Hoja de Datos del LED SMD LTST-C193TGKT - Dimensiones 3.2x1.6x0.4mm - Voltaje 2.8-3.6V - Color Verde - Potencia 76mW - Documentación Técnica en Inglés

1. Descripción General del Producto

El LTST-C193TGKT es un LED de chip de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones electrónicas modernas con limitaciones de espacio. Pertenece a una familia de LED extrafinos, con un perfil notablemente bajo de solo 0.4 mm de altura. Esto lo convierte en una opción ideal para indicadores de retroiluminación, luces de estado e iluminación decorativa en dispositivos electrónicos de consumo delgados, interiores automotrices y dispositivos portátiles donde el espacio vertical es limitado.

El LED emite una luz verde utilizando un material semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio), conocido por su alta eficiencia y brillo. El encapsulado presenta una lente completamente transparente, que no difunde la luz, lo que resulta en una salida luminosa más enfocada e intensa desde el propio chip. Cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), clasificándolo como un producto ecológico.

2. Interpretación Objetiva Profunda de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

Los parámetros ópticos clave se miden a una temperatura ambiente estándar (Ta) de 25°C y una corriente directa (IF) de 20mA, que es la corriente de operación continua recomendada.

• Intensidad Luminosa (Iv): Oscila entre un mínimo de 112.0 milicandelas (mcd) y un máximo de 450.0 mcd. El valor típico se encuentra dentro de este rango. La intensidad se mide utilizando un sensor filtrado para igualar la respuesta fotópica del ojo humano (curva CIE).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2): Este LED tiene un ángulo de visión muy amplio de 130 grados. El ángulo θ_1/2 se define como el ángulo fuera del eje en el que la intensidad luminosa desciende a la mitad de su valor medido en el eje central (0°).
• Longitud de Onda Pico (λ_P): La longitud de onda a la que la potencia óptica emitida es máxima, típicamente 525 nm para este dispositivo.
• Longitud de onda dominante (λ_d): Una medida de color más relevante desde el punto de vista perceptivo, derivada del diagrama de cromaticidad CIE. Especifica la longitud de onda única que mejor representa el color percibido. Para el LTST-C193TGKT, varía entre 520.0 nm y 535.0 nm.
• Ancho de media línea espectral (Δλ): Mide la pureza espectral de la fuente de luz. Es el ancho del espectro de emisión a la mitad de su potencia máxima. Un valor de 35 nm es típico para este LED verde de InGaN.

2.2 Características Eléctricas

• Forward Voltage (V_F): Cuando se polariza con 20mA, la caída de tensión entre el ánodo y el cátodo del LED varía desde 2.80V (Mín.) hasta 3.60V (Máx.). Este parámetro es crítico para el diseño del circuito de excitación y los cálculos de disipación de potencia.
• Corriente Inversa (I_R): Con una polarización inversa aplicada de 5V, la corriente de fuga es un máximo de 10 µA. Es crucial tener en cuenta que este LED no está diseñado para funcionar bajo tensión inversa; esta condición de prueba es solo para caracterización.

2.3 Especificaciones Absolutas Máximas y Características Térmicas

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No están destinados para el funcionamiento normal.

• Disipación de Potencia (P_d): La potencia máxima admisible que el encapsulado puede disipar es de 76 mW a una temperatura ambiente de 25°C.
• Corriente Directa: La corriente continua directa máxima continua es de 20 mA. Una corriente directa de pico más alta de 100 mA solo es permisible en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo de 1/10, ancho de pulso de 0.1 ms).
• Rangos de Temperatura: El dispositivo puede operar en temperaturas ambientales de -20°C a +80°C. Para almacenamiento, el rango es más amplio: -30°C a +100°C.
• Límite Térmico de Soldadura: El LED puede soportar soldadura por reflujo infrarrojo con una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos, lo que se ajusta a los procesos de ensamblaje comunes sin plomo (Pb-free).

3. Explicación del Sistema de Binning

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican en bins de rendimiento según parámetros clave. El LTST-C193TGKT utiliza un sistema de binning tridimensional.

