Hoja Técnica del LED SMD LTST-C194KRKT - Dimensiones 1.6x0.8x0.3mm - Voltaje 2.4V - Potencia 75mW - Color Rojo - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-C194KRKT es un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) perteneciente a la categoría de LED chip. Su característica principal definitoria es un perfil excepcionalmente bajo, con una altura de solo 0.30 milímetros. Esto lo hace adecuado para aplicaciones donde las limitaciones de espacio, particularmente en el eje Z, son críticas. El dispositivo utiliza un material semiconductor de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para producir luz roja, encapsulado en un paquete con lente transparente. Está diseñado para ser compatible con los procesos modernos de ensamblaje electrónico de alto volumen.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de este LED derivan de su factor de forma y su compatibilidad de proceso. El diseño extra delgado permite su integración en productos electrónicos de consumo delgados como dispositivos móviles, pantallas ultradelgadas y tecnología ponible. Su empaquetado en cinta de 8 mm enrollada en carretes de 7 pulgadas se alinea con los estándares de equipos automáticos de pick-and-place, facilitando un ensamblaje eficiente. Además, su compatibilidad con los procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) permite montarlo junto con otros componentes SMD en un solo ciclo de reflujo, que es el estándar de la industria para el ensamblaje de PCB. El dispositivo también se especifica como un producto ecológico compatible con RoHS, cumpliendo con las regulaciones ambientales. El mercado objetivo incluye fabricantes de electrónica de consumo, indicadores, retroiluminación para teclados o iconos, y cualquier aplicación que requiera un indicador rojo confiable y de bajo perfil.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los principales parámetros eléctricos, ópticos y térmicos especificados para el LED LTST-C194KRKT.

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 están destinados para la operación normal.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el paquete del LED puede disipar como calor bajo cualquier condición. Exceder este valor puede provocar sobrecalentamiento y una degradación acelerada de la unión semiconductor.
• Corriente Directa Continua (IF):30 mA. La corriente directa continua máxima que se puede aplicar. La condición de operación típica para probar los parámetros ópticos es de 20 mA, proporcionando un margen de seguridad de 10 mA.
• Corriente Directa de Pico:80 mA. Esto solo es permisible bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso de 0.1ms). El pulsado permite un brillo instantáneo más alto sin exceder el límite de disipación de potencia promedio.
• Voltaje Inverso (VR):5 V. Los LED no están diseñados para soportar altos voltajes inversos. Exceder los 5V en polarización inversa puede causar una ruptura de la unión PN.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:-30°C a +85°C / -40°C a +85°C. Estos rangos definen las condiciones ambientales para una operación confiable y un almacenamiento sin operar, respectivamente.

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas a Ta=25°C e IF=20mA, estos parámetros definen el rendimiento del dispositivo bajo condiciones de prueba estándar.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 11.2 mcd hasta un máximo de 180.0 mcd. El amplio rango se gestiona mediante un sistema de clasificación (detallado en la Sección 3). La intensidad se mide utilizando un sensor filtrado para coincidir con la curva de respuesta fotópica (ojo humano) (CIE).
• Ángulo de Visión (2θ1/2):130 grados. Este es un ángulo de visión muy amplio, típico de un LED chip con lente transparente. El ángulo se define como el punto donde la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor en el eje (0°).
• Longitud de Onda de Pico (λP):639 nm. Esta es la longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida es más alta. Es una medición física de la luz emitida.
• Longitud de Onda Dominante (λd):631 nm. Este es un valor calculado derivado del diagrama de cromaticidad CIE y representa el color percibido de la luz. La diferencia entre la longitud de onda de pico y la dominante se debe a la forma del espectro de emisión.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):20 nm. Esto indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida. Un valor de 20 nm es típico para un LED rojo AlInGaP, resultando en un color rojo saturado.
• Voltaje Directo (VF):2.4 V (típico). Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando se alimenta con 20 mA. Es un parámetro crítico para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa (IR):10 μA (máx.). La pequeña corriente de fuga cuando se aplican 5V en polarización inversa.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican en rangos de rendimiento. El LTST-C194KRKT utiliza un sistema de clasificación para la intensidad luminosa.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los códigos de clasificación (L, M, N, P, Q, R) categorizan los LED según su intensidad luminosa medida a 20 mA. Cada rango tiene un valor mínimo y máximo, y se aplica una tolerancia de +/-15% dentro de cada uno. Por ejemplo, el Rango 'L' cubre de 11.2 a 18.0 mcd, mientras que el Rango 'R' cubre de 112.0 a 180.0 mcd. Esto permite a los diseñadores seleccionar un rango que cumpla con sus requisitos específicos de brillo, asegurando consistencia visual dentro de un ensamblaje. La hoja de datos no indica clasificación para la longitud de onda dominante o el voltaje directo para este número de parte específico, lo que sugiere que estos parámetros están estrictamente controlados durante la fabricación.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien el extracto del PDF menciona curvas típicas, los gráficos específicos (por ejemplo, curva IV, temperatura vs. intensidad, distribución espectral) no están incluidos en el texto. Basándonos en el comportamiento estándar de los LED y los parámetros dados, podemos inferir la forma general de estas curvas.

