Hoja de Datos del LED SMD LTST-C191KGKT-5A - Altura 0.55mm - Máx. 2.1V - Verde - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones del LTST-C191KGKT-5A, un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD). Este componente pertenece a una familia de LEDs chip diseñados para ensamblajes electrónicos modernos y compactos. Su aplicación principal es como luz indicadora, señal de estado o elemento de retroiluminación en electrónica de consumo, dispositivos de comunicación y equipos electrónicos en general.

La ventaja principal de este producto es su perfil extremadamente bajo. Con una altura de solo 0.55 milímetros, permite el diseño de productos finales más delgados. Utiliza un material semiconductor de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para el chip emisor, conocido por producir luz de alto brillo con buena eficiencia en el espectro de colores rojo, naranja, amarillo y verde. El dispositivo se suministra en cinta estándar de la industria de 8 mm enrollada en carretes de 7 pulgadas, haciéndolo totalmente compatible con el equipo automatizado de montaje pick-and-place de alta velocidad utilizado en la fabricación electrónica moderna.

1.1 Características Principales

• Perfil Ultra Delgado:La altura del encapsulado es de solo 0.55 mm, facilitando diseños de producto elegantes.
• Alto Brillo:Utiliza tecnología de chip AlInGaP para una intensidad luminosa superior.
• Compatibilidad con Automatización:Suministrado en cinta de 8 mm en carretes de 7\" para compatibilidad con líneas de montaje automatizadas.
• Montaje Robusto:Compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) y por fase de vapor, incluidos perfiles sin plomo (Pb-free).
• Encapsulado Estandarizado:Cumple con las dimensiones estándar EIA (Electronic Industries Alliance) para una colocación y soldadura fiables.
• Compatibilidad de Conducción:Compatible con C.I., lo que significa que puede ser accionado directamente por la salida de circuitos integrados estándar con limitación de corriente apropiada.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los niveles de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites y debe evitarse para una operación fiable. Todos los valores se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el dispositivo puede disipar en forma de calor.
• Corriente Directa de Pico (I_F(PEAK)):80 mA. Esta es la corriente directa instantánea máxima permitida, típicamente en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms).
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA DC. La corriente máxima que puede fluir a través del LED de forma continua.
• Derating de Corriente:Por encima de 25°C, la corriente directa continua máxima permitida debe reducirse linealmente a razón de 0.4 mA por cada grado Celsius de aumento en la temperatura ambiente.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. El voltaje máximo que se puede aplicar en dirección inversa a través del LED.
• Rango de Temperatura de Operación:-55°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente para el cual el dispositivo está diseñado para funcionar.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-55°C a +85°C.
• Condición de Soldadura Infrarroja:Soporta una temperatura pico de 260°C durante hasta 5 segundos durante la soldadura por reflujo.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos en condiciones de prueba estándar (Ta=25°C, I_F=5mA a menos que se indique). Definen el comportamiento esperado del dispositivo en operación normal.

• Intensidad Luminosa (I_V):Varía de 4.5 a 18.0 milicandelas (mcd). Es una medida del brillo percibido del LED por el ojo humano, medido con un filtro que coincide con la curva de respuesta fotópica CIE.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados (típico). Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor medido en el eje. Un ángulo de visión amplio como este hace que el LED sea visible desde una amplia gama de posiciones.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):574 nm (típico). La longitud de onda específica a la cual la potencia óptica emitida es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Varía de 564.5 a 573.5 nm a 5mA. Esta es la longitud de onda única que mejor representa el color percibido de la luz, derivada del diagrama de cromaticidad CIE. Define el punto de color \"verde\".
• Ancho Medio Espectral (Δλ):15 nm (típico). El ancho del espectro de emisión a la mitad de su potencia máxima. Un ancho medio más estrecho indica un color espectralmente más puro.
• Voltaje Directo (V_F):Varía de 1.70 a 2.10 Voltios a 5mA. La caída de voltaje a través del LED cuando conduce corriente.
• Corriente Inversa (I_R):100 µA (máximo) cuando se aplica un voltaje inverso de 5V.
• Capacitancia (C):40 pF (típico) medido a 0V de polarización directa y frecuencia de 1 MHz.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LEDs se clasifican en lotes de rendimiento basados en parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan requisitos específicos de uniformidad de color y brillo en su aplicación.

