Hoja de Datos del LED Azul LTST-C193TBKT-2A - Dimensiones 1.6x0.8x0.35mm - Voltaje 2.55-2.95V - Potencia 76mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas para el LTST-C193TBKT-2A, un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD). Este componente pertenece a una categoría de dispositivos optoelectrónicos ultra miniaturizados diseñados para ensamblajes electrónicos modernos con espacio limitado. Su función principal es proporcionar una fuente de luz azul fiable y eficiente para aplicaciones de indicación de estado, retroiluminación e iluminación decorativa.

Las ventajas principales de este LED están definidas por su perfil excepcionalmente bajo y su alta luminosidad. Con una altura de solo 0.35 milímetros, se clasifica como un LED chip extra delgado, lo que permite su uso en electrónica de consumo ultradelgada, dispositivos portátiles y otras aplicaciones donde el espacio vertical es crítico. El dispositivo utiliza un chip semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio), que es la tecnología estándar de la industria para producir LEDs azules y verdes de alta eficiencia. Esta tecnología de chip es conocida por su estabilidad y rendimiento.

El mercado objetivo para este componente es amplio, abarcando fabricantes de equipos de automatización de oficinas, dispositivos de comunicación, electrodomésticos y diversos productos de electrónica de consumo. Su compatibilidad con equipos automáticos de pick-and-place y procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) lo hace adecuado para líneas de producción automatizadas de alto volumen, garantizando calidad consistente y reduciendo costos de ensamblaje.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los Valores Máximos Absolutos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. Estas no son condiciones de operación. Para el LTST-C193TBKT-2A, los límites clave son:

• Disipación de Potencia (Pd):76 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el paquete del LED puede disipar como calor sin degradar su rendimiento o vida útil. Exceder este límite, típicamente al alimentar el LED con corriente excesiva, hará que la temperatura de unión aumente incontrolablemente.
• Corriente Directa en CC (I_F):20 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para una operación confiable a largo plazo. La corriente de operación típica para probar parámetros ópticos es mucho menor, de 2 mA.
• Corriente Directa Pico:100 mA, pero solo bajo condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1 ms. Esta especificación es importante para aplicaciones que requieren destellos breves de alta intensidad.
• Rangos de Temperatura:El dispositivo puede operar en temperaturas ambiente de -20°C a +80°C y puede almacenarse en temperaturas de -30°C a +100°C.
• Condición de Soldadura Infrarroja:El paquete puede soportar una temperatura pico de reflujo de 260°C durante un máximo de 10 segundos, lo cual es estándar para procesos de soldadura sin plomo (Pb-free).

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se miden a una temperatura ambiente estándar de 25°C y definen el rendimiento del dispositivo en condiciones normales de operación.

• Intensidad Luminosa (I_V):Varía desde un mínimo de 4.50 milicandelas (mcd) hasta un máximo de 18.0 mcd cuando se alimenta con una corriente directa (I_F) de 2 mA. La intensidad se mide utilizando un sensor filtrado para igualar la respuesta fotópica del ojo humano (curva CIE).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados. Este amplio ángulo de visión, característico de una lente transparente sin difusor, significa que la luz emitida se dispersa en un área amplia, haciéndolo adecuado para aplicaciones que requieren iluminación de área amplia en lugar de un haz enfocado.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):468 nanómetros (nm). Esta es la longitud de onda específica en la que la potencia espectral de salida es más alta.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Varía de 465.0 nm a 480.0 nm a I_F=2mA. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que define el color de la luz, derivada del diagrama de cromaticidad CIE.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):25 nm. Esto indica la pureza espectral; un valor más pequeño significaría una luz más monocromática.
• Voltaje Directo (V_F):Varía de 2.55V a 2.95V a I_F=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 (I_R):Máximo de 10 microamperios (μA) cuando se aplica un voltaje inverso (V_R) de 5V.Importante:Este LED no está diseñado para operación en polarización inversa; esta prueba es solo para caracterización de fugas.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar consistencia en la producción en masa, los LEDs se clasifican en bins de rendimiento. El LTST-C193TBKT-2A utiliza un sistema de clasificación tridimensional.

3.1 Clasificación por Voltaje Directo

Las unidades se miden en Voltios (V) a una corriente de prueba de 2 mA. Los bins garantizan que los LEDs en un circuito tengan caídas de voltaje similares, promoviendo un brillo uniforme cuando se conectan en paralelo.