3.1 Binning por Voltaje Directo

Las unidades se clasifican por su voltaje directo (V_F) a 20mA en cuatro rangos (D7 a D10), cada uno con un intervalo de 0.2V y una tolerancia de ±0.1V. Esto permite a los diseñadores seleccionar LED con un emparejamiento de voltaje más estrecho para aplicaciones que requieren una distribución uniforme de corriente en configuraciones en paralelo.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LEDs se clasifican por brillo en tres categorías (R, S, T) con una tolerancia de ±15% en el rango de cada clasificación. La clasificación 'T' representa el grupo de mayor intensidad (280-450 mcd). Esta clasificación es esencial para aplicaciones que requieren niveles de brillo consistentes en múltiples indicadores.

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El color (tono) se controla agrupando la longitud de onda dominante en tres categorías (AP, AQ, AR), cada una abarcando 5 nm con una tolerancia de ±1 nm. Esto garantiza una apariencia de color verde uniforme en todas las unidades de un lote de producción.

4. Análisis de la Curva de Rendimiento

Aunque en la hoja de datos se hacen referencias a curvas gráficas específicas, sus implicaciones son estándar para la tecnología LED.

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

La relación es exponencial, típica de un diodo. Un pequeño aumento en el voltaje más allá del umbral de encendido provoca un gran aumento en la corriente. Por lo tanto, los LED deben ser alimentados por una fuente limitada de corriente, no por una fuente de voltaje constante, para evitar la fuga térmica y su destrucción.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La salida de luz es aproximadamente proporcional a la corriente directa hasta el máximo nominal. Operar por encima de 20mA puede aumentar el brillo, pero reducirá la vida útil y la fiabilidad debido al aumento de la temperatura de la unión.

4.3 Dependencia de la Temperatura

El rendimiento del LED es sensible a la temperatura. A medida que aumenta la temperatura de la unión:

• Forward Voltage (V_F): Disminuye ligeramente.
• Intensidad Luminosa (Iv): Disminuye. La eficiencia cae a medida que aumenta la temperatura.
• Longitud de onda dominante (λ_d): Puede desplazarse ligeramente, lo que podría provocar un cambio de color sutil.

Una gestión térmica adecuada en el PCB (por ejemplo, mediante almohadillas de alivio térmico) es crucial para mantener el rendimiento y la longevidad.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED cumple con la huella estándar de paquete LED tipo chip de la EIA. Las dimensiones clave incluyen un tamaño de cuerpo de aproximadamente 3.2mm x 1.6mm, siendo la característica definitoria su altura ultra baja de 0.4mm. Se proporcionan planos dimensionales detallados con tolerancias de ±0.10mm para el diseño del PCB.

5.2 Disposición de Pads e Identificación de Polaridad

La hoja de datos incluye las dimensiones sugeridas para las almohadillas de soldadura a fin de garantizar una soldadura confiable y una alineación adecuada. El LED está polarizado. Los terminales del ánodo (+) y del cátodo (-) suelen estar marcados en el encapsulado o indicados en el diagrama de huella. La orientación correcta es esencial para el funcionamiento del circuito.

5.3 Embalaje en Cinta y Carrete

El producto se suministra en cinta portadora estándar de la industria de 8 mm montada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete contiene 5000 unidades. El embalaje cumple con las especificaciones ANSI/EIA 481-1-A-1994, lo que garantiza la compatibilidad con equipos automáticos de pick-and-place, aspecto crítico para la fabricación en grandes volúmenes.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de reflujo infrarrojo (IR) sugerido para procesos sin plomo. Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento: 150°C a 200°C durante un máximo de 120 segundos para calentar gradualmente la placa y los componentes, minimizando el choque térmico.
• Temperatura Máxima: Máximo de 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquidus: El tiempo que la soldadura permanece fundida debe ser controlado.
• Límite Crítico: La temperatura del cuerpo del componente no debe exceder los 260°C durante más de 10 segundos.

El perfil se basa en los estándares JEDEC, garantizando la fiabilidad.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, utilice un soldador con control de temperatura ajustado a un máximo de 300°C. El tiempo de soldadura por terminal no debe exceder los 3 segundos y debe realizarse una sola vez para evitar daños térmicos en el encapsulado plástico y en el dado semiconductor.

6.3 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, solo deben utilizarse disolventes a base de alcohol especificados, como alcohol etílico o alcohol isopropílico. El LED debe sumergirse a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Los limpiadores químicos no especificados pueden dañar el material del encapsulado.

