Hoja Técnica del LED en Chip LTST-C193KGKT-2A - Dimensiones 1.6x0.8x0.35mm - Voltaje 1.6-2.2V - Color Verde - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-C193KGKT-2A es un LED en chip para montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones electrónicas modernas con limitaciones de espacio. Su función principal es proporcionar una fuente de luz verde brillante y fiable. La ventaja principal de este componente radica en su perfil excepcionalmente delgado de solo 0.35mm, lo que lo hace idóneo para aplicaciones donde el espacio vertical es crítico, como en pantallas ultradelgadas, dispositivos móviles y tecnología ponible. Utiliza un material semiconductor de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para la región emisora de luz, conocido por producir luz de alta eficiencia en el espectro del verde al ámbar. El dispositivo se suministra en cinta estándar de la industria de 8mm en carretes de 7 pulgadas, garantizando compatibilidad con equipos de montaje automático pick-and-place de alta velocidad. Está clasificado como producto verde y cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).

2. Interpretación Profunda de los 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 más allá de estos límites.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar como calor a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder este valor puede provocar sobrecalentamiento y reducir la vida útil.
• Corriente Directa Continua (IF):30 mA. La corriente continua máxima que se puede aplicar al LED.
• Corriente Directa de Pico:80 mA, pero solo en condiciones de pulsos (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Esto permite breves períodos de mayor brillo sin daño térmico.
• Derating (Reducción por Temperatura):La corriente directa máxima debe reducirse linealmente en 0.4 mA por cada grado Celsius que la temperatura ambiente supere los 25°C. Esto es crucial para la gestión térmica en entornos de alta temperatura.
• Voltaje Inverso (VR):5 V. Aplicar un voltaje inverso superior a este puede causar una falla inmediata y catastrófica de la unión del LED.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-55°C a +85°C. El dispositivo está clasificado para operar y almacenarse dentro de este amplio rango de temperatura industrial.
• Tolerancia a la Temperatura de Soldadura:El LED puede soportar soldadura por ola o por reflujo infrarrojo a 260°C durante hasta 5 segundos, y soldadura por fase de vapor a 215°C durante hasta 3 minutos. Esto define su compatibilidad con los procesos comunes de ensamblaje de PCB.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a Ta=25°C y una corriente de prueba estándar (IF) de 2mA, salvo que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 1.80 mcd hasta un máximo de 11.2 mcd. El valor real para una unidad específica depende de su código de bin asignado (ver Sección 3). La intensidad se mide con un filtro que aproxima la curva de respuesta fotópica (del ojo humano).
• Ángulo de Visión (2θ1/2):130 grados. Este es un ángulo de visión muy amplio, lo que significa que la luz emitida se dispersa sobre un área amplia en lugar de ser un haz estrecho. El ángulo se define como el punto donde la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor directamente en el eje (0 grados).
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λP):574 nm. Esta es la longitud de onda específica a la que el LED emite la mayor potencia óptica.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Varía de 564.5 nm a 573.5 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que define el color (verde, en este caso). Se deriva de la salida espectral completa y del diagrama de cromaticidad CIE. Los bins específicos se definen dentro de este rango.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):15 nm. Esto indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida. Un valor más pequeño indicaría una fuente más monocromática (color puro).
• Voltaje Directo (VF):Varía de 1.60 V a 2.20 V a IF=2mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando conduce corriente. Es un parámetro crítico para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa (IR):Máximo 10 μA a VR=5V. Esta es la pequeña corriente de fuga que fluye cuando el LED está polarizado inversamente dentro de su límite máximo.
• Capacitancia (C):40 pF medido a un sesgo de 0V y 1 MHz. Esta capacitancia parásita puede ser relevante en aplicaciones de conmutación de alta frecuencia.
• Umbral de Descarga Electroestática (ESD) (Modelo Cuerpo Humano, HBM):1000 V. Esto indica un nivel moderado de sensibilidad a ESD. Son obligatorios los procedimientos de manejo ESD adecuados para prevenir daños latentes o inmediatos.

3. Explicación del Sistema de Bineado

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

3.1 Bineado por Intensidad Luminosa

Las unidades se categorizan en cuatro bins (G, H, J, K) según su intensidad luminosa medida a 2mA. Cada bin tiene un valor mínimo y máximo, con una tolerancia de +/-15% en cada bin de intensidad.

