Hoja Técnica del LED SMD Amarillo LTST-C194KSKT - Dimensiones 1.6x0.8x0.3mm - Voltaje Directo 2.4V - Potencia 75mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-C194KSKT es un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones electrónicas modernas con limitaciones de espacio. Pertenece a una categoría de LED chip extra delgados, con un perfil notablemente bajo de solo 0.30 mm. Esto lo convierte en una opción ideal para aplicaciones donde la altura del componente es un factor de diseño crítico, como en pantallas ultradelgadas, dispositivos móviles y módulos de retroiluminación.

El dispositivo utiliza un material semiconductor de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para su región emisora de luz. Este sistema de materiales es conocido por producir luz de alta eficiencia en el espectro del ámbar al rojo. En este modelo específico, está diseñado para emitir luz amarilla. El LED está encapsulado en una lente de resina transparente, que permite una máxima extracción de luz y un amplio ángulo de visión. Se suministra en cinta estándar de la industria de 8 mm, en carretes de 7 pulgadas de diámetro, haciéndolo totalmente compatible con equipos automáticos de colocación de alta velocidad utilizados en producción masiva.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

La ventaja principal de este LED es su combinación de un factor de forma ultradelgado y una alta salida de brillo gracias a la tecnología de chip AlInGaP. Su cumplimiento con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas) lo convierte en un producto "ecológico" adecuado para mercados globales con estrictas regulaciones ambientales. El dispositivo también está diseñado para ser compatible con procesos de soldadura comunes, incluidos los de reflujo por infrarrojos (IR) y fase de vapor, que son estándar en las líneas de montaje de tecnología de montaje superficial (SMT).

El mercado objetivo abarca una amplia gama de electrónica de consumo e industrial. Las aplicaciones clave incluyen indicadores de estado, retroiluminación para teclados e iconos, iluminación de paneles y luces decorativas en dispositivos donde el grosor mínimo es primordial. Su compatibilidad con equipos de colocación automática lo hace adecuado para fabricación de alto volumen.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los parámetros clave de rendimiento del LED, definidos bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C).

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites y debe evitarse en el diseño del circuito.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar como calor. Exceder esto puede provocar sobrecalentamiento y degradación acelerada de la unión semiconductor.
• Corriente Directa Continua (IF):30 mA. La corriente directa continua máxima que se puede aplicar. La hoja de datos especifica un factor de reducción de 0.4 mA/°C por encima de una temperatura ambiente de 25°C, lo que significa que la corriente continua permitida disminuye a medida que el entorno operativo se calienta.
• Corriente Directa Pico:80 mA. Esto solo es permisible bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para lograr brevemente una mayor salida de luz sin sobrecalentamiento.
• Voltaje Inverso (VR):5 V. Aplicar un voltaje inverso mayor que este puede causar ruptura y daño irreversible a la unión del LED.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-55°C a +85°C. Esto define los límites ambientales para un funcionamiento confiable y almacenamiento sin operación.
• Tolerancia a la Temperatura de Soldadura:El dispositivo puede soportar soldadura por ola o reflujo por IR con una temperatura pico de 260°C durante 5 segundos, y soldadura por fase de vapor a 215°C durante 3 minutos.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a una corriente directa (IF) de 20 mA.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 28.0 mcd hasta un máximo de 180.0 mcd. El valor real para una unidad específica depende de su código de clasificación asignado (ver Sección 3). La intensidad se mide utilizando un sensor filtrado para igualar la respuesta fotópica del ojo humano (curva CIE).
• Ángulo de Visión (2θ1/2):130 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor medido en el eje central. Un ángulo de visión amplio como este es característico de una lente transparente, no difusa, proporcionando una iluminación amplia.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λP):588 nm. Esta es la longitud de onda a la que la potencia espectral de salida es más alta.
• Longitud de Onda Dominante (λd):587.0 nm a 597.0 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que define el color (amarillo, en este caso). Se deriva de las coordenadas de cromaticidad CIE. Las unidades se clasifican dentro de este rango.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):15 nm. Esto indica la pureza espectral, midiendo el ancho del espectro de emisión a la mitad de su potencia máxima. Un valor más pequeño indica una fuente de luz más monocromática.
• Voltaje Directo (VF):Típicamente 2.00V, con un máximo de 2.40V a 20 mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED durante su operación.
• Corriente Inversa (IR):Máximo 10 μA cuando se aplica un voltaje inverso de 5V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