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

La característica I-V de un LED es exponencial. Para el LTST-C194KRKT, con un VF típico de 2.4V a 20mA, la curva mostrará una corriente muy baja por debajo de aproximadamente 1.8V (el voltaje de encendido). Luego, la corriente aumentará bruscamente con un pequeño incremento en el voltaje. Esta relación no lineal es la razón por la cual los LED deben ser alimentados por una fuente de corriente o mediante una resistencia limitadora, no por una fuente de voltaje constante.

4.2 Características de Temperatura

El rendimiento del LED depende de la temperatura. Típicamente, el voltaje directo (VF) tiene un coeficiente de temperatura negativo, disminuyendo aproximadamente 2 mV/°C. La intensidad luminosa (Iv) también disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. La temperatura de operación especificada hasta 85°C ambiente significa que el diseñador debe considerar la gestión térmica, especialmente si opera en o cerca de la corriente continua máxima, para mantener el rendimiento y la longevidad.

4.3 Distribución Espectral

El espectro de emisión para un LED rojo AlInGaP es una curva en forma de campana centrada alrededor de la longitud de onda de pico de 639 nm, con un ancho medio de 20 nm. Esto resulta en un color rojo puro y saturado. La longitud de onda dominante (631 nm) será ligeramente más corta que la de pico debido a la forma de la curva de sensibilidad del ojo CIE, que pondera diferentes longitudes de onda de manera distinta.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete y Polaridad

El LED se ajusta a un contorno de paquete estándar EIA. La dimensión clave es la altura de 0.30 mm. Las dimensiones de la huella (largo y ancho) son típicas para un LED chip. La polaridad se indica en el propio dispositivo (típicamente una marca de cátodo, como una línea verde, una muesca o una almohadilla de diferente tamaño en la parte inferior). El diseño del PCB debe coincidir con esta polaridad para garantizar la orientación correcta durante el ensamblaje automático y la operación.

5.2 Diseño Recomendado de Almohadillas de Soldadura

La hoja de datos incluye un patrón de tierra sugerido (dimensiones de las almohadillas de soldadura) para el diseño de PCB. Adherirse a este patrón es crucial para lograr uniones de soldadura confiables durante el reflujo. Asegura una humectación, alineación y resistencia mecánica adecuadas. La nota recomienda un grosor máximo de plantilla de 0.10mm para la aplicación de pasta de soldadura, lo que controla el volumen de pasta depositada y evita puentes de soldadura.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo Infrarrojo

El dispositivo es totalmente compatible con procesos de reflujo IR sin plomo (Pb-free). Se proporciona un perfil sugerido, que típicamente sigue una curva de reflujo estándar JEDEC. Los parámetros clave incluyen: una zona de precalentamiento (150-200°C), una rampa controlada hasta una temperatura máxima que no exceda los 260°C, y un tiempo por encima del líquido (TAL) para asegurar la formación adecuada de la unión de soldadura. La especificación crítica es que el cuerpo del LED no debe estar expuesto a 260°C por más de 10 segundos. Este perfil debe caracterizarse para el PCB específico, horno y otros componentes utilizados en el ensamblaje.

6.2 Condiciones de Almacenamiento y Manipulación

Los LED son dispositivos sensibles a la humedad (MSD). Cuando están sellados en su bolsa original a prueba de humedad con desecante, tienen una vida útil de un año cuando se almacenan a ≤30°C y ≤90% HR. Una vez abierta la bolsa, el tiempo de exposición a las condiciones ambientales de fábrica (≤30°C, ≤60% HR) está limitado a 672 horas (28 días) antes de que deban soldarse. Si se excede este tiempo, se requiere un horneado a 60°C durante al menos 20 horas para eliminar la humedad absorbida y prevenir el \"efecto palomita\" (agrietamiento del paquete) durante el reflujo.

6.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, solo deben usarse los disolventes especificados. La hoja de datos recomienda la inmersión en alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Los productos químicos agresivos o no especificados pueden dañar la lente de plástico o el paquete.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora con relieve con una cinta de cubierta, enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete contiene 5000 piezas. Las dimensiones de la cinta y el espaciado de los bolsillos se ajustan a los estándares ANSI/EIA 481-1-A-1994, asegurando compatibilidad con alimentadores automáticos estándar. La especificación permite un máximo de dos bolsillos vacíos consecutivos en un carrete.

8. Recomendaciones de Diseño de Aplicación

8.1 Diseño del Circuito de Alimentación

Un LED es un dispositivo controlado por corriente. El método más confiable para alimentar múltiples LED es usar una resistencia limitadora de corriente separada en serie con cada LED (Circuito A en la hoja de datos). Esto compensa la variación natural en el voltaje directo (VF) de un LED a otro. No se recomienda conectar múltiples LED directamente en paralelo con una sola resistencia compartida (Circuito B), ya que el LED con el VF más bajo consumirá más corriente, lo que lleva a un brillo desigual y un posible estrés excesivo.

