriente es Esencial:Los LED son dispositivos accionados por corriente. Siempre se debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie o un circuito de accionamiento de corriente constante para evitar exceder la corriente directa continua máxima (30mA). El valor de la resistencia se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_alimentación - Vf_LED) / I_deseada. Usando el Vf típico de 2.4V y una corriente deseada de 20mA con una alimentación de 5V: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ohmios. Una resistencia estándar de 130 o 150 Ohmios sería apropiada.

Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja (75mW máx.), asegurar un área de cobre adecuada en la PCB alrededor de los pads térmicos (si se especifican) o un ancho de traza general ayuda a disipar el calor, manteniendo la eficiencia y la vida útil del LED, especialmente en entornos de alta temperatura ambiente o cuando se acciona a corrientes más altas.

8.3 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, solo deben usarse los disolventes 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 o agresivos puede dañar el encapsulado de plástico y la lente, provocando decoloración o agrietamiento.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Los principales factores diferenciadores de este componente son sualtura ultra delgada de 0.35mmy el uso detecnología AlInGaPpara el chip verde.

• vs. Encapsulados LED Tradicionales:En comparación con los encapsulados LED más antiguos (por ejemplo, de 3mm o 5mm de orificio pasante), este LED en chip SMD ofrece una huella y un perfil dramáticamente más pequeños, permitiendo diseños modernos miniaturizados. También permite un ensamblaje completamente automatizado.
• AlInGaP vs. Otras Tecnologías:Para colores verdes y amarillos, los LED de AlInGaP generalmente ofrecen una mayor eficiencia luminosa y una mejor estabilidad térmica en comparación con tecnologías más antiguas como el Fosfuro de Galio (GaP). Esto resulta en una salida más brillante y un color más consistente en un rango de condiciones de operación.
• Lente Transparente como el Agua:La lente transparente como el agua (no difusa) proporciona la mayor salida de luz posible y un patrón de ángulo de visión bien definido, a diferencia de una lente difusa que dispersa la luz más ampliamente para una apariencia más suave.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo accionar este LED con 3.3V sin una resistencia?

R: No. Sin una resistencia limitadora de corriente, aplicar 3.3V directamente probablemente forzaría una corriente que excede con creces el máximo de 30mA, dañando instantáneamente el LED. Siempre use una resistencia en serie o un accionador de corriente constante.

P: ¿Cuál es la diferencia entre la Longitud de Onda Pico (574nm) y la Longitud de Onda Dominante (571nm)?

R: La longitud de onda pico es donde la potencia espectral es más alta. La longitud de onda dominante se deriva de la percepción del color (diagrama CIE) y representa mejor el tono real percibido. A menudo están cerca pero no son idénticas, especialmente para LED con espectros asimétricos.

P: El ángulo de visión es de 130 grados. ¿Significa esto que la luz solo es visible dentro de este cono?

R: No, la luz se emite en un patrón casi hemisférico, pero su intensidad disminuye con el ángulo. La especificación de 130 grados es el ángulo donde la intensidad es la mitad del valor en el eje (0°). Aún se ve algo de luz fuera de este ángulo, pero es significativamente más tenue.

P: ¿Por qué el tiempo de almacenamiento está limitado a 672 horas después de abrir la bolsa?

R: Esto se debe al nivel de sensibilidad a la humedad (MSL). El encapsulado de plástico puede absorber humedad del aire. Durante el alto calor de la soldadura por reflujo, esta humedad puede convertirse rápidamente en vapor, causando presión interna que puede agrietar el encapsulado ("efecto palomita de maíz"). El límite de 672 horas asume un almacenamiento adecuado; el horneado elimina la humedad absorbida.

11. Ejemplos Prácticos de Diseño y Uso

Ejemplo 1: Barra de Estado Multi-LED:Diseñar una barra de estado de 5 segmentos en un dispositivo portátil. Para garantizar un brillo y color uniformes, especifique LED del mismo bin de Intensidad Luminosa (por ejemplo, todos del Bin N) y del mismo bin de Longitud de Onda Dominante (por ejemplo, todos del Bin D). Acciónelos con un circuito de corriente constante común o resistencias individuales calculadas usando el Vf máximo del bin de Voltaje Directo (por ejemplo, Bin 8, 2.4V) para garantizar que todos los LED se enciendan incluso con la peor variación de Vf.

Ejemplo 2: Retroiluminación de un Interruptor de Membrana Delgado:La altura de 0.35mm es crucial aquí. El LED puede colocarse directamente detrás de un icono translúcido en una capa de membrana sin casi añadir grosor. Una corriente de 10-15mA (en lugar de 20mA) podría ser suficiente, reduciendo el consumo de energía y la generación de calor mientras aún proporciona una iluminación adecuada en un entorno oscuro.

12. Principio de Funcionamiento

El LTST-C281KGKT es una fuente de luz semiconductor basada en una unión PN formada por materiales de AlInGaP. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el potencial incorporado de la unión, los electrones de la región tipo N y los huecos de la región tipo P se inyectan en la región activa. Cuando estos portadores de carga se recombinan, se libera energía en forma de fotones (luz). El ancho de banda específico de la aleación de AlInGaP determina la longitud de onda (color) de los fotones emitidos, que en este caso está en la región verde del espectro visible (~571nm). El encapsulado de epoxi transparente actúa como una lente, dando forma a la salida de luz y proporcionando protección mecánica y ambiental para el frágil chip semiconductor.

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LED como el LTST-C281KGKT sigue varias tendencias clave de la industria:

• Miniaturización:Reducción continua del tamaño del encapsulado (huella y altura) para permitir productos electrónicos cada vez más pequeños y delgados.
• Mayor Eficiencia:Los avances en el crecimiento epitaxial y el diseño de chips (como el uso de AlInGaP) producen más lúmenes por vatio (lm/W), reduciendo el consumo de energía para una salida de luz dada.
• Fiabilidad y Compatibilidad Mejoradas:Las mejoras en los materiales y la construcción del encapsulado permiten una mayor tolerancia a la temperatura, como soportar perfiles de reflujo sin plomo de 260°C, que ahora es un estándar de la industria.
• Estandarización y Automatización:La adopción de contornos de encapsulado estándar (EIA) y el empaquetado en cinta y carrete son críticos para la compatibilidad con líneas de ensamblaje de tecnología de montaje superficial (SMT) automatizadas de alto volumen, reduciendo los costos de fabricación.