Para garantizar la consistencia en la producción masiva, los LED se clasifican en "bins" según parámetros ópticos clave. El LTST-C194KSKT utiliza un sistema de clasificación bidimensional.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LED se categorizan en cuatro bins de intensidad (N, P, Q, R) medidos en milicandelas (mcd) a 20mA. Cada bin tiene un valor mínimo y máximo, con una tolerancia de +/-15% permitida dentro de cada bin. Por ejemplo, una unidad en el bin 'R' tendrá una intensidad entre 112.0 mcd y 180.0 mcd. Los diseñadores deben tener en cuenta esta variación si la uniformidad del brillo entre múltiples LED es crítica.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

De manera similar, los LED se clasifican en cuatro grupos de longitud de onda (J, K, L, M) para controlar la consistencia del color. La longitud de onda dominante varía de 587.0 nm a 597.0 nm en todos los bins. Cada bin específico (por ejemplo, el bin 'K' cubre 589.5 nm a 592.0 nm) tiene una tolerancia más ajustada de +/- 1 nm. Esto asegura que todos los LED en un lote dado tengan un tono de amarillo muy similar.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque se hace referencia a curvas gráficas específicas en la hoja de datos (Fig.1, Fig.6), sus implicaciones son estándar para la tecnología LED. Los diseñadores pueden esperar las siguientes relaciones generales:

• Curva IV (Corriente vs. Voltaje):El voltaje directo (VF) tiene un coeficiente de temperatura positivo y también aumenta ligeramente con una corriente directa más alta. Es no lineal, exhibiendo una "rodilla" de encendido antes de volverse más lineal.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:La salida de luz es aproximadamente proporcional a la corriente directa hasta cierto punto, después del cual la eficiencia puede disminuir debido a efectos de calentamiento.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura:La salida de luz de los LED AlInGaP típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esta es una consideración crítica para aplicaciones de alta confiabilidad o de manejo de alta potencia.
• Distribución Espectral:El espectro de emisión está centrado alrededor de la longitud de onda pico (588 nm) con el ancho medio especificado de 15 nm, definiendo el punto de color amarillo.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Dispositivo y Polaridad

El LED se ajusta a una huella de paquete estándar EIA. La dimensión clave es su altura de 0.30 mm. Los dibujos mecánicos detallados en la hoja de datos proporcionan longitud, ancho y espaciado de las almohadillas. El componente tiene una marca de polaridad, típicamente un indicador del cátodo en el encapsulado o mediante la orientación de la cinta, que debe observarse durante el montaje para garantizar un funcionamiento correcto.

5.2 Diseño Recomendado de la Almohadilla de Soldadura

La hoja de datos incluye un patrón de tierra sugerido (diseño de la almohadilla de soldadura) para el diseño de PCB. Adherirse a este patrón es crucial para lograr uniones de soldadura confiables y una alineación adecuada durante el reflujo. Una nota recomienda un grosor máximo de plantilla de 0.10 mm para la aplicación de la pasta de soldadura para evitar puentes entre las almohadillas de espacio reducido.

5.3 Especificaciones de Empaquetado en Cinta y Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora con relieve (ancho de 8 mm) enrollada en carretes de 7 pulgadas. Cada carrete contiene 5000 piezas. El empaquetado sigue los estándares ANSI/EIA 481-1-A-1994. Las especificaciones clave incluyen: los bolsillos vacíos se sellan con cinta de cubierta, una cantidad mínima de empaque de 500 piezas para carretes restantes, y un máximo de dos componentes faltantes consecutivos permitidos por carrete.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfiles de Soldadura por Reflujo

La hoja de datos proporciona dos perfiles de reflujo por infrarrojos (IR) sugeridos: uno para el proceso de soldadura estándar con estaño-plomo (SnPb) y otro para el proceso de soldadura sin plomo (Pb-free), típicamente usando aleación SAC (Sn-Ag-Cu). El perfil sin plomo requiere una temperatura pico más alta (alrededor de 260°C) pero con tasas de calentamiento y enfriamiento cuidadosamente controladas para minimizar el choque térmico. Los perfiles definen zonas de precalentamiento, tiempo por encima del líquido y duración de la temperatura pico (por ejemplo, 5 segundos a 260°C máximo).

