Hoja de Datos del LED SMD LTST-C171KGKT - Altura 0.8mm - Voltaje Directo 2.4V - Color Verde - Potencia 75mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-C171KGKT es un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones electrónicas modernas con limitaciones de espacio. Pertenece a una familia de LEDs chip ultradelgados, destacando por un perfil extremadamente bajo de solo 0.80 mm de altura. Esto lo convierte en una opción ideal para retroiluminación de indicadores, luces de estado e iluminación decorativa en electrónica de consumo delgada, cuadros de mando automotrices y dispositivos portátiles donde la altura del componente es un factor de diseño crítico.

El LED utiliza un chip semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP), una tecnología conocida por producir luz de alta eficiencia en el espectro del ámbar al verde. Este modelo específico emite luz verde. Su construcción y materiales cumplen con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), clasificándolo como un producto ecológico apto para mercados globales con regulaciones ambientales estrictas.

Empaquetado en cinta de 8mm y suministrado en carretes de 7 pulgadas de diámetro, el componente es totalmente compatible con equipos de montaje automático pick-and-place de alta velocidad. También está diseñado para soportar procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) y en fase de vapor, facilitando una producción en masa eficiente y fiable.

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 recomienda operar en o cerca de estos límites durante períodos prolongados.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW. Esta es la potencia total máxima que el encapsulado del LED puede disipar como calor a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.
• Corriente Directa Continua (IF):30 mA. La corriente directa continua máxima que se puede aplicar.
• Corriente Directa de Pico:80 mA. Esto solo es permisible bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para evitar sobrecalentamiento.
• Derating (Reducción de Carga):La corriente directa continua máxima debe reducirse linealmente en 0.4 mA por cada grado Celsius por encima de los 50°C de temperatura ambiente. Esto es crucial para la gestión térmica en entornos de alta temperatura.
• Voltaje Inverso (VR):5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar una ruptura inmediata de la unión.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-55°C a +85°C. El dispositivo está clasificado para operar y almacenarse en este amplio rango de temperatura industrial.
• Condición de Soldadura por Infrarrojos:Soporta una temperatura máxima de 260°C durante 10 segundos, lo cual es estándar para perfiles de reflujo de soldadura sin plomo (Pb-free).

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a Ta=25°C y una IF de 20 mA, que es la condición de prueba estándar.

• Intensidad Luminosa (Iv):18.0 (Mín) / 35.0 (Típ) mcd. Este es el brillo percibido de la salida de luz medido por un sensor filtrado para coincidir con la respuesta fotópica del ojo humano (curva CIE).
• Ángulo de Visión (2θ1/2):130° (Típ). Este amplio ángulo de visión indica que el LED emite luz en un cono amplio, haciéndolo adecuado para aplicaciones que requieren iluminación de área extensa.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λP):574 nm (Típ). Esta es la longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida es más alta.
• Longitud de Onda Dominante (λd):571 nm (Típ). Esta es la longitud de onda única que mejor representa el color percibido (verde) del LED, derivada de cálculos de cromaticidad CIE.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):15 nm (Típ). Esto mide la pureza espectral; un ancho más estrecho indica un color más saturado y puro.
• Voltaje Directo (VF):2.0 (Mín) / 2.4 (Típ) V. La caída de voltaje a través del LED cuando conduce 20 mA.
• Corriente Inversa (IR):10 μA (Máx) a VR=5V. Es deseable una corriente de fuga inversa baja.
• Capacitancia (C):40 pF (Típ) a 0V, 1 MHz. Esta capacitancia parásita puede ser relevante en aplicaciones de conmutación de alta frecuencia.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar consistencia en la producción en masa, los LEDs se clasifican en lotes de rendimiento basados en parámetros clave. El LTST-C171KGKT utiliza un sistema de clasificación tridimensional.