• Bin A: 2.55V (Mín) a 2.65V (Máx)
• Bin 1: 2.65V a 2.75V
• Bin 2: 2.75V a 2.85V
• Bin 3: 2.85V a 2.95V

La tolerancia dentro de cada bin es de ±0.1V.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa

Las unidades están en milicandelas (mcd) a I_F=2mA. Esto permite seleccionar LEDs para aplicaciones que requieren niveles de brillo específicos.

• Bin J: 4.50 mcd a 7.10 mcd
• Bin K: 7.10 mcd a 11.20 mcd
• Bin L: 11.20 mcd a 18.0 mcd

La tolerancia dentro de cada bin es de ±15%.

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Las unidades están en nanómetros (nm) a I_F=2mA. Esto controla el tono preciso del azul.

• Bin AC: 465.0 nm a 470.0 nm (más azul, longitud de onda más corta)
• Bin AD: 470.0 nm a 475.0 nm
• Bin AE: 475.0 nm a 480.0 nm (ligeramente más verdoso, longitud de onda más larga)

La tolerancia dentro de cada bin es de ±1 nm.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien en la hoja de datos se hacen referencias a gráficos específicos (por ejemplo, Figura 1 para distribución espectral, Figura 6 para ángulo de visión), el comportamiento típico de estos LEDs de InGaN se puede describir:

• Curva Corriente vs. Voltaje (Curva I-V):El voltaje directo (V_F) tiene un coeficiente de temperatura positivo; disminuye ligeramente a medida que aumenta la temperatura de unión para una corriente dada. La curva es exponencial cerca del voltaje de encendido (~2.5V) y se vuelve más lineal a corrientes más altas.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente (Curva L-I):La salida de luz es aproximadamente proporcional a la corriente directa en el rango de operación normal (por ejemplo, hasta 20mA). Sin embargo, la eficiencia (lúmenes por vatio) típicamente alcanza su punto máximo a una corriente inferior a la especificación máxima y luego disminuye debido a efectos térmicos y de "droop".
• Características de Temperatura:La intensidad luminosa de los LEDs azules de InGaN generalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. La longitud de onda dominante también se desplaza ligeramente (generalmente hacia longitudes de onda más largas) con el aumento de la temperatura.
• Distribución Espectral:El espectro es una curva de tipo Gaussiana centrada alrededor de la longitud de onda pico de 468 nm, con un ancho medio definido de 25 nm.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED cumple con una huella de paquete estándar EIA. Las dimensiones clave (en milímetros) incluyen una longitud de 1.6mm, un ancho de 0.8mm y la altura ultra delgada definitoria de 0.35mm. Los dibujos mecánicos detallados especifican las ubicaciones de los pads, el contorno del componente y las tolerancias (típicamente ±0.10mm).

5.2 Identificación de Polaridad

El cátodo está típicamente marcado, a menudo por una muesca, una marca verde en la cinta o una esquina biselada en el propio dispositivo. Se debe observar la polaridad correcta durante el ensamblaje para evitar daños por polarización inversa.

5.3 Diseño Sugerido de Pads de Soldadura

Se proporciona una recomendación de patrón de pistas para garantizar la formación confiable de juntas de soldadura y la alineación adecuada durante el reflujo. El grosor sugerido de la plantilla para la aplicación de pasta de soldadura es un máximo de 0.10mm para evitar puentes de soldadura entre los pads estrechamente espaciados.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de reflujo infrarrojo (IR) sugerido para procesos sin plomo, compatible con los estándares JEDEC. Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento:150°C a 200°C.
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos para activar correctamente el fundente y minimizar el choque térmico.
• Temperatura Pico:Máximo 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquidus:El perfil de ejemplo en la página 3 muestra el tiempo crítico durante el cual la soldadura está fundida, el cual debe controlarse para una formación adecuada de la junta.
• Tiempo Total de Soldadura en el Pico:Máximo 10 segundos. El proceso no debe repetirse más de dos veces.

Debido a que el diseño de la placa, la pasta y las características del horno varían, este perfil es un objetivo genérico que debe validarse para configuraciones de producción específicas.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, utilice un soldador con una temperatura que no exceda los 300°C, y limite el tiempo de contacto a un máximo de 3 segundos para una sola operación. El calor excesivo puede dañar el paquete de plástico y el dado semiconductor.

6.3 Limpieza

No utilice limpiadores químicos no especificados. Si se requiere limpieza después de la soldadura, sumerja el LED en alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Los solventes agresivos pueden dañar la lente de epoxi y el paquete.