6.2 Precauciones de Almacenamiento y Manipulación

Los carretes sin abrir deben almacenarse en un entorno que no exceda los 30°C y el 70% de humedad relativa. Una vez retirados de la bolsa de barrera de humedad original, los componentes deben usarse dentro de las 672 horas (28 días) para evitar la absorción de humedad, que puede causar "popcorning" durante el reflujo. Si el almacenamiento excede este período, se recomienda un secado a aproximadamente 60°C durante 24 horas antes de soldar. Para almacenamiento a largo plazo fuera de la bolsa original, use un contenedor sellado con desecante o un entorno purgado con nitrógeno.

6.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, use solo los solventes especificados. La hoja de datos recomienda la inmersión en alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Los limpiadores químicos no especificados pueden dañar la lente de plástico o el material del encapsulado.

7. Consideraciones de Diseño para Aplicaciones

7.1 Diseño del Circuito de Manejo

Un LED es un dispositivo controlado por corriente. La regla de diseño más crítica es usar siempre un mecanismo limitador de corriente. La hoja de datos recomienda encarecidamente usar una resistencia en serie para cada LED (Modelo de Circuito A), incluso cuando múltiples LED estén conectados en paralelo a una fuente de voltaje. Esto se debe a que el voltaje directo (VF) de los LED puede variar ligeramente de una unidad a otra. Sin resistencias individuales, los LED con un VF más bajo consumirán una corriente desproporcionadamente mayor, lo que llevará a un brillo desigual y posible sobreesfuerzo (Modelo de Circuito B). Para aplicaciones de precisión, se prefieren los controladores de corriente constante.

7.2 Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

La unión semiconductor en los LED es altamente susceptible a daños por descarga electrostática. La hoja de datos describe medidas esenciales de control ESD: los operadores deben usar pulseras con conexión a tierra o guantes antiestáticos; todos los puestos de trabajo, equipos y estanterías de almacenamiento deben estar correctamente conectados a tierra; y se debe usar un ionizador para neutralizar las cargas estáticas que pueden acumularse en la lente de plástico durante la manipulación. El daño por ESD puede no causar una falla inmediata pero puede conducir a una vida útil reducida o un rendimiento errático.

7.3 Gestión Térmica

Aunque es un dispositivo pequeño, el límite de disipación de potencia de 75mW y la curva de reducción de corriente indican que la gestión térmica es importante, especialmente en entornos de alta temperatura ambiente o cuando se maneja cerca de la corriente continua máxima. Asegurar un área de cobre de PCB adecuada alrededor de las almohadillas de soldadura puede ayudar a disipar el calor. La intensidad luminosa y la longitud de onda dominante pueden cambiar con la temperatura de la unión, por lo que mantener un entorno térmico estable contribuye a un rendimiento óptico consistente.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

El diferenciador principal del LTST-C194KSKT es su perfil de 0.30 mm dentro de la categoría de LED amarillo AlInGaP. En comparación con los LED SMD estándar que a menudo tienen 0.6 mm o 1.0 mm de altura, esto representa una reducción del 50-70% en altura. Esto se logra sin un compromiso significativo en el rendimiento óptico, ya que todavía ofrece un amplio ángulo de visión y niveles de brillo adecuados para aplicaciones indicadoras. Su compatibilidad con los procesos de reflujo estándar lo convierte en un reemplazo directo para componentes más gruesos en escenarios de actualización de espacio, a diferencia de algunos dispositivos ultradelgados que requieren técnicas de montaje especializadas.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo manejar 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 un VF típico de 2.0V a 20mA, el valor de la resistencia sería R = (3.3V - 2.0V) / 0.02A = 65 Ohmios. Una resistencia estándar de 68 Ohmios sería adecuada.