3.1 Clasificación por Voltaje Directo

Las unidades se clasifican por su voltaje directo (V_F) medido a 5mA. El código de lote y el rango correspondiente son:

• Código de Lote 2:1.70 V (Mín) a 1.80 V (Máx)
• Código de Lote 3:1.80 V a 1.90 V
• Código de Lote 4:1.90 V a 2.00 V
• Código de Lote 5:2.00 V a 2.10 V

La tolerancia dentro de cada lote es de ±0.1 Voltio.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa

Las unidades se clasifican por su intensidad luminosa (I_V) medido a 5mA. El código de lote y el rango correspondiente son:

• Código de Lote J:4.50 mcd (Mín) a 7.10 mcd (Máx)
• Código de Lote K:7.10 mcd a 11.2 mcd
• Código de Lote L:11.2 mcd a 18.0 mcd

La tolerancia dentro de cada lote es de ±15%.

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Las unidades se clasifican por su longitud de onda dominante (λ_d) medida a 5mA, que se correlaciona directamente con el tono de verde. El código de lote y el rango correspondiente son:

• Código de Lote B:564.5 nm (Mín) a 567.5 nm (Máx)
• Código de Lote C:567.5 nm a 570.5 nm
• Código de Lote D:570.5 nm a 573.5 nm

La tolerancia dentro de cada lote es de ±1 nm.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque se hace referencia a curvas gráficas específicas en la hoja de datos (Fig.1, Fig.6), los datos proporcionados permiten analizar relaciones clave.

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

El voltaje directo (V_F) se especifica a una corriente de prueba de 5mA, con un rango típico de 1.70V a 2.10V. Como todos los diodos, el V_Fdel LED tiene un coeficiente de temperatura positivo y también aumentará ligeramente con corrientes de accionamiento más altas. El rango V_Fespecificado debe considerarse al diseñar el margen de voltaje del circuito de accionamiento.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La intensidad luminosa es aproximadamente proporcional a la corriente directa en un rango significativo. Los valores de intensidad nominales (4.5-18.0 mcd) se dan a la corriente de prueba estándar de 5mA. Operar a la corriente continua máxima de 30mA produciría una salida de luz significativamente mayor, pero la gestión térmica y las consideraciones de vida útil se vuelven críticas.

4.3 Características Espectrales

La longitud de onda de emisión pico es típicamente 574 nm, con un ancho medio espectral de 15 nm. La longitud de onda dominante, que define el color percibido, varía de 564.5 nm a 573.5 nm dependiendo del lote. Esto sitúa la emisión firmemente en la región verde del espectro visible. La relación entre la longitud de onda pico y la dominante está influenciada por la forma precisa del espectro de emisión.

4.4 Derating Térmico

La hoja de datos establece explícitamente un factor de derating de 0.4 mA/°C para la corriente directa continua máxima por encima de 25°C. Este es un parámetro de diseño crítico. Por ejemplo, a una temperatura ambiente de 85°C, la corriente continua máxima permitida se reduce en (85-25)*0.4 = 24 mA. Por lo tanto, la corriente máxima a 85°C sería 30 mA - 24 mA = 6 mA. Exceder esta corriente reducida aumenta el riesgo de degradación acelerada o fallo.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo es un encapsulado LED chip estándar EIA. La característica mecánica clave es su altura de 0.55 mm. Los planos dimensionales detallados mostrarían la longitud, anchura y ubicación de los terminales de cátodo/ánodo. Todas las dimensiones tienen una tolerancia estándar de ±0.10 mm a menos que se especifique lo contrario en el plano.

5.2 Identificación de Polaridad

Para LEDs de montaje superficial, la polaridad suele indicarse mediante una marca en el encapsulado, como un punto, una muesca o una franja de color cerca del terminal del cátodo (negativo). El empaquetado en cinta y carrete está orientado para garantizar una alimentación de polaridad correcta en el equipo automatizado. El cátodo suele estar conectado al marco de plomo interno más grande o a la almohadilla de disipación térmica para un mejor rendimiento térmico.