6.4 Almacenamiento y Manipulación

• Sensibilidad a la ESD (Descarga Electroestática): Los LED son susceptibles a daños por electricidad estática. Es obligatorio tomar precauciones adecuadas contra ESD (pulseras antiestáticas, estaciones de trabajo conectadas a tierra, espuma conductora) durante su manipulación.
• Sensibilidad a la Humedad: Al ser un dispositivo de montaje superficial, tiene un nivel de sensibilidad a la humedad (implícito). Si se abre la bolsa sellada original con barrera de humedad, los LED deben utilizarse en un plazo de 672 horas (28 días) o someterse a un horneado antes del reflujo para evitar el "efecto palomita de maíz" durante la soldadura.
• Condiciones de Almacenamiento: Para el almacenamiento a largo plazo en envases abiertos, utilice un recipiente sellado con desecante o en atmósfera de nitrógeno.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Indicadores de Estado: Luces de encendido, carga de batería y actividad de red en teléfonos inteligentes, tabletas, computadoras portátiles y dispositivos portátiles.
• Retroiluminación: Iluminación para interruptores de membrana, pantallas LCD pequeñas o logotipos en productos electrónicos de consumo delgados.
• Iluminación Decorativa: Iluminación de acento en tableros de automóviles, molduras interiores o electrodomésticos.
• Indicadores de Panel: En paneles de control industrial, dispositivos médicos y equipos de comunicación donde el espacio es limitado.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Conducción de Corriente: Utilice siempre una resistencia limitadora de corriente en serie o un circuito integrado controlador de LED de corriente constante dedicado. Calcule el valor de la resistencia usando R = (V_{de alimentación} - V_F) / I_F, utilizando el V máximo_F de la hoja de datos para garantizar que la corriente no exceda los 20 mA en las peores condiciones.
• Gestión Térmica: Aunque es pequeña, la disipación de potencia (hasta 72mW a 20mA, 3.6V) genera calor. Asegúrese de que el diseño del PCB proporcione un área de cobre adecuada alrededor de las almohadillas de soldadura para actuar como disipador de calor, especialmente si se utilizan múltiples LEDs o las temperaturas ambientales son altas.
• Diseño Óptico: La lente de agua clara produce un haz estrecho e intenso. Para una iluminación más amplia o difusa, pueden ser necesarias lentes externas o guías de luz.
• Selección de Binning: Para aplicaciones que requieren uniformidad de color o brillo, especifique los códigos de bin requeridos (V_F, I_v, λ_d) al realizar el pedido.

8. Comparación Técnica y Diferenciación

El principal factor diferenciador del LTST-C193TGKT es su Perfil ultra delgado de 0.4 mmEn comparación con los LED estándar tipo chip, que suelen tener una altura de 0.6 mm o 0.8 mm, esta reducción del 33-50% en altura es significativa para los diseños modernos de dispositivos ultradelgados. Su amplio ángulo de visión de 130 grados también es una ventaja sobre los LED de ángulo más estrecho cuando la visibilidad fuera del eje es importante. La combinación de la tecnología InGaN (para emisión verde), el cumplimiento de RoHS y la compatibilidad con los procesos de reflujo estándar sin plomo lo convierten en un componente versátil y preparado para el futuro para la fabricación global de electrónica.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

9.1 ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de 3.3V sin una resistencia?

No, no se recomienda y es probable que destruya el LED. El voltaje directo varía de 2.8V a 3.6V. Si conecta una fuente de 3.3V directamente a un LED con un V_F Con una tensión de alimentación de 2.9V, la diferencia de voltaje (0.4V) provocará una corriente muy alta y no controlada, muy superior al máximo de 20mA. Para una excitación en CC simple, siempre se requiere una resistencia en serie.

9.2 ¿Por qué hay una especificación de corriente pico (100mA) superior a la de corriente continua (20mA)?

La unión semiconductor puede soportar pulsos cortos de alta corriente sin sobrecalentarse porque la constante de tiempo térmica del diminuto chip es muy corta. La especificación de 100mA con un ciclo de trabajo de 1/10 permite pulsos breves de mayor brillo (por ejemplo, en pantallas multiplexadas o para señalización) manteniendo la media potencia y temperatura dentro de límites seguros. La operación continua no debe exceder los 20mA.

9.3 ¿Qué significa "water clear" en la lente para la salida de luz?

