Hoja de Datos del LED SMD LTW-C193DS5 - 0.35mm de Espesor - 3.15V Máx. - 70mW - Blanco - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) ultradelgado. El componente está diseñado para aplicaciones que requieren un factor de forma compacto y una salida de luz blanca de alto brillo. Su construcción principal utiliza tecnología de semiconductor InGaN (Nitruro de Galio e Indio), conocida por su eficiencia en la generación de luz blanca. El encapsulado es excepcionalmente delgado, lo que lo hace adecuado para diseños con espacio limitado en la electrónica moderna.

Las ventajas principales de este LED incluyen su cumplimiento de las normativas medioambientales, compatibilidad con procesos de montaje automatizados y adecuación para las técnicas estándar de soldadura por reflujo infrarrojo. Esto lo convierte en una opción ideal para la fabricación en grandes volúmenes. El mercado objetivo abarca una amplia gama de productos electrónicos de consumo e industrial donde se requieren luces indicadoras, retroiluminación o iluminación general con una huella mínima.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

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

• Disipación de Potencia (Pd):70 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el LED puede disipar como calor sin degradar su rendimiento o causar fallos. Superar este límite conlleva el riesgo de fuga térmica.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100 mA. Esta es la corriente instantánea máxima permitida en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Es significativamente mayor que la corriente continua nominal.
• Corriente Directa Continua (I_F):20 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para una operación fiable a largo plazo. Los diseñadores deben operar típicamente por debajo de este valor.
• Rango de Temperatura de Operación (T_opr):-20°C a +80°C. Se garantiza que el dispositivo funcione dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-55°C a +105°C. El dispositivo puede almacenarse sin alimentación aplicada dentro de este rango de temperatura más amplio.
• Condición de Soldadura Infrarroja:260°C durante 10 segundos. Esto define el perfil de temperatura máxima y tiempo que el encapsulado puede soportar durante la soldadura por reflujo.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden a una temperatura ambiente estándar de 25°C y definen el rendimiento del dispositivo en condiciones normales de operación.

• Intensidad Luminosa (I_V):Varía desde 45.0 mcd (mínimo) hasta 180.0 mcd (típico) a una corriente de prueba (I_F) de 5 mA. Esto mide el brillo percibido de la salida de luz por el ojo humano, utilizando un filtro que se aproxima a la curva de respuesta fotópica CIE.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados (típico). Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor máximo (en el eje). Un ángulo de visión amplio como este indica un patrón de emisión más difuso, similar a Lambert, adecuado para iluminación de área.
• Coordenadas de Cromaticidad (x, y):Los valores típicos son x=0.294, y=0.286 a I_F= 5mA. Estas coordenadas ubican el color de la luz blanca en el diagrama de cromaticidad CIE 1931, definiendo su tono específico o "blancura". Se aplica una tolerancia de ±0.01 a estas coordenadas.
• Tensión Directa (V_F):Varía desde 2.70 V (mínimo) hasta 3.15 V (máximo) a I_F= 5mA. Esta es la caída de tensión a través del LED cuando conduce corriente. Es un parámetro crítico para el diseño del circuito de excitación (ej. cálculo de la resistencia limitadora de corriente).
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (máximo) a una Tensión Inversa (V_R) de 5V. Este parámetro es solo para fines de prueba; el dispositivo no está diseñado para operar bajo polarización inversa. Aplicar tensión inversa en el circuito puede causar un fallo inmediato.

Notas Importantes:La hoja de datos enfatiza la sensibilidad a la Descarga Electroestática (ESD). Es obligatorio un manejo adecuado con pulseras antiestáticas y equipo conectado a tierra. El instrumento de prueba especificado para cromaticidad e intensidad luminosa es un CAS140B.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LEDs se clasifican en bins de rendimiento. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes con características estrictamente controladas.