6.4 Almacenamiento y Manipulación

• Precauciones ESD:Los LEDs son sensibles a las descargas electrostáticas (ESD). Utilice pulseras antiestáticas, tapetes antiestáticos y equipo correctamente conectado a tierra durante la manipulación.
• Sensibilidad a la Humedad:Mientras esté en su bolsa sellada a prueba de humedad original con desecante, el dispositivo tiene una vida útil de un año cuando se almacena a ≤30°C y ≤90% HR. Una vez abierta la bolsa, los LEDs deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% HR.
• Vida Útil en Planta:Los componentes expuestos al aire ambiente deben someterse a reflujo IR dentro de las 672 horas (28 días). Para una exposición más prolongada, almacene en un contenedor sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno. Si se exponen por más de 672 horas, se recomienda un horneado a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita de maíz" durante el reflujo.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LEDs se suministran en cinta portadora estampada estándar de la industria, sellada con una cinta de cubierta superior.

• Tamaño del Carrete:7 pulgadas de diámetro.
• Cantidad por Carrete:5000 piezas.
• Cantidad Mínima de Empaque:500 piezas para cantidades restantes.
• Componentes Faltantes:Se permite un máximo de dos bolsillos vacíos consecutivos en la cinta.
• Estándar:El empaquetado cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481-1-A-1994.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Indicadores de Estado:Encendido, carga de batería, actividad de red e indicadores de modo en teléfonos inteligentes, tabletas, portátiles y dispositivos IoT.
• Retroiluminación:Para interruptores de membrana, pantallas LCD pequeñas o paneles decorativos en electrónica de consumo y electrodomésticos.
• Iluminación Decorativa:Iluminación de acento en interiores automotrices, periféricos para juegos y electrónica del hogar.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre utilice una resistencia en serie o un controlador de corriente constante para limitar la corriente directa al nivel deseado (por ejemplo, 2mA para brillo típico o hasta 20mA para el máximo). No conecte directamente a una fuente de voltaje.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegure un área adecuada de cobre en el PCB o vías térmicas bajo los pads si opera a altas temperaturas ambiente o cerca de la corriente máxima para ayudar a disipar el calor y mantener la vida útil del LED y la estabilidad del color.
• Diseño Óptico:La lente transparente produce un patrón de emisión Lambertiano (ángulo de visión amplio). Para un haz más enfocado, se requeriría una óptica secundaria externa (lente o guía de luz).
• Ámbito de Aplicación:Este componente está destinado a aplicaciones comerciales e industriales estándar. Para aplicaciones que requieren una confiabilidad excepcional donde una falla podría comprometer la seguridad (por ejemplo, aviación, soporte vital médico), la consulta con el fabricante del componente para una evaluación de idoneidad es obligatoria.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El factor diferenciador principal del LTST-C193TBKT-2A es sualtura de 0.35mm. En comparación con los LEDs estándar 0603 o 0402 que típicamente miden 0.6-0.8mm de altura, esto representa una reducción del 40-50% en el perfil. Esta es una ventaja crítica en la tendencia actual de miniaturización de dispositivos, particularmente para teléfonos inteligentes, portátiles ultradelgados y tecnología portátil donde el espacio interno es severamente limitado.

Además, su combinación de este factor de forma ultra delgado con una intensidad luminosa relativamente alta (hasta 18.0 mcd a solo 2mA) es notable. Muchos LEDs igualmente delgados pueden sacrificar brillo. El uso de un chip InGaN probado garantiza una buena consistencia de color y confiabilidad dentro de sus bins especificados.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Qué valor de resistencia debo usar con una fuente de 5V?

Usando la Ley de Ohm (R = (V_fuente- V_F) / I_F) y asumiendo un V_Ftípico de 2.8V y una I_Fdeseada de 10mA: R = (5V - 2.8V) / 0.010A = 220 Ohmios. Siempre use el V_Fmáximo de la hoja de datos (2.95V) para un diseño conservador y asegurar que la corriente no exceda el límite: R_mín= (5V - 2.95V) / 0.010A = 205 Ohmios (use un valor estándar de 220Ω o 240Ω).

10.2 ¿Puedo alimentar este LED a su corriente máxima de 20mA de forma continua?

Sí, pero con consideraciones importantes. A 20mA, la disipación de potencia es aproximadamente 2.8V * 0.020A = 56mW, que está por debajo del máximo absoluto de 76mW. Sin embargo, operar en la especificación máxima generará más calor, lo que podría reducir la vida útil del LED y causar un ligero cambio de color y una caída en la eficiencia luminosa con el tiempo. Para una longevidad y estabilidad óptimas, se recomienda operar a una corriente más baja (por ejemplo, 5-10mA) si el brillo es suficiente.

10.3 ¿Por qué el ángulo de visión es tan amplio (130°)?