5.3 Diseño Sugerido de Pads de Soldadura

Se proporciona un patrón de pistas recomendado (huella) para la placa de circuito impreso (PCB). Este patrón está diseñado para garantizar la formación fiable de juntas de soldadura durante el reflujo, proporcionar una resistencia mecánica adecuada y evitar puentes de soldadura. Normalmente incluye áreas de pad ligeramente más grandes que los terminales del dispositivo para facilitar buenos filetes de soldadura.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfiles de Soldadura por Reflujo

La hoja de datos proporciona dos perfiles de reflujo infrarrojo (IR) sugeridos: uno para proceso de soldadura normal (estaño-plomo) y otro para proceso de soldadura sin plomo (Pb-free). El perfil sin plomo es obligatorio cuando se utiliza pasta de soldadura SnAgCu. Los parámetros clave para el proceso sin plomo incluyen:

• Precalentamiento:Una rampa gradual para evitar choque térmico.
• Tiempo de Remojo/Precalentamiento:Normalmente hasta 120 segundos máximo.
• Temperatura Pico:260°C máximo.
• Tiempo por Encima del Líquidus:El tiempo que el componente pasa por encima del punto de fusión de la soldadura debe controlarse, normalmente alrededor de 5 segundos máximo en la temperatura pico.

Cumplir estos perfiles es esencial para evitar daños en la lente plástica del LED y en las uniones de alambre internas por exceso de calor o estrés térmico.

6.2 Soldadura por Ola y Soldadura Manual

Si se utiliza soldadura por ola, las recomendaciones incluyen un precalentamiento por debajo de 100°C durante hasta 60 segundos y exposición a una ola de soldadura a un máximo de 260°C durante no más de 10 segundos. Para re-trabajo manual con un soldador, la temperatura de la punta no debe exceder los 300°C, y el tiempo de contacto debe limitarse a 3 segundos por junta, para un solo ciclo de reparación.

6.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, solo deben usarse disolventes especificados. La hoja de datos recomienda inmersión en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente normal durante menos de un minuto. Los limpiadores químicos no especificados pueden dañar la lente plástica o el material del encapsulado, provocando grietas o empañamiento.

6.4 Condiciones de Almacenamiento

Los LEDs son dispositivos sensibles a la humedad. Para el almacenamiento fuera de su empaquetado original de barrera de humedad, es fundamental controlar el ambiente. Las condiciones de almacenamiento recomendadas son a 30°C o menos y 70% de humedad relativa. Si se almacenan fuera de la bolsa original durante más de 672 horas (28 días), los componentes deben secarse en horno a aproximadamente 60°C durante al menos 24 horas antes de someterse a soldadura por reflujo para eliminar la humedad absorbida y prevenir daños por \"efecto palomita\" durante el proceso de reflujo a alta temperatura.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

El producto se suministra en cinta portadora embutida con una cinta protectora de cubierta, enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. La cantidad de embalaje estándar es de 5,000 piezas por carrete. Para cantidades que no sean múltiplos de 5,000, se aplica una cantidad mínima de embalaje de 500 piezas para el resto. El empaquetado cumple con el estándar ANSI/EIA 481-1-A-1994, garantizando compatibilidad con equipos automatizados. La cinta asegura la orientación correcta del componente y protege los dispositivos durante el manejo y el envío.

7.2 Estructura del Número de Parte

El número de parte LTST-C191KGKT-5A codifica atributos específicos del dispositivo. Aunque la lógica completa de nomenclatura corporativa puede ser compleja, normalmente incluye identificadores de serie (LTST-C191), códigos de color/rendimiento (KGKT) y posiblemente códigos de lote o empaquetado (5A). La descripción de lente \"Water Clear\" indica que el material de la lente es transparente, permitiendo ver directamente el color verde nativo del chip AlInGaP, maximizando la salida de luz.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Indicadores de Estado:Indicadores de encendido, carga de batería, actividad de red o modo en teléfonos inteligentes, tabletas, portátiles y dispositivos portátiles.
• Retroiluminación:Retroiluminación por borde o directa para pantallas LCD pequeñas, teclados o símbolos en paneles de control, aprovechando su perfil delgado.
• Electrónica de Consumo:Iluminación decorativa o funcional en equipos de audio, consolas de juegos y electrodomésticos.
• Controles Industriales:Indicadores de estado y fallo en interfaces hombre-máquina (HMI), sensores y unidades de control.