• Bin G:1.80 - 2.80 mcd
• Bin H:2.80 - 4.50 mcd
• Bin J:4.50 - 7.10 mcd
• Bin K:7.10 - 11.20 mcd

3.2 Bineado por Longitud de Onda Dominante

Las unidades también se clasifican en tres grupos (B, C, D) según su longitud de onda dominante, que define el tono preciso de verde. La tolerancia para cada bin es de +/- 1 nm.

• Bin B:564.5 - 567.5 nm
• Bin C:567.5 - 570.5 nm
• Bin D:570.5 - 573.5 nm

El número de pieza completo (ej., LTST-C193KGKT-2A) incorpora estos códigos de bin, permitiendo una selección precisa. La "K" indica el bin de intensidad y la letra siguiente (implícita en el ejemplo de la hoja técnica) indicaría el bin de longitud de onda.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien en la hoja técnica se hace referencia a curvas gráficas específicas (Fig.1, Fig.6), su comportamiento típico puede describirse en base a la tecnología.

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

Un LED de AlInGaP exhibe una curva I-V característica con un voltaje directo (VF) en el rango de 1.6-2.2V a baja corriente (2mA). A medida que la corriente directa aumenta, el VF aumenta logarítmicamente. Esta relación no lineal es la razón por la que los LEDs deben ser alimentados por una fuente de corriente o con una resistencia limitadora de corriente en serie, no por una fuente de voltaje constante.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La salida de luz (intensidad luminosa) es aproximadamente proporcional a la corriente directa en un rango operativo significativo. Sin embargo, a corrientes muy altas, la eficiencia cae debido al aumento de la generación de calor (efecto de caída). La corriente continua nominal de 30mA define un punto de operación seguro para mantener la eficiencia y la longevidad.

4.3 Características de Temperatura

El voltaje directo (VF) de un LED tiene un coeficiente de temperatura negativo, lo que significa que disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Por el contrario, la intensidad luminosa y la longitud de onda dominante también cambian con la temperatura; típicamente, la intensidad disminuye y la longitud de onda puede aumentar ligeramente (corrimiento al rojo) al aumentar la temperatura. La especificación de derating (0.4 mA/°C) es un resultado directo de la necesidad de gestionar estos efectos térmicos.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED tiene un factor de forma de encapsulado en chip estándar EIA. Las dimensiones clave incluyen una longitud de 1.6mm, un ancho de 0.8mm y la altura crítica de 0.35mm. Todas las tolerancias dimensionales son típicamente ±0.10mm a menos que se especifique lo contrario. El encapsulado cuenta con una lente transparente al agua, que no altera el color del chip de AlInGaP subyacente, permitiendo que la luz verde nativa pase a través.

5.2 Identificación de Polaridad y Diseño de Pads

La hoja técnica incluye un diseño sugerido de pads de soldadura (patrón de soldadura) para el diseño de PCB. Adherirse a este patrón es esencial para lograr uniones de soldadura fiables y una alineación adecuada durante el reflujo. El LED en sí tiene marcas de ánodo y cátodo (típicamente una muesca, bisel o punto cerca del cátodo). Se debe observar la polaridad correcta durante el ensamblaje, ya que una conexión inversa impedirá el funcionamiento y puede dañar el dispositivo si se excede la clasificación de voltaje inverso.

5.3 Empaquetado en Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora embutida de 8mm de ancho enrollada en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Cada carrete contiene 5000 piezas. El empaquetado cumple con los estándares ANSI/EIA 481-1-A-1994, garantizando compatibilidad con alimentadores automáticos. La cinta tiene un sello de cubierta para proteger los componentes de la contaminación. Las especificaciones permiten un máximo de dos componentes faltantes consecutivos y una cantidad mínima de empaque de 500 piezas para carretes sobrantes.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfiles de Soldadura por Reflujo

La hoja técnica proporciona perfiles de reflujo infrarrojo (IR) sugeridos para procesos de soldadura normales (estaño-plomo) y sin plomo (SnAgCu). Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento:Un aumento gradual hasta una temperatura de remojo (ej., 120-150°C) para activar el fundente y minimizar el choque térmico.
• Temperatura Pico:No exceder 260°C. El tiempo por encima del líquido (para soldadura sin plomo, ~217°C) y el tiempo a temperatura pico deben controlarse para prevenir daños al encapsulado plástico del LED y a las uniones internas de alambre. La recomendación es un máximo de 5 segundos a 260°C.
• Tasa de Enfriamiento:Una fase de enfriamiento controlada también es importante para la fiabilidad de la unión.