3.1 Clasificación por Tensión Directa (V_F)

Los LEDs se categorizan en tres bins según su tensión directa a 5mA:

- Bin A:2.70V - 2.85V

- Bin B:2.85V - 3.00V

- Bin C:3.00V - 3.15V

La tolerancia en cada bin es de ±0.1V. Seleccionar un bin específico garantiza un brillo y consumo de corriente uniformes en arreglos en paralelo.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (I_V)

Los LEDs se clasifican en tres bins de brillo a 5mA:

- Bin P:45.0 mcd - 71.0 mcd

- Bin Q:71.0 mcd - 112.0 mcd

- Bin R:112.0 mcd - 180.0 mcd

La tolerancia en cada bin es de ±15%. Esto permite la selección basada en los niveles de brillo requeridos.

3.3 Clasificación por Tono (Color)

El punto de color blanco se controla con precisión utilizando seis bins (S1 a S6) definidos por cuadriláteros en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. Cada bin especifica una pequeña región de pares de coordenadas x e y permitidos. El valor típico (x=0.294, y=0.286) cae dentro de las regiones S1 y S3. Se aplica una tolerancia de ±0.01 a las coordenadas. Esta clasificación es crucial para aplicaciones que requieren un color blanco consistente entre múltiples LEDs, como la retroiluminación de pantallas.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien se hace referencia a curvas gráficas específicas en la hoja de datos (ej. Fig.6 para el ángulo de visión), los datos proporcionados permiten un análisis conceptual de las relaciones clave.

• Curva Corriente vs. Intensidad Luminosa (I-I_V):La intensidad luminosa es directamente proporcional a la corriente directa, siguiendo típicamente una relación casi lineal a corrientes bajas antes de saturarse a corrientes más altas. Operar en el punto de prueba recomendado de 5mA garantiza un control de brillo lineal y predecible.
• Curva Corriente vs. Tensión Directa (I-V):La característica I-V de un LED es exponencial. El rango especificado de V_Fa 5mA es crítico. Un pequeño aumento en la tensión puede conducir a un gran aumento en la corriente, por lo que se prefieren los controladores de corriente constante sobre las fuentes de tensión constante.
• Dependencia de la Temperatura:La intensidad luminosa de los LEDs InGaN típicamente disminuye al aumentar la temperatura de unión (extinción térmica). El rango de temperatura de operación de -20°C a +80°C debe considerarse, ya que la salida y el color pueden variar en los extremos de temperatura. Una gestión térmica adecuada en el PCB es esencial para mantener el rendimiento.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED presenta un contorno de encapsulado estándar de la industria EIA. La característica clave es su perfil superdelgado de 0.35 mm. Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.10 mm a menos que se especifique lo contrario. Se incluyen dibujos dimensionados detallados en la hoja de datos para el diseño de la huella en el PCB.

5.2 Disposición de las Pistas de Soldadura

Se proporcionan las dimensiones recomendadas de las pistas de soldadura para garantizar la formación confiable de la unión y la alineación adecuada durante el reflujo. Una nota sugiere un espesor máximo de plantilla de 0.10mm para la aplicación de la pasta de soldar, lo cual es crítico para controlar el volumen de soldadura en un componente tan pequeño.

5.3 Identificación de la Polaridad

La hoja de datos incluye marcas o diagramas para identificar los terminales de ánodo y cátodo. La polaridad correcta es esencial para el funcionamiento del dispositivo. Aplicar polaridad inversa puede destruir instantáneamente el LED.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo

Se recomienda un perfil detallado de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), basado en estándares JEDEC:

- Precalentamiento:150–200°C

- Tiempo de Precalentamiento:120 segundos máximo

- Temperatura Máxima:260°C máximo

- Tiempo por Encima del Líquido:10 segundos máximo (recomendado para un máximo de dos ciclos de reflujo)

Estos parámetros están diseñados para fundir adecuadamente la pasta de soldar sin someter el encapsulado del LED a un estrés térmico excesivo.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, se requiere extremo cuidado:

- Temperatura del Cautín:300°C máximo

- Tiempo de Contacto:3 segundos máximo por pista

- Límite:Solo un ciclo de soldadura

El calor prolongado de un cautín puede dañar fácilmente el chip semiconductor o el encapsulado plástico.