La lente de epoxi transparente (no difusa) está moldeada para crear una forma hemisférica sobre el diminuto chip LED. Esta forma actúa como una lente que refracta la luz desde la pequeña fuente puntual, dispersándola en un ángulo muy amplio. Esto es ideal para aplicaciones donde el LED necesita ser visible desde muchas posiciones de visión diferentes, no solo de frente.

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

Longitud de Onda Pico (λ_P):La longitud de onda física a la que el LED emite la mayor potencia óptica. Es una propiedad del material semiconductor.Longitud de Onda Dominante (λ_d):La longitud de onda perceptual. Es la longitud de onda única de la luz monocromática que parecería tener el mismo color que la luz del LED para un observador humano estándar. Debido a la forma de la curva de sensibilidad del ojo humano y al ancho espectral del LED, estos dos valores son diferentes. La longitud de onda dominante es más relevante para la especificación del color en el diseño.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseñar una barra de estado multi-LED para un altavoz Bluetooth portátil.El diseño requiere 5 LEDs azules para indicar el nivel de batería. El espacio es extremadamente limitado detrás de un difusor de plástico delgado.

Selección del Componente:Se elige el LTST-C193TBKT-2A por su altura de 0.35mm, permitiéndole caber en la carcasa delgada. El amplio ángulo de visión de 130° asegura que la barra de luz sea visible desde varios ángulos.

Diseño del Circuito:Los LEDs serán alimentados desde un regulador de 3.3V en la placa principal. Apuntando a un nivel de brillo en el medio del Bin K (~9 mcd), se selecciona una corriente directa de 5mA para una buena visibilidad y eficiencia energética. Usando el V_Fmáximo de 2.95V para un diseño conservador: R = (3.3V - 2.95V) / 0.005A = 70 Ohmios. Se elige una resistencia estándar de 68Ω, resultando en una corriente ligeramente mayor de ~5.1mA.

Diseño del PCB:Se utiliza el diseño de pads de soldadura recomendado en la hoja de datos. Se conecta una pequeña área de cobre a los pads del cátodo (que típicamente están conectados térmicamente al sustrato del LED) para ayudar en la disipación de calor, especialmente porque cinco LEDs estarán agrupados muy juntos.

Ensamblaje:Los LEDs se colocan utilizando equipo automatizado desde la cinta de 8mm. La línea de ensamblaje utiliza un perfil de reflujo sin plomo validado contra la sugerencia compatible con JEDEC en la hoja de datos, con un monitoreo cuidadoso de la temperatura pico y el tiempo por encima del líquidus para prevenir daños térmicos al paquete ultra delgado.

12. Introducción al Principio Tecnológico

El LTST-C193TBKT-2A se basa en un chip semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio). El principio de emisión de luz es la electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n del semiconductor, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa. Allí, se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor. Al ajustar la proporción de Indio a Galio en el compuesto de InGaN, la banda prohibida puede sintonizarse para producir luz a través del espectro azul, verde y cercano al ultravioleta. El chip luego se encapsula en una resina epoxi transparente que forma la lente, protege la delicada estructura semiconductor de daños mecánicos y ambientales, y ayuda a extraer la luz eficientemente del chip.

13. Tendencias y Evolución de la Industria

El desarrollo de LEDs como el LTST-C193TBKT-2A está impulsado por varias tendencias clave en la industria electrónica:

• Miniaturización:La implacable búsqueda de dispositivos de consumo más delgados y pequeños exige componentes con huellas y alturas cada vez más reducidas. El perfil de 0.35mm representa un punto de referencia actual para los LEDs chip en aplicaciones de alto volumen.
• Mayor Eficiencia:Las mejoras continuas en el crecimiento epitaxial de InGaN y el diseño de chips continúan aumentando la eficacia luminosa (lúmenes por vatio) de los LEDs azules, permitiendo una salida más brillante a corrientes más bajas, lo que reduce el consumo de energía y la generación de calor.
• Empaquetado Avanzado:La tecnología de empaquetado es crítica para dispositivos ultra delgados. Los desarrollos en compuestos de moldeo, materiales de unión del dado y técnicas de empaquetado a nivel de oblea (WLP) permiten componentes miniaturizados más robustos y confiables.
• Automatización y Estandarización:La compatibilidad con empaquetado en cinta y carrete, colocación automática y perfiles de reflujo estándar es esencial para la integración en ecosistemas de fabricación automatizados globales, manteniendo bajos los costos de ensamblaje y alta la calidad.

Las direcciones futuras pueden incluir paquetes aún más delgados, circuitos controladores integrados dentro del paquete LED (LEDs inteligentes) y más mejoras en la consistencia del color y el rendimiento térmico.