8.2 Consideraciones de Diseño de Circuito

Método de Accionamiento por Corriente:Un LED es un dispositivo accionado por corriente. Para garantizar un brillo uniforme al accionar múltiples LEDs en paralelo, serecomienda encarecidamenteutilizar una resistencia limitadora de corriente individual en serie con cada LED (Modelo de Circuito A). No se recomienda confiar en las características I-V naturales de los LEDs para equilibrar la corriente en una conexión paralela simple (Modelo de Circuito B), ya que pequeñas variaciones en el voltaje directo causarán diferencias significativas en la corriente y, por lo tanto, en el brillo entre dispositivos.

Protección contra Descarga Electrostática (ESD):La unión semiconductor es susceptible a daños por descarga electrostática. Deben observarse precauciones de manejo: usar pulseras y superficies de trabajo conectadas a tierra, almacenar componentes en materiales antiestáticos y emplear ionizadores para neutralizar cargas estáticas que pueden acumularse en la lente plástica durante el manejo.

8.3 Gestión Térmica

Aunque pequeño, el LED genera calor en la unión. El límite de disipación de potencia (75 mW) y el factor de derating de corriente (0.4 mA/°C) están directamente relacionados con el rendimiento térmico. En entornos de alta temperatura ambiente o cuando se acciona a corrientes altas, se debe prestar atención al diseño del PCB. Usar un área de cobre adecuada (pads térmicos) conectada a los terminales del LED, especialmente al cátodo si está térmicamente mejorado, ayuda a conducir el calor lejos del dispositivo y hacia el PCB, manteniendo temperaturas de unión más bajas y garantizando fiabilidad a largo plazo.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El diferenciador principal de este LED es su combinación dealtura ultra baja (0.55mm)yalto brillo de la tecnología AlInGaP. En comparación con tecnología más antigua como los LEDs verdes de GaP (Fosfuro de Galio), AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, resultando en una salida de luz más brillante para la misma corriente de accionamiento. En comparación con otros encapsulados ultra delgados, el uso de una huella estándar EIA garantiza una amplia compatibilidad con diseños de PCB y procesos de montaje existentes sin requerir herramientas especializadas. El amplio ángulo de visión de 130 grados es otra característica ventajosa para aplicaciones donde el indicador necesita ser visible desde puntos de vista fuera del eje.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

10.1 ¿Cuál es la diferencia entre longitud de onda pico y longitud de onda dominante?

Longitud de Onda Pico (λ_P):La longitud de onda específica donde la potencia óptica de salida del LED es físicamente máxima. Es una propiedad del material semiconductor y la epitaxia.Longitud de Onda Dominante (λ_d):Un valor calculado que representa la longitud de onda única de la luz monocromática que parecería tener el mismo color que la salida de espectro amplio real del LED, según la percepción del color del ojo humano (estándar CIE). λ_des el parámetro que define el \"color\" (por ejemplo, verde) para fines de especificación y clasificación.

10.2 ¿Por qué es necesaria una resistencia en serie para cada LED en paralelo?

Los LEDs tienen una característica I-V no lineal. Una pequeña diferencia en el voltaje directo (V_F)—común debido a variaciones de fabricación—causará una gran diferencia en la corriente cuando dos LEDs se conectan directamente en paralelo a una fuente de voltaje. El LED con el V_Fligeramente más bajo extraerá una corriente desproporcionadamente mayor, volviéndose más brillante y potencialmente sobrecalentándose, mientras que el otro permanece tenue. Una resistencia en serie para cada LED proporciona retroalimentación negativa, estabilizando la corriente y garantizando un brillo coincidente a pesar de las variaciones de V_F variations.

10.3 ¿Puedo accionar este LED a su corriente continua máxima de 30mA?