Una lente "water clear" o no difusa significa que el encapsulante epóxico es transparente. Esto da como resultado la mayor salida de luz posible del paquete porque ninguna luz es dispersada por partículas de difusión. El patrón del haz estará más definido por la forma del chip LED y la copa reflectora, a menudo apareciendo como un punto pequeño y brillante cuando se ve de frente.

9.4 ¿Cómo interpreto los códigos de ubicación al realizar un pedido?

Para obtener resultados consistentes en su aplicación, debe especificar los códigos de clasificación (bin codes) deseados para Voltaje (V_F), Intensidad (I_v), y Longitud de Onda Dominante (λ_d). Por ejemplo, solicitar los bins D8 (3.0-3.2V), S (180-280 mcd) y AQ (525-530 nm) le proporcionará LEDs con voltaje de rango medio, brillo medio-alto y un tono específico de verde. Si no se especifica, recibirá una mezcla de la producción.

10. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un Indicador de Estado para un Altavoz Bluetooth Delgado

Un diseñador está creando un altavoz Bluetooth compacto con una carcasa de aluminio de solo 5 mm de grosor. Se necesita un LED indicador multicolor para mostrar el estado de encendido, emparejamiento y nivel de batería. El espacio detrás de la rejilla frontal es extremadamente limitado.

Solución: Se selecciona el LTST-C193TGKT (verde) junto con LED ultradelgados rojos y azules similares. Su altura de 0,4 mm les permite encajar perfectamente en el espacio interno limitado. El diseñador:

1. Coloca los LED en la PCB principal cerca de la rejilla.
2. Utiliza un pin GPIO del microcontrolador para cada color, con una resistencia en serie de 100Ω calculada para un sistema de 3,3V (suponiendo V_F de 3.6V proporciona una corriente segura de ~10mA).
3. Especifica el mismo bin de intensidad (por ejemplo, 'S') para los tres colores para garantizar un brillo equilibrado.
4. Incluye una pequeña zona de cobre bajo las almohadillas del LED en el PCB para una ligera dispersión del calor.
5. Sigue el perfil de reflujo recomendado durante el montaje para garantizar la fiabilidad.

El resultado es un indicador de estado brillante y uniforme que se integra en el diseño industrial elegante sin comprometer la integridad mecánica.

11. Introducción al Principio

Los diodos emisores de luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz mediante electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones del material tipo n se recombinan con los huecos del material tipo p en la región activa. Esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). El color específico (longitud de onda) de la luz está determinado por el intervalo de banda prohibida del material semiconductor utilizado. El LTST-C193TGKT utiliza un Nitruro de Galio e Indio (InGaN) semiconductor compuesto, que está diseñado para tener un intervalo de banda prohibida correspondiente a la luz verde (aproximadamente 520-535 nm). El encapsulante epóxico transparente protege el dado semiconductor, actúa como una lente y puede incluir fósforos (aunque no en este caso de lente transparente) para modificar la salida.

12. Tendencias de Desarrollo

La tendencia en los LED indicadores y de retroiluminación para electrónica de consumo se alinea fuertemente con las características de este componente:

• Miniaturización y Perfil Bajo: La demanda continua de dispositivos más delgados impulsa el desarrollo de LED con huellas y alturas cada vez más pequeñas, como este componente de 0.4mm.
• Mayor Eficiencia: Las mejoras en el crecimiento epitaxial y el diseño de chips producen más lúmenes por vatio, lo que permite una salida más brillante con la misma corriente o el mismo brillo con menor consumo de energía y menos calor.
• Mejor Consistencia de Color: Las técnicas avanzadas de agrupamiento y controles de proceso más estrictos permiten a los fabricantes ofrecer LEDs con tolerancias muy estrechas en longitud de onda e intensidad, cruciales para aplicaciones como pantallas a todo color e iluminación ambiental.
• Confiabilidad Mejorada para Entornos Hostiles: Aunque este LED es para aplicaciones estándar, la industria también está desarrollando versiones con índices de temperatura más altos y mayor robustez para usos automotrices e industriales.
• Integración: Las tendencias incluyen la integración de múltiples chips LED (RGB) en un solo encapsulado o la combinación de LEDs con circuitos integrados controladores o sensores.

El LTST-C193TGKT representa una solución de generación actual que aborda las necesidades clave de miniaturización y rendimiento para la electrónica convencional.