Hoja de Datos del LED SMD LTW-C191DS5 - Altura 0.55mm - Máx. 3.15V - Potencia 72mW - Color Blanco - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTW-C191DS5 es un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones electrónicas modernas con limitaciones de espacio. Su característica principal es un perfil excepcionalmente bajo, con una altura de encapsulado de solo 0,55 milímetros. Este factor de forma superdelgado lo hace ideal para integrar en electrónica de consumo fina, unidades de retroiluminación para pantallas y aplicaciones de indicador donde el espacio vertical es limitado.

Utilizando un material semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio), este LED emite luz blanca. El encapsulado cumple con los estándares de contorno EIA (Alianza de Industrias Electrónicas), garantizando compatibilidad con maquinaria automática estándar de pick-and-place y sistemas de embalaje en cinta y carrete. El producto se especifica como Producto Verde y cumple con la directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), lo que significa que se fabrica sin el uso de ciertos materiales peligrosos como plomo, mercurio y cadmio.

Las ventajas principales de este componente incluyen su huella miniaturizada, compatibilidad con procesos de ensamblaje automático de alto volumen y idoneidad para la soldadura por reflujo infrarrojo (IR), que es el método de soldadura estándar utilizado en líneas de ensamblaje de tecnología de montaje superficial (SMT).

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites y debe evitarse en un diseño confiable.

• Disipación de Potencia (Pd):72 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar como calor sin exceder su temperatura máxima de unión.
• Corriente Directa Continua (IF):20 mA. La corriente directa continua máxima que se puede aplicar.
• Corriente Directa Pico:100 mA, pero solo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0,1ms). Esto permite destellos breves de alta intensidad.
• Voltaje Inverso (VR):5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar una ruptura inmediata. La hoja de datos señala explícitamente que la operación con voltaje inverso no puede ser continua.
• Rango de Temperatura de Operación (Topr):-30°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente para el cual el dispositivo está diseñado para funcionar.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-55°C a +105°C.
• Condición de Soldadura Infrarroja:Resiste una temperatura pico de 260°C durante 10 segundos, alineándose con perfiles típicos de reflujo sin plomo.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. El diseño debe basarse en los límites mínimo y máximo, no solo en los valores típicos.

• Intensidad Luminosa (Iv):Varía desde un mínimo de 71,0 mcd hasta un valor típico de 180,0 mcd a una corriente directa (IF) de 5 mA. La intensidad se mide utilizando un sensor filtrado para coincidir con la curva de respuesta fotópica del ojo CIE.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):130 grados. Este amplio ángulo de visión indica un patrón de emisión Lambertiano o casi Lambertiano, adecuado para iluminación de área en lugar de haces enfocados.
• Coordenadas de Cromaticidad (x, y):Los valores típicos son x=0,304, y=0,301 a IF=5mA, situando el punto blanco dentro de una región específica del espacio de color CIE 1931. Se aplica una tolerancia de ±0,01 a estas coordenadas.
• Voltaje Directo (VF):Entre 2,70 V (mín.) y 3,15 V (máx.) a IF=5mA. Este rango es crítico para el diseño del circuito de accionamiento.
• Corriente Inversa (IR):Máximo de 10 µA cuando se aplica un voltaje inverso (VR) de 5V.

Precaución de Descarga Electroestática (ESD):El LED es sensible a la electricidad estática y a sobretensiones. Son obligatorios controles ESD adecuados, como estaciones de trabajo conectadas a tierra, pulseras antiestáticas y embalaje antiestático, durante su manipulación.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Debido a las variaciones inherentes en la fabricación de semiconductores, los LED se clasifican en lotes de rendimiento (bins). El LTW-C191DS5 utiliza un sistema de clasificación tridimensional:

3.1 Clasificación por Voltaje Directo (VF)

Los LED se categorizan según su caída de voltaje a 5 mA.

- Lote A: 2,70V - 2,85V

- Lote B: 2,85V - 3,00V

- Lote C: 3,00V - 3,15V

Tolerancia: ±0,1V por lote.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (Iv)

Los LED se clasifican por su salida de luz a 5 mA.

- Lote Q: 71,0 mcd - 112,0 mcd

- Lote R: 112,0 mcd - 180,0 mcd

Tolerancia: ±15% por lote.

3.3 Clasificación por Tono (Color)

Este es el lote más complejo, definiendo las coordenadas de color en el diagrama CIE 1931. Se definen seis lotes (S1 a S6) mediante cuadriláteros que especifican los límites de las coordenadas (x,y). El diagrama proporcionado mapea visualmente estos lotes. El punto de cromaticidad típico (x=0,304, y=0,301) cae dentro de la región S3/S4. La tolerancia en el tono es de ±0,01 en ambas coordenadas x e y.