P: ¿Por qué hay un rango tan grande en la intensidad luminosa (28 a 180 mcd)?

R: Este es el rango total de toda la producción. Para un pedido específico, puedes solicitar un bin más ajustado (por ejemplo, Bin R: 112-180 mcd) para garantizar la consistencia del brillo en tu aplicación.

P: ¿Es la lente transparente adecuada para una barra de luz ancha y uniforme?

R: La lente transparente proporciona un amplio ángulo de visión (130°) pero puede producir un "punto caliente" más enfocado en comparación con una lente difusa. Para barras perfectamente uniformes, a menudo se usan ópticas secundarias o guías de luz junto con los LED.

P: ¿Cómo interpreto el gráfico del perfil de soldadura?

R: El gráfico muestra la temperatura en el eje Y y el tiempo en el eje X. La línea define la temperatura objetivo que el encapsulado del LED debe experimentar a medida que viaja a través del horno de reflujo. Los puntos clave son la tasa máxima de calentamiento, la temperatura y duración de la etapa de precalentamiento, el tiempo por encima del punto de fusión de la soldadura, la temperatura pico y la tasa máxima de enfriamiento.

10. Ejemplos Prácticos de Diseño y Uso

Ejemplo 1: Indicador de Estado en un Dispositivo Vestible

En un reloj inteligente o rastreador de actividad física, el espacio en la placa y el grosor están severamente limitados. Un solo LTST-C194KSKT, manejado a 10-15 mA a través de un pin GPIO y una resistencia en serie, puede proporcionar una notificación clara (carga, mensaje, batería baja) sin agregar un grosor significativo. Su amplio ángulo de visión asegura que la luz sea visible desde varios ángulos en la muñeca.

Ejemplo 2: Retroiluminación para Paneles de Interruptores de Membrana

Para paneles de control industrial con teclados de membrana, se pueden colocar múltiples LED amarillos debajo de iconos de teclas translúcidas. El perfil ultradelgado les permite caber en la cavidad poco profunda detrás de la lámina de membrana. Al especificar LED del mismo bin de intensidad y longitud de onda (por ejemplo, Bin Q, Bin K), se puede lograr un color y brillo consistentes en todas las teclas.

Ejemplo 3: Iluminación Decorativa de Borde

En un producto de electrónica de consumo delgado (por ejemplo, un altavoz, router), una línea de estos LED colocados a lo largo de un borde interno, junto con una guía de luz o difusor, puede crear una línea de acento luminosa uniforme. La altura de 0.3 mm permite colocarlos extremadamente cerca de la carcasa exterior del producto.

11. Introducción al Principio de Operación

La emisión de luz en el LTST-C194KSKT se basa en la electroluminiscencia en una unión p-n semiconductor hecha de materiales 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 donde se recombinan. En un semiconductor de banda prohibida directa como el AlInGaP, este evento 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 durante el proceso de crecimiento del cristal para estar en el espectro amarillo (~588-597 nm). La lente de resina epoxi transparente encapsula el chip, proporciona protección mecánica y da forma al patrón de salida de luz.

12. Tendencias y Contexto Tecnológico

El desarrollo del LTST-C194KSKT se alinea con varias tendencias clave en optoelectrónica y fabricación de electrónica. La presión por la miniaturización y componentes de menor perfil es implacable, impulsada por la demanda del consumidor de teléfonos inteligentes, tabletas y dispositivos vestibles más delgados. La tecnología AlInGaP sigue siendo la solución dominante para LED ámbar, amarillo y rojo de alta eficiencia, aunque los avances en LED azules convertidos por fósforo (pc-LED) ahora ofrecen alternativas para algunas aplicaciones amarillas/verdes. El énfasis en el cumplimiento de RoHS y la fabricación ecológica es ahora un estándar universal. Además, los sistemas detallados de clasificación y el empaquetado estandarizado (cinta y carrete, huellas EIA) reflejan la necesidad de la industria de una producción de alto volumen, automatizada y consistente para satisfacer las demandas de las cadenas de suministro globales. La inclusión de perfiles específicos para soldadura sin plomo subraya la transición completa de la industria lejos de los procesos basados en plomo.