3.1 Clasificación por Voltaje Directo

Los lotes se definen por un código numérico (del 4 al 8) que representa un rango de VF @ 20mA. Por ejemplo, el Código de Lote '5' cubre LEDs con un VF entre 2.00V y 2.10V. Se aplica una tolerancia de ±0.1V a cada lote. Emparejar lotes de VF en un circuito ayuda a lograr una distribución uniforme de corriente cuando los LEDs están conectados en paralelo.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los lotes se definen por un código alfabético (M, N, P) que representa un rango de Iv @ 20mA. Por ejemplo, el Lote 'M' cubre de 18.0 a 28.0 mcd, mientras que el Lote 'N' cubre de 28.0 a 45.0 mcd. Se aplica una tolerancia de ±15% a cada lote. Esto permite a los diseñadores seleccionar un grado de brillo adecuado para su aplicación.

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Los lotes se definen por un código alfabético (C, D, E) que representa un rango de λd @ 20mA. El Lote 'D', por ejemplo, cubre de 570.5 nm a 573.5 nm. Se mantiene una tolerancia ajustada de ±1 nm para cada lote, asegurando una apariencia de color muy consistente en un lote de LEDs.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien se hace referencia a curvas gráficas específicas en la hoja de datos (Fig.1, Fig.6), sus implicaciones son estándar. Lacurva de Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directamostraría una relación casi lineal a corrientes bajas, tendiendo a saturarse a corrientes más altas debido a efectos térmicos y de eficiencia. Elpatrón de Distribución de Intensidad Angular(Fig.6) ilustraría el ángulo de visión de 130°, mostrando cómo la intensidad de la luz disminuye desde el eje central. Elgráfico de Distribución Espectral(Fig.1) mostraría una curva de tipo Gaussiana centrada alrededor de 574 nm con un ancho medio de 15 nm, confirmando la emisión de color verde.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED presenta un contorno de encapsulado estándar de la industria EIA. Las dimensiones clave incluyen una altura total de 0.80 mm. Los dibujos mecánicos detallados especifican la longitud, anchura, espaciado de terminales y geometría de la lente, todos con una tolerancia estándar de ±0.10 mm a menos que se indique lo contrario. Estas dimensiones precisas son críticas para el diseño de la huella en la PCB.

5.2 Identificación de Polaridad y Diseño de Pads de Soldadura

El componente tiene un ánodo y un cátodo. La hoja de datos incluye un patrón sugerido de pads de soldadura. Este patrón está optimizado para la formación confiable de juntas de soldadura durante el reflujo, asegurando una correcta humectación y resistencia mecánica mientras previene puentes de soldadura. Adherirse a esta huella recomendada es esencial para el rendimiento en la fabricación.

5.3 Empaquetado en Cinta y Carrete

Los LEDs se suministran en cinta portadora con relieve (paso de 8mm) enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete contiene 3000 piezas. El empaquetado cumple con los estándares ANSI/EIA 481-1-A-1994. Notas clave incluyen: los bolsillos vacíos se sellan con cinta de cubierta, la cantidad mínima de pedido para restos es de 500 piezas, y se permite un máximo de dos componentes faltantes consecutivos por carrete.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de reflujo infrarrojo sugerido para procesos sin plomo. Los parámetros clave incluyen una zona de precalentamiento de 150-200°C, un tiempo de precalentamiento de hasta 120 segundos, una temperatura máxima que no exceda los 260°C, y un tiempo por encima del líquido (típicamente ~217°C) de 10 segundos máximo. El LED puede soportar este perfil un máximo de dos veces.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, se debe usar un soldador con una temperatura que no exceda los 300°C, limitando el tiempo de soldadura a 3 segundos por unión. Esto debe realizarse solo una vez para evitar daños térmicos al encapsulado plástico.

6.3 Limpieza

Solo deben usarse agentes de limpieza especificados. Los solventes recomendados son alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente normal. El LED debe sumergirse por menos de un minuto. Productos químicos no especificados pueden dañar la lente de epoxi o el encapsulado.

6.4 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LEDs deben almacenarse en un entorno que no exceda los 30°C y el 70% de humedad relativa. Una vez retirados de su bolsa original de barrera de humedad, los componentes deben someterse a reflujo IR dentro de las 672 horas (28 días, MSL 2a). Para un almacenamiento más prolongado fuera de la bolsa original, deben mantenerse en un contenedor sellado con desecante o en una atmósfera de nitrógeno. Los componentes almacenados más allá de las 672 horas requieren un horneado a aproximadamente 60°C durante al menos 24 horas antes de la soldadura para eliminar la humedad absorbida y prevenir el efecto \"palomitas\" durante el reflujo.

7. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Diseño del Circuito de Conducción

Los LEDs son dispositivos controlados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme al conducir múltiples LEDs, especialmente en paralelo, serecomienda encarecidamenteusar una resistencia limitadora de corriente individual en serie con cada LED. La hoja de datos ilustra esto como \"Modelo de Circuito A.\" Se desaconseja intentar conducir múltiples LEDs en paralelo desde una sola resistencia (\"Modelo de Circuito B\") porque pequeñas variaciones en la característica de voltaje directo (VF) de cada LED causarán desequilibrios significativos en la distribución de corriente, llevando a un brillo desigual y posible sobreesfuerzo de algunos dispositivos.

7.2 Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

La estructura semiconductor de AlInGaP es sensible a las descargas electrostáticas. El daño por ESD puede manifestarse como una alta corriente de fuga inversa, un voltaje directo anormalmente bajo o fallo al iluminar a corrientes bajas. Para prevenir daños por ESD:

• Los operadores deben usar pulseras conductoras o guanti antiestáticos.
• Todos los puestos de trabajo, equipos y estanterías de almacenamiento deben estar correctamente conectados a tierra.
• Usar un ionizador para neutralizar cargas estáticas que puedan acumularse en la lente plástica durante el manejo.

Para probar posibles daños por ESD, verifique si el LED se enciende y mida su VF a una corriente muy baja (ej., 0.1mA). Un LED AlInGaP en buen estado debería tener un VF mayor a 1.4V bajo esta condición.

7.3 Ámbito de Aplicación

Este LED está diseñado para equipos electrónicos de propósito general, incluyendo dispositivos de automatización de oficinas, equipos de comunicación y electrodomésticos. Para aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional donde un fallo podría poner en riesgo vidas o la salud (ej., aviación, sistemas médicos, dispositivos de seguridad), son necesarias calificaciones específicas y consulta con el fabricante antes de su integración en el diseño.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Las características diferenciadoras principales del LTST-C171KGKT son superfil ultra bajo de 0.8mmy el uso detecnología AlInGaP para luz verde. En comparación con tecnologías más antiguas o encapsulados más gruesos, permite diseños de producto más delgados. AlInGaP ofrece alta eficiencia y buena estabilidad térmica para colores verde/ámbar. Su amplio ángulo de visión de 130° proporciona una iluminación amplia y uniforme en comparación con LEDs de ángulo más estrecho, que son más adecuados para aplicaciones de haz enfocado. El sistema integral de clasificación permite un emparejamiento más estricto de color y brillo en series de producción en comparación con componentes no clasificados o clasificados de manera laxa.

9. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Puedo conducir este LED directamente desde una salida lógica de 3.3V o 5V?

R: No. Siempre debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie. El valor de la resistencia se calcula como R = (Vcc - VF) / IF. Por ejemplo, con una fuente de 5V (Vcc), un VF de 2.4V y una IF deseada de 20mA, R = (5 - 2.4) / 0.02 = 130 Ohmios. Una resistencia estándar de 130 o 150 Ohmios sería adecuada.

P: ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda de Pico y Longitud de Onda Dominante?

R: La Longitud de Onda de Pico (λP) es la longitud de onda física donde el LED emite la mayor potencia óptica. La Longitud de Onda Dominante (λd) es un valor calculado que corresponde al color percibido por el ojo humano en el diagrama CIE. λd es a menudo más relevante para aplicaciones de indicación de color.

P: ¿Cómo interpreto el código de lote en el número de pieza (ej., KGKT)?

R: El sufijo del número de pieza típicamente codifica las selecciones de lote para intensidad, longitud de onda y a veces voltaje. El mapeo específico de lotes (ej., 'K' para intensidad, 'G' para longitud de onda) se define en el sistema de codificación interno del fabricante y debe cotejarse con la lista de códigos de lote en la hoja de datos para conocer el rango de rendimiento exacto.

P: ¿Siempre es necesario el horneado antes de soldar?