Esta clasificación permite a los diseñadores seleccionar LED con propiedades eléctricas y ópticas estrictamente controladas para un rendimiento consistente en su aplicación, especialmente importante en matrices de múltiples LED donde la uniformidad de color y brillo es crítica.

4. Información Mecánica y de Embalaje

4.1 Dimensiones del Encapsulado

La hoja de datos incluye dibujos detallados con dimensiones del encapsulado del LED. Las características clave incluyen la altura máxima de 0,55mm y la huella estándar EIA para manejo automático. Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia estándar de ±0,10mm a menos que se especifique lo contrario.

4.2 Diseño Sugerido de Pads de Soldadura

Se proporciona un patrón de pistas (huella) recomendado para el PCB. Seguir este diseño es crucial para lograr uniones de soldadura confiables, prevenir el efecto "tombstoning" (levantamiento de un extremo) y garantizar una alineación adecuada durante el reflujo.

4.3 Embalaje en Cinta y Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora con relieve, sellada con cinta de cubierta y enrollada en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. La cantidad estándar por carrete es de 5.000 unidades. El embalaje cumple con los estándares ANSI/EIA 481-1-A-1994. Se proporcionan las dimensiones clave de la cinta y el carrete para la configuración del alimentador en las máquinas de ensamblaje.

5. Guías de Ensamblaje, Manipulación y Fiabilidad

5.1 Proceso de Soldadura

El componente es totalmente compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo. Se proporciona un perfil de reflujo sugerido, con parámetros clave:

- Precalentamiento:150-200°C

- Tiempo de Precalentamiento:Máx. 120 segundos

- Temperatura Pico:Máx. 260°C

- Tiempo por encima de 260°C:Máx. 10 segundos

- Número de ciclos de reflujo:Máximo dos veces.

La hoja de datos hace referencia a estándares JEDEC para el desarrollo del perfil y enfatiza que el perfil final debe caracterizarse para el diseño específico del PCB, los componentes y la pasta de soldar utilizados.

Para re-trabajo manual con cautín, la temperatura de la punta no debe exceder los 300°C, y el tiempo de contacto debe limitarse a 3 segundos, una sola vez.

5.2 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, solo deben usarse los disolventes especificados. Es aceptable sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. El uso de productos químicos no especificados puede dañar el encapsulado del LED.

5.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LED son dispositivos sensibles a la humedad. Se describen condiciones de almacenamiento estrictas:

- Bolsa Sellada:Almacenar a ≤30°C y ≤90% HR. Usar dentro de un año desde la apertura de la bolsa.

- Después de Abrir la Bolsa:Almacenar a ≤30°C y ≤60% HR. Se recomienda completar el reflujo IR dentro de las 672 horas (28 días).

- Almacenamiento Prolongado (Abierto):Almacenar en un contenedor sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno.

- Exposición >672 horas:Se requiere un secado (bake-out) a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" (agrietamiento del encapsulado durante el reflujo).

6. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

6.1 Aplicaciones Típicas

El LTW-C191DS5 está destinado a equipos electrónicos ordinarios, incluyendo:

- Indicadores de estado en electrónica de consumo (teléfonos, tabletas, routers).

- Retroiluminación para pantallas LCD, teclados o paneles en dispositivos delgados.

- Iluminación decorativa en electrodomésticos.

- Luces indicadoras de propósito general.

Limitación Importante de Aplicación:La hoja de datos establece explícitamente que este LED no está diseñado para aplicaciones donde una falla podría poner en peligro la vida o la salud (p. ej., aviación, soporte vital médico, sistemas de seguridad en transporte). Para tales aplicaciones de alta fiabilidad, se requiere consultar para un producto especializado.

6.2 Diseño del Circuito

1. Limitación de Corriente:Un LED es un dispositivo accionado por corriente. Una resistencia limitadora de corriente en serie o un circuito de accionamiento de corriente constante es esencial para evitar exceder la corriente directa continua máxima (20 mA), incluso si el voltaje de la fuente fluctúa. El diseño debe tener en cuenta el lote de voltaje directo (A, B o C).

2. Protección contra Voltaje Inverso:Dado que el voltaje inverso máximo es de solo 5V, se debe tener cuidado en el diseño del circuito para evitar exponer el LED a polarización inversa, especialmente en aplicaciones de señal AC o bipolar. Puede ser necesario un diodo de protección en paralelo (cátodo con cátodo).

3. Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja (72mW), asegurar un área de cobre adecuada en el PCB o vías térmicas bajo la almohadilla térmica del LED (si corresponde) ayuda a mantener una temperatura de unión más baja, lo cual es crítico para la estabilidad a largo plazo de la salida luminosa y la vida útil.