6.3 Condiciones de Almacenamiento y Manipulación

• Paquete Sellado:Almacenar a ≤30°C y ≤90% HR. Usar dentro de un año después de abrir la bolsa con barrera de humedad.
• Paquete Abierto:Para componentes retirados de su embalaje seco, el ambiente no debe exceder 30°C / 60% HR. Se recomienda completar el reflujo IR dentro de las 672 horas (28 días).
• Almacenamiento Prolongado:Los componentes expuestos más allá de 672 horas deben secarse a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" durante el reflujo.

6.4 Limpieza

Solo deben usarse agentes de limpieza especificados. Los disolventes recomendados son alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente. El LED debe sumergirse durante menos de un minuto. Productos químicos no especificados pueden dañar el material del encapsulado o la lente óptica.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de la Cinta y el Carrete

Los LEDs se suministran en cinta portadora estándar de 8mm enrollada en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Este embalaje es compatible con máquinas de colocación automática pick-and-place.

• Cantidad por Carrete:5000 piezas por carrete completo.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):500 piezas para cantidades restantes.
• Calidad:La cinta tiene una cubierta superior, y el número máximo de componentes faltantes consecutivos (bolsillos vacíos) es de dos, de acuerdo con los estándares ANSI/EIA 481-1-A-1994.

7.2 Interpretación del Número de Parte

El número de parte LTW-C193DS5 contiene información codificada:

- LTW:Probablemente denota la serie del producto (Lite-On White).

- C193:Identificador específico del dispositivo dentro de la serie.

- DS5:Puede indicar el tipo de encapsulado, código de bin u otra información de variante. El desglose exacto debe confirmarse con la guía completa de numeración de partes del fabricante.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Indicadores de Estado:Luces de encendido, conectividad o actividad en electrónica de consumo (routers, TVs, electrodomésticos).
• Retroiluminación:Iluminación lateral para pantallas LCD pequeñas, iluminación de teclados.
• Iluminación Decorativa:Iluminación de acento en dispositivos de perfil delgado.
• Señalización General:Iluminación de bajo nivel donde el espacio es limitado.

8.2 Consideraciones Críticas de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre usar una resistencia en serie o un controlador de corriente constante. Calcular el valor de la resistencia usando R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Usar la V_Fmáxima de la hoja de datos (3.15V) para asegurar que la corriente no exceda los límites incluso con un LED de V_F device.
• baja.Gestión Térmica:
• Aunque la disipación de potencia es baja (70mW), asegurar que el PCB proporcione un alivio térmico adecuado, especialmente si se usan múltiples LEDs o si las temperaturas ambiente son altas. Las pistas de cobre y las vías térmicas pueden ayudar.Protección contra ESD:
• Incorporar diodos de protección ESD en las líneas de señal conectadas al LED, o asegurar que el circuito de excitación tenga protección inherente. Seguir protocolos estrictos de ESD durante la manipulación y el montaje.Diseño Óptico:

Considerar el ángulo de visión de 130 grados. Para luz enfocada, puede requerirse una óptica secundaria (lente). La lente amarilla del encapsulado ayuda a difundir la luz y lograr las coordenadas de color especificadas.

9. Comparación y Diferenciación TécnicaEn comparación con los LEDs SMD estándar (ej. encapsulados 0603, 0805), el diferenciador principal de este dispositivo es suespesor de 0.35mm. Esto es significativamente más delgado que los encapsulados convencionales, permitiendo diseños en productos ultradelgados. El uso detecnología InGaNpara luz blanca ofrece ventajas en eficiencia y estabilidad de color sobre tecnologías más antiguas como los LEDs azules convertidos por fósforo con diferentes estructuras. Su compatibilidad con los procesos estándar dereflujo IRy elembalaje automatizado en cinta y carrete

lo alinea con las líneas de montaje SMT modernas de alto volumen, reduciendo la complejidad de fabricación en comparación con componentes de orificio pasante o colocados manualmente.