R: El horneado solo es necesario si los componentes han estado expuestos al aire ambiente fuera de su bolsa sellada original de protección contra la humedad por más tiempo que la \"vida útil en planta\" especificada (672 horas para MSL 2a). Si se usan dentro de este período desde una bolsa correctamente sellada, el horneado no es necesario.

10. Ejemplo de Caso de Estudio de Integración en Diseño

Escenario:Diseño de un panel de indicadores de estado para un dispositivo médico portátil. El panel tiene espacio para 10 LEDs verdes en fila, indicando diferentes modos operativos. La carcasa del dispositivo tiene una restricción de altura interna total de 2.5mm.

Razonamiento de Selección del Componente:El LTST-C171KGKT se elige principalmente por su altura de 0.8mm, que encaja fácilmente dentro de la restricción mecánica con espacio para la PCB y el difusor. Su amplio ángulo de visión de 130° asegura que los indicadores sean visibles desde varios ángulos cuando el dispositivo se sostiene o se coloca sobre una mesa. El color verde (longitud de onda dominante 571 nm) es un estándar para el estado \"listo\" o \"encendido\".

Diseño del Circuito:Una unidad de microcontrolador (MCU) con 10 pines GPIO conduce los LEDs. Cada pin GPIO se conecta al ánodo de un LED a través de una resistencia en serie de 150 ohmios. Los cátodos están todos conectados a tierra. Esta configuración de \"resistencia individual por LED\" (Circuito A) se usa a pesar de emplear más resistencias porque garantiza una corriente idéntica y, por lo tanto, un brillo idéntico para cada LED, independientemente de las variaciones menores de VF. Los pines del MCU se configuran como salidas de drenador abierto o push-pull para suministrar los ~20mA requeridos.

Diseño de la PCB:Se utilizan las dimensiones recomendadas de los pads de soldadura de la hoja de datos en la huella de la PCB. Se mantiene un espacio adecuado entre pads para evitar puentes de soldadura. Los LEDs se colocan en el lado superior de la PCB, y se coloca una guía de luz o película difusora encima de ellos para mezclar la luz uniformemente a través de la ventana indicadora en la carcasa.

11. Introducción al Principio Tecnológico

El LTST-C171KGKT se basa en la tecnología semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP). Este sistema de material se forma aleando Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio, permitiendo a los ingenieros ajustar la energía del bandgap variando las proporciones de estos elementos. Un bandgap más grande corresponde a una emisión de luz de longitud de onda más corta (mayor energía). Para la luz verde (~571 nm), se utiliza una composición específica.

Cuando se aplica un voltaje directo que excede el voltaje de encendido del diodo (alrededor de 2V para AlInGaP verde), los electrones se inyectan desde la región tipo n a la región tipo p, y los huecos se inyectan en la dirección opuesta. Estos portadores de carga se recombinan en la región activa del semiconductor. En un material de bandgap directo como el AlInGaP, esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz) a través de un proceso llamado electroluminiscencia. La longitud de onda (color) del fotón emitido está determinada por la energía del bandgap del material semiconductor en la región activa. La lente de epoxi sirve para proteger el chip, dar forma al haz de salida de luz y mejorar la eficiencia de extracción de luz.

12. Tendencias y Avances de la Industria

La tendencia en LEDs SMD para aplicaciones de indicación y retroiluminación continúa hacia laminiaturización y mayor eficiencia. Las alturas de los encapsulados se están reduciendo por debajo de 0.8mm para permitir productos finales cada vez más delgados. También existe un impulso hacia una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio eléctrico de entrada), lo que reduce el consumo de energía y la generación de calor. Esto se logra mediante mejoras en el diseño del chip (ej., estructuras flip-chip), mejores reflectores internos y tecnologías avanzadas de fósforo para LEDs blancos. Si bien el AlInGaP es maduro y eficiente para rojo-ámbar-verde, la tecnología de Nitruro de Indio y Galio (InGaN) domina los mercados de LEDs azules, verdes y blancos y está experimentando mejoras continuas en la eficiencia del verde, desafiando potencialmente al AlInGaP en algunas aplicaciones verdes. Además, la integración es una tendencia, con paquetes de múltiples LEDs y controladores LED combinados en módulos únicos para simplificar el diseño y ahorrar espacio en la placa.