6.3 Diseño Óptico

El amplio ángulo de visión de 130 grados proporciona un patrón de luz amplio y difuso. Para aplicaciones que requieren un haz más dirigido, sería necesario diseñar y colocar ópticas secundarias (lentes, guías de luz) sobre el LED. El perfil superdelgado es ventajoso al integrarse en conjuntos ópticos ajustados o detrás de placas guía de luz (LGP) delgadas.

7. Comparación y Posicionamiento Técnico

El diferenciador principal del LTW-C191DS5 es su altura de 0,55mm. En comparación con los LED estándar de encapsulado 0603 o 0402, que suelen tener 0,8-1,0mm de altura, esto representa una reducción significativa en la altura Z. Esto permite productos finales más delgados. Su tecnología InGaN proporciona una fuente de luz blanca moderna y eficiente en comparación con tecnologías más antiguas. La estructura de clasificación integral ofrece mejor consistencia para aplicaciones sensibles a la calidad que los LED no clasificados o clasificados de manera amplia. Su compatibilidad con los procesos SMT estándar lo convierte en un reemplazo directo para LED más gruesos en muchos diseños, ofreciendo un camino directo hacia la miniaturización del producto.

8. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo accionar este LED a 20mA continuamente?

A: Sí, 20mA es la corriente directa continua máximacontinuaPara una longevidad óptima y teniendo en cuenta los efectos térmicos, a menudo se recomienda accionarlo a una corriente más baja (p. ej., 10-15 mA).

P: ¿Cuál es la diferencia entre los lotes de intensidad luminosa Q y R?

A: Los LED del Lote R tienen una intensidad luminosa mínima más alta (112 mcd vs. 71 mcd) a la misma corriente de prueba de 5mA. Seleccionar el Lote R garantiza una salida más brillante pero puede tener un costo ligeramente mayor.

P: ¿Por qué es tan crítica la humedad de almacenamiento después de abrir la bolsa?

A: El encapsulado del LED puede absorber humedad del aire. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada se convierte rápidamente en vapor, pudiendo causar deslaminación interna o agrietamiento del encapsulado plástico ("efecto palomita"). Las condiciones de almacenamiento especificadas y los requisitos de secado previenen este modo de fallo.

P: ¿Cómo interpreto el diagrama de clasificación por tono?

A: El diagrama CIE 1931 representa el color. Los seis cuadriláteros etiquetados (S1-S6) representan las regiones aceptables de coordenadas de color para los LED en ese lote de tono. Las coordenadas (x,y) medidas de un LED deben caer dentro del polígono de su lote asignado. Esto asegura que todos los LED etiquetados con el mismo lote de tono aparecerán del mismo color para el ojo humano bajo condiciones estándar.

9. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseñar un indicador de estado para un rastreador Bluetooth ultradelgado.

El diseño industrial del producto permite solo 0,6mm de altura interna para el conjunto del LED indicador. Un LED estándar no cabría.

Solución:Se selecciona el LTW-C191DS5, con su altura de 0,55mm. El diseñador utiliza las dimensiones del encapsulado para crear un recorte en el PCB, permitiendo que el LED quede al ras con la placa, ahorrando décimas de milímetro cruciales. Se utiliza un circuito integrado de accionamiento de corriente constante configurado a 5mA para garantizar un brillo consistente independientemente de la caída de voltaje de la batería. En la lista de materiales se especifican LED del Lote R y del Lote de Tono S3 para garantizar una luz blanca brillante y uniforme en todas las unidades de producción. La casa de ensamblaje sigue el perfil de reflujo recomendado y la regla de vida útil de 672 horas, resultando en un alto rendimiento de fabricación y un funcionamiento confiable en el campo.

10. Introducción Tecnológica y Tendencias

Tecnología InGaN:El Nitruro de Galio e Indio es el material semiconductor utilizado en este LED blanco. Típicamente, un chip InGaN que emite azul se combina con un recubrimiento de fósforo amarillo dentro del encapsulado. La luz azul excita el fósforo, que re-emite luz amarilla; la mezcla de azul y amarillo es percibida por el ojo humano como blanca. Este es un método altamente eficiente para producir luz blanca a partir de dispositivos de estado sólido.

Tendencias de la Industria:El impulso hacia la miniaturización en la electrónica continúa sin cesar. Componentes como el LTW-C191DS5 representan la tendencia continua de reducir la altura Z (espesor) de componentes pasivos y activos para permitir teléfonos inteligentes, tabletas, wearables y dispositivos IoT cada vez más delgados. Además, el énfasis en la clasificación precisa refleja la demanda del mercado de mayor calidad y consistencia visual en productos de consumo. La integración del cumplimiento RoHS y la compatibilidad con procesos de reflujo sin plomo y de alta temperatura es ahora un requisito básico, impulsado por regulaciones ambientales globales.