6.2 Soldadura por Ola y Soldadura Manual

Para soldadura por ola, se sugiere un precalentamiento de hasta 100°C durante un máximo de 60 segundos, con la ola de soldadura a un máximo de 260°C durante hasta 10 segundos. Para reparación manual con cautín, la temperatura de la punta no debe exceder los 300°C, y el tiempo de contacto debe limitarse a 3 segundos por unión, una sola vez, para evitar una transferencia de calor excesiva.

6.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, solo deben usarse disolventes a base de alcohol especificados como alcohol etílico o isopropílico. El LED debe sumergirse a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Los limpiadores químicos no especificados pueden dañar la lente de epoxi o el material del encapsulado.

6.4 Almacenamiento y Manipulación

Los LEDs deben almacenarse en un ambiente 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 soldarse por reflujo dentro de las 672 horas (28 días) para evitar la absorción de humedad, que puede causar "efecto palomita de maíz" durante el reflujo. Para un almacenamiento más prolongado fuera de la bolsa original, deben mantenerse en un recipiente sellado con desecante o en un ambiente de nitrógeno. Si se almacenan durante más de 672 horas, se requiere un horneado a 60°C durante al menos 24 horas antes del ensamblaje para eliminar la humedad.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED verde brillante y ultradelgado es ideal para:

• Indicadores de Estado:Indicadores de encendido, conectividad o modo en electrónica de consumo (teléfonos inteligentes, tabletas, portátiles, dispositivos ponibles).
• Retroiluminación:Iluminación lateral para paneles de visualización muy delgados o iluminación de teclados.
• Iluminación Interior Automotriz:Indicadores del tablero, retroiluminación de interruptores (donde el espacio es limitado).
• Paneles de Control Industrial:Indicadores de estado y falla en unidades de control e interfaces hombre-máquina (HMI).

7.2 Consideraciones de Diseño

• Alimentación por Corriente:Los LEDs son dispositivos alimentados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme al usar múltiples LEDs en paralelo, se debe usar una resistencia limitadora de corriente separada en serie con cada LED (Modelo de Circuito A). No se recomienda conectar LEDs directamente en paralelo (Modelo de Circuito B) debido a las variaciones en su voltaje directo (VF), lo que causará un reparto desigual de corriente y, por lo tanto, un brillo desigual.
• Gestión Térmica:Incluso con su baja potencia, un diseño adecuado del PCB para disipar el calor es importante, especialmente cuando se opera cerca de los límites máximos o en altas temperaturas ambientales. Siga la curva de derating de corriente.
• Protección contra ESD:Implemente medidas de protección ESD en el circuito si el LED está en una ubicación expuesta (ej., un indicador en el panel frontal). Siempre siga procedimientos de manejo seguros contra ESD durante el ensamblaje: use pulseras con conexión a tierra, tapetes antiestáticos y equipo correctamente conectado a tierra.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Los principales factores diferenciadores del LTST-C193KGKT-2A son sualtura de 0.35mmy sutecnología AlInGaP. En comparación con tecnologías más antiguas como los LEDs verdes estándar de GaP (Fosfuro de Galio), el AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en una salida más brillante para la misma corriente de alimentación. El perfil ultradelgado es una ventaja clave sobre muchos LEDs en chip estándar (que a menudo miden 0.6mm o más de altura), permitiendo el diseño en dispositivos delgados de próxima generación. Su compatibilidad con procesos de reflujo sin plomo y de alta temperatura también lo hace adecuado para líneas de fabricación modernas y compatibles con RoHS.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Puedo alimentar este LED directamente desde una fuente lógica de 3.3V o 5V?

R: No. Debe usar una resistencia en serie para limitar la corriente. Por ejemplo, con una fuente de 3.3V y un VF típico de 1.9V a 2mA, el valor de resistencia requerido es R = (3.3V - 1.9V) / 0.002A = 700 Ohmios. Siempre calcule basándose en el VF máximo para asegurar que la corriente no exceda el valor deseado.