8.2 Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

Aunque no se detalla en el extracto, los LED AlInGaP son generalmente sensibles a las descargas electrostáticas. Deben observarse las precauciones estándar de manipulación ESD durante el ensamblaje: usar estaciones de trabajo conectadas a tierra, pulseras antiestáticas y contenedores conductores.

8.3 Alcance y Limitaciones de la Aplicación

El LED está diseñado para equipos electrónicos de propósito general. Para aplicaciones que requieren una confiabilidad excepcional donde una falla podría poner en riesgo la seguridad (por ejemplo, aviación, dispositivos médicos, controles de transporte), sería necesaria una calificación de componentes más rigurosa y una consulta específica para la aplicación. Las especificaciones del dispositivo están validadas para entornos comerciales estándar.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La diferenciación principal del LTST-C194KRKT es su perfil ultra bajo de 0.3mm. En comparación con los LED SMD estándar (por ejemplo, paquetes 0603 o 0402 que a menudo tienen 0.6-0.8mm de altura), este dispositivo permite diseños de productos más delgados. El uso de la tecnología AlInGaP proporciona una mayor eficiencia y una mejor estabilidad térmica para la luz roja en comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP. La lente transparente, combinada con el amplio ángulo de visión de 130 grados, ofrece un patrón de iluminación amplio y uniforme, adecuado para aplicaciones de indicador y retroiluminación donde la visibilidad desde múltiples ángulos es importante.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

R: No. Debes usar una resistencia limitadora de corriente en serie. Para una fuente de 3.3V y una corriente objetivo de 20mA, el valor de la resistencia sería R = (3.3V - 2.4V) / 0.02A = 45 Ohmios. Una resistencia estándar de 47 Ohmios sería adecuada.

P: ¿Por qué hay un rango tan amplio en la intensidad luminosa (11.2 a 180 mcd)?

R: Esta es la dispersión total de la producción. A través del sistema de clasificación (de L a R), puedes comprar LED de un rango de intensidad específico y más estrecho para garantizar la consistencia en tu aplicación.

P: ¿Es la corriente continua de 30mA un punto de operación recomendado?

R: No. La condición de prueba típica es de 20mA. La clasificación de 30mA es el máximo absoluto. Para una operación confiable a largo plazo, es aconsejable reducir la especificación y operar por debajo de este máximo, por ejemplo, a 20mA.

P: ¿Cómo interpreto el color de lente \"Transparente\"?

R: Una lente transparente permite ver el color real del chip del LED cuando está apagado y proporciona el ángulo de visión más amplio posible para la luz emitida cuando está encendido. Es diferente de una lente difusa o coloreada.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un indicador de estado para un estuche delgado de auriculares Bluetooth.La altura interna del estuche es extremadamente limitada. Un LED estándar sería demasiado alto. El LTST-C194KRKT, con su altura de 0.3mm, puede montarse en el PCB interno. Un LED de los rangos M o N (18-45 mcd) proporcionaría un brillo adecuado para un indicador de carga/completo visible a través de una pequeña ventana. El diseñador implementaría un circuito de alimentación con una resistencia en serie conectada al pin GPIO del microcontrolador. El patrón de tierra del PCB seguiría la recomendación de la hoja de datos, y la casa de ensamblaje usaría las pautas del perfil de reflujo IR proporcionado. Los LED se pedirían en carretes de 7\" para ensamblaje automático, y la fábrica cumpliría con la vida útil de 672 horas después de abrir la bolsa para garantizar la calidad de la soldadura.

12. Introducción al Principio Tecnológico

El LTST-C194KRKT se basa en la tecnología semiconductor AlInGaP. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión PN, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa. Su recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de las capas de Aluminio, Indio, Galio y Fosfuro en el cristal semiconductor determina la energía del bandgap, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, rojo a ~631-639 nm. La lente de epoxi transparente sirve para proteger el dado semiconductor, dar forma al haz de salida de luz (ángulo de visión de 130 grados) y proporcionar estabilidad mecánica para los alambres de conexión que unen el dado a los terminales del paquete.

13. Tendencias y Desarrollos de la Industria

La tendencia en los LED indicadores y de pequeña señal continúa hacia la miniaturización y una mayor eficiencia. La altura de 0.3mm de este dispositivo representa un esfuerzo continuo para reducir el perfil de los componentes para productos finales cada vez más delgados. Además, existe un impulso continuo para una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por unidad de entrada eléctrica) en todos los colores, impulsado por las demandas de eficiencia energética. La estandarización del empaquetado (como el estándar EIA y las especificaciones de cinta y carrete utilizadas aquí) y la compatibilidad de procesos (reflujo IR) también son tendencias clave, permitiendo que los LED sean tratados como componentes SMD estándar en líneas de ensamblaje de alta velocidad. El cambio hacia materiales sin plomo y compatibles con RoHS, como se ve en este producto, es ahora un requisito universal de la industria.