1. 10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)
   
   P: ¿Puedo excitar este LED directamente desde una fuente de 5V?_FR: No. Con una V_Ftípica de ~3V, conectarlo directamente a 5V causaría una corriente excesiva y un fallo inmediato. Debes usar una resistencia limitadora de corriente. Por ejemplo, para I
2. =5mA: R = (5V - 3.15V) / 0.005A = 370Ω. Usar el siguiente valor estándar, ej. 390Ω.
   
   P: ¿Cuál es la diferencia entre la Corriente Directa de Pico y la Corriente Directa Continua?
3. R: La Corriente Directa Continua (20mA) es para operación continua. La Corriente Directa de Pico (100mA) es una especificación de corta duración y pulsada, utilizada para multiplexación o pruebas. Operar continuamente a 100mA destruirá el LED.
   
   P: ¿Por qué la condición de almacenamiento para paquetes abiertos es tan estricta (672 horas)?
4. R: Los encapsulados SMD pueden absorber humedad del aire. Durante el alto calor de la soldadura por reflujo, esta humedad puede vaporizarse rápidamente, causando delaminación interna o agrietamiento ("efecto palomita"). El límite de 672 horas y el procedimiento de secado mitigan este riesgo.
   
   P: ¿Cómo interpreto los códigos de Tono (S1-S6)?

R: Estos códigos definen un área pequeña en el gráfico de color CIE. Para un color consistente en un panel, especificar y usar LEDs del mismo bin de Tono. Mezclar bins puede resultar en tonos de blanco visiblemente diferentes.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseñar un panel de indicadores de estado para un dispositivo wearable.

El dispositivo requiere cuatro LEDs blancos para indicar el nivel de batería. El espacio es extremadamente limitado, con una altura máxima de componente de 0.5mm.Solución:

Se selecciona el LTW-C193DS5 de 0.35mm de espesor. Para garantizar un brillo uniforme, los cuatro LEDs se especifican del mismo bin de Intensidad Luminosa (ej. Bin Q). Para garantizar un color blanco idéntico, también se especifican del mismo bin de Tono (ej. S3). El circuito de excitación utiliza un pin GPIO de un microcontrolador con una resistencia en serie de 390Ω por LED (calculada para una alimentación de 3.3V). El diseño del PCB incluye pistas de alivio térmico conectadas a una pequeña capa de tierra para disipación de calor. Los LEDs se colocan después de todos los demás pasos de reflujo para minimizar la exposición térmica, adhiriéndose a la regla de 672 horas después de abrir la bolsa.

12. Introducción al Principio Tecnológico

Este LED genera luz blanca utilizando un chip semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio). Los materiales InGaN son capaces de emitir luz en el espectro del azul al ultravioleta. Para producir luz blanca, el método principal implica combinar un chip InGaN emisor de azul con un recubrimiento de fósforo amarillo (granate de itrio y aluminio dopado con cerio, o YAG:Ce). La luz azul del chip excita el fósforo, que luego emite luz amarilla. La combinación de la luz azul restante y la luz amarilla generada es percibida por el ojo humano como blanca. Esto se conoce como LED blanco convertido por fósforo. La mezcla específica de fósforo determina la temperatura de color correlacionada (CCT) y las coordenadas de cromaticidad (x, y) en el diagrama CIE.

13. Tendencias y Evolución de la IndustriaLa tendencia en LEDs de indicación e iluminación miniaturizada continúa hacia unamayor eficiencia(más lúmenes por vatio),factores de forma más pequeños(huella y espesor reducidos), y unamejor reproducción cromática(mayor IRC - Índice de Reproducción Cromática, aunque no se especifica para este LED tipo indicador). También hay un fuerte impulso hacia unamayor fiabilidady unavida útil más larga