P2: ¿Por qué hay un rango tan amplio en la intensidad luminosa (1.8 a 11.2 mcd)?

R: Esta es la dispersión total de la producción. El sistema de bineado (G, H, J, K) le permite seleccionar un rango de brillo específico y más estrecho para su aplicación, garantizando consistencia en todas las unidades de su producto.

P3: ¿Es este LED adecuado para uso exterior?

R: El rango de temperatura de operación (-55°C a +85°C) soporta muchos entornos exteriores. Sin embargo, el encapsulado plástico puede ser susceptible a la degradación por UV y a la entrada de humedad durante períodos muy largos. Para aplicaciones exteriores severas, deben considerarse LEDs con encapsulados específicamente calificados para exteriores.

P4: ¿Qué sucede si excedo los 5V de voltaje inverso?

R: Es probable que la unión del LED experimente una ruptura por avalancha, causando una falla inmediata y permanente (circuito abierto o cortocircuito). Asegúrese siempre de que el diseño del circuito evite una polarización inversa más allá de esta clasificación.

10. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un indicador de estado para un módulo sensor IoT alimentado por batería. El indicador debe ser muy pequeño, de bajo consumo y claramente visible. Se elige un LED verde para el estado "activo/normal".

Implementación:

1. Selección del Componente:Se elige el LTST-C193KGKT-2A por su altura de 0.35mm y buen brillo a baja corriente.

2. Diseño del Circuito:El módulo utiliza una batería de moneda de 3.0V. Para conservar energía, se selecciona una corriente de alimentación de 2mA. Usando el VF máximo de 2.20V para un diseño conservador: R = (3.0V - 2.20V) / 0.002A = 400 Ohmios. Se usa una resistencia estándar de 390 Ohmios.

3. Diseño del PCB:Se utilizan las dimensiones sugeridas de los pads de soldadura de la hoja técnica. El LED se coloca cerca del borde de la placa para mayor visibilidad. Se evita un área de tierra grande debajo del LED para prevenir problemas de migración de soldadura durante el reflujo.

4. Resultado:El indicador proporciona un brillo adecuado con un consumo de energía mínimo (aprox. 6mW en total para el LED y la resistencia), y el encapsulado ultradelgado cabe dentro de la carcasa delgada del dispositivo.

11. Introducción al Principio de Funcionamiento

La emisión de luz en un LED de AlInGaP se basa en la electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. 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 (el pozo cuántico). Cuando un electrón se recombina con un hueco, se libera energía en forma de fotón. La longitud de onda específica (color) de este fotón está determinada por la energía de la banda prohibida de la composición de aleación de AlInGaP utilizada en la región activa. Una banda prohibida más ancha produce luz de longitud de onda más corta (más azul); la aleación específica para este LED está diseñada para producir luz verde con un pico alrededor de 574 nm. La lente de epoxi transparente al agua encapsula el chip, proporciona protección mecánica y ayuda a dar forma a la salida de luz en el amplio ángulo de visión de 130 grados.

12. Tendencias de Desarrollo

La tendencia en los LEDs en chip para electrónica de consumo e industrial continúa hacia:

1. Mayor Eficiencia (lm/W):Las mejoras continuas en ciencia de materiales en las tecnologías AlInGaP e InGaN (para azul/blanco) impulsan una mayor salida de luz por unidad de entrada eléctrica, reduciendo el consumo de energía y la generación de calor.

2. Miniaturización:La búsqueda de dispositivos más delgados y pequeños exige LEDs con huellas cada vez más reducidas (dimensiones XY) y, críticamente, alturas (dimensión Z). La altura de 0.35mm de este LED representa esta tendencia.

3. Mejor Consistencia de Color y Bineado:Tolerancias de bineado más estrictas para longitud de onda e intensidad se están convirtiendo en estándar, permitiendo una apariencia visual más uniforme en aplicaciones que usan múltiples LEDs.

4. Fiabilidad Mejorada:Mejoras en los materiales del encapsulado (epoxi, silicona) para soportar perfiles de reflujo de mayor temperatura (para ensamblaje sin plomo) y condiciones ambientales más severas.

5. Integración:Si bien los LEDs discretos siguen siendo vitales, existe una tendencia paralela hacia módulos LED integrados con controladores incorporados, controladores y múltiples colores en un solo encapsulado para aplicaciones de iluminación inteligente.