Puede, pero debe considerar cuidadosamente el entorno térmico. A 30mA y un V_Ftípico de 2.0V, la disipación de potencia es 60mW, que está cerca del máximo absoluto de 75mW. Además, la corriente debe reducirse para temperaturas ambiente superiores a 25°C. A 30mA, hay muy poco margen. Para una operación fiable a largo plazo, a menudo es prudente accionar el LED a una corriente más baja, como en el rango de 5mA o 10-20mA, lo que aún proporciona un buen brillo mientras reduce significativamente el estrés térmico y mejora la vida útil.

10.4 ¿Qué tan crítico es el procedimiento de secado en horno antes de soldar?

Es muy crítico si los componentes han estado expuestos a la humedad ambiente fuera de su bolsa sellada de barrera de humedad durante más del tiempo especificado (28 días/672 horas). Los encapsulados plásticos pueden absorber humedad. Durante el calentamiento rápido de la soldadura por reflujo, esta humedad atrapada puede vaporizarse explosivamente, causando delaminación interna, grietas en el encapsulado o la lente, o rotura de uniones de alambre—un fallo conocido como \"efecto palomita\". El secado en horno a 60°C durante 24 horas elimina de forma segura esta humedad absorbida, previniendo tales daños.

11. Caso de Estudio de Diseño

Escenario:Diseñar un indicador de estado para un nuevo altavoz Bluetooth ultra delgado. El indicador debe ser lo suficientemente brillante para verse a la luz del día, tener un amplio ángulo de visión y caber dentro de un grosor total de carcasa de menos de 4mm.

Selección de Componentes:Se elige el LTST-C191KGKT-5A principalmente por su altura de 0.55mm, permitiendo amplio espacio para la pared de la carcasa y el difusor. La tecnología AlInGaP garantiza brillo suficiente (seleccionando el Lote L para la intensidad más alta). El ángulo de visión de 130 grados significa que la luz será visible desde casi cualquier ángulo alrededor del altavoz.

Diseño del Circuito:El LED es accionado por un pin GPIO del microcontrolador del sistema, que entrega 3.3V. Se calcula una resistencia en serie. Apuntando a una corriente de accionamiento de 10mA para un buen equilibrio entre brillo y potencia/calor: R = (V_fuente- V_F) / I_F. Usando un V_Ftípico de 2.0V, R = (3.3V - 2.0V) / 0.01A = 130 Ohmios. Se coloca una resistencia estándar de 130Ω en serie con el LED en el PCB.

Diseño del PCB:Se utiliza el diseño de pads de soldadura recomendado de la hoja de datos. Se añade alivio térmico adicional conectando el pad del cátodo a una pequeña zona de cobre en el PCB para ayudar a disipar el calor, ya que la temperatura ambiente interna del altavoz podría aumentar durante la operación.

Montaje:Los LEDs se solicitan en cinta y carrete para montaje automatizado. Se proporciona al fabricante por contrato el perfil de reflujo sin plomo de la hoja de datos para garantizar una soldadura adecuada sin daño térmico.

12. Principios Tecnológicos

El LED se basa en una unión p-n semiconductor hecha de materiales de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP). 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 activa donde se recombinan. Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor, que se diseña ajustando las proporciones de Aluminio, Indio, Galio y Fósforo durante el crecimiento del cristal. AlInGaP es particularmente eficiente para producir luz en las partes roja, naranja, amarilla y verde del espectro. La lente \"water clear\" está típicamente hecha de epoxi o silicona que se moldea directamente sobre el chip y las uniones de alambre, proporcionando protección ambiental, soporte mecánico y conformación óptica para lograr el ángulo de visión deseado.

13. Tendencias de la Industria

La tendencia en LEDs indicadores continúa hacia laminiaturizacióny lamayor eficiencia. Las alturas de los encapsulados se reducen constantemente para permitir productos finales más delgados. También hay un impulso hacia un mayor brillo (lúmenes por vatio) para lograr niveles de luz requeridos con corrientes de accionamiento más bajas, lo que ahorra energía del sistema y simplifica el diseño térmico. Mientras que AlInGaP domina el espectro verde-amarillo-rojo para indicadores discretos, la tecnología InGaN (Nitruro de Indio y Galio) es prevalente para azul, blanco y verde verdadero (a menudo llamado \"verde puro\").