Hoja de Datos del LED SMD Azul LTST-C170TBKT-5A - Dimensiones 3.2x1.6x1.1mm - Voltaje 2.8V - Potencia 76mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-C170TBKT-5A es un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones electrónicas modernas y compactas. Pertenece a una familia de LEDs chip ultradelgados, con una altura de solo 1.10 mm, lo que lo hace adecuado para aplicaciones con restricciones de espacio severas. El dispositivo utiliza un chip semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio), conocido por producir luz azul de alto brillo de manera eficiente. Se suministra en cinta estándar de la industria de 8 mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, garantizando compatibilidad con el equipo automatizado de colocación y ensamblaje de alta velocidad comúnmente utilizado en la fabricación electrónica.

Este LED se clasifica como un producto ecológico, lo que significa que cumple con la directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS). También está diseñado para ser compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), que es el estándar para ensamblar componentes de montaje superficial en placas de circuito impreso (PCB). Sus características eléctricas son compatibles con los niveles lógicos de circuitos integrados (IC), simplificando el diseño del circuito de excitación.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Disipación de Potencia (Pd):76 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar de forma segura como calor en funcionamiento continuo.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100 mA. Esta es la corriente directa instantánea máxima permitida, típicamente especificada en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para evitar el sobrecalentamiento.
• Corriente Directa Continua (I_F):20 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para una operación confiable a largo plazo.
• Rango de Temperatura de Operación:-20°C a +80°C. Se garantiza que el dispositivo funcione dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-30°C a +100°C. El dispositivo puede almacenarse sin degradación dentro de estos límites.
• Condición de Soldadura Infrarroja:260°C durante 10 segundos. Esto define la temperatura máxima y la tolerancia de tiempo para los procesos de soldadura por reflujo.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a Ta=25°C y una corriente de prueba estándar (I_F) de 5 mA, a menos que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (I_V):11.2 - 45.0 mcd (milicandelas). Esta es una medida del brillo percibido del LED por el ojo humano. El amplio rango indica que el dispositivo está disponible en diferentes bins de brillo (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor en el eje central (0°). Un ángulo de 130° indica un patrón de visión muy amplio.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):468 nm. Esta es la longitud de onda a la que la potencia óptica de salida es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):470.0 - 475.0 nm. Esta es la longitud de onda única que mejor representa el color percibido de la luz, derivada del diagrama de cromaticidad CIE. Este rango corresponde al color azul.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):25 nm. Este es el ancho del espectro emitido a la mitad de su potencia máxima, indicando la pureza espectral de la luz azul.
• Voltaje Directo (V_F):2.65 - 3.05 V (Típico 2.80V). Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando se excita con la corriente de prueba especificada. Es un parámetro clave para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA (máx.) a V_R=5V. Los LEDs no están diseñados para operación en polarización inversa. Este parámetro se prueba solo para garantía de calidad.

Notas Importantes:La intensidad luminosa se mide con un filtro que simula la respuesta del ojo humano (curva CIE). El dispositivo es sensible a las Descargas Electroestáticas (ESD); son obligatorias las precauciones adecuadas contra ESD (pulseras, equipo conectado a tierra) durante la manipulación.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LEDs se clasifican en bins de rendimiento. El LTST-C170TBKT-5A utiliza un sistema de clasificación tridimensional.

3.1 Clasificación por Voltaje Directo

Las unidades están en Voltios (V) medidos a I_F= 5 mA. La tolerancia en cada bin es de ±0.1V.

• Código de Bin 1: 2.65V (Mín.) a 2.75V (Máx.)
• Código de Bin 2: 2.75V a 2.85V
• Código de Bin 3: 2.85V a 2.95V
• Código de Bin 4: 2.95V a 3.05V

Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs con V_F estrechamente emparejada para aplicaciones que requieren brillo uniforme cuando se conectan en paralelo.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa

Las unidades están en milicandelas (mcd) medidas a I_F= 5 mA. La tolerancia en cada bin es de ±15%.

• L1: 11.2 a 14.0 mcd
• L2: 14.0 a 18.0 mcd
• M1: 18.0 a 22.4 mcd
• M2: 22.4 a 28.0 mcd
• N1: 28.0 a 35.5 mcd
• N2: 35.5 a 45.0 mcd

Este amplio rango de bins permite la selección según los requisitos de brillo de la aplicación, desde luces indicadoras hasta retroiluminación.

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Las unidades están en nanómetros (nm) medidas a I_F= 5 mA. La tolerancia es de ±1 nm.

• Código de Bin AD: 470.0 nm a 475.0 nm

Esto garantiza un tono de azul consistente en todos los dispositivos de este número de parte.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas de rendimiento típicas que son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo en diferentes condiciones. Si bien los gráficos específicos no se reproducen en el texto, sus implicaciones se analizan a continuación.

4.1 Curva Corriente vs. Voltaje (I-V)

La curva I-V para un LED de InGaN como este muestra un aumento exponencial característico. El voltaje directo (V_F) es relativamente constante para una corriente dada, pero tiene un coeficiente de temperatura negativo: disminuye ligeramente a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esto debe considerarse en esquemas de excitación a voltaje constante para evitar la fuga térmica.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La salida de luz (intensidad luminosa) es aproximadamente proporcional a la corriente directa en el rango de operación típico (hasta 20mA). Sin embargo, la eficiencia (lúmenes por vatio) típicamente alcanza su punto máximo a una corriente inferior a la clasificación máxima y disminuye a corrientes más altas debido al aumento de la generación de calor y los efectos de "droop" en el semiconductor.

4.3 Distribución Espectral

La curva de salida espectral mostraría un solo pico centrado alrededor de 468-470 nm con un ancho medio típico de 25 nm. La longitud de onda dominante (color percibido) se deriva de este espectro. El espectro es en gran medida estable con la corriente, pero la longitud de onda pico puede desplazarse ligeramente (típicamente 0.1-0.2 nm/°C) con cambios en la temperatura de la unión.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED presenta un contorno de encapsulado estándar de la industria EIA. Las dimensiones clave incluyen un tamaño de cuerpo de aproximadamente 3.2mm (largo) x 1.6mm (ancho) y el perfil ultradelgado definitorio de 1.10mm (alto). Todas las tolerancias dimensionales son típicamente de ±0.10mm a menos que se especifique lo contrario en el dibujo mecánico detallado. La lente es transparente, lo que es óptimo para LEDs azules ya que no altera el color.

5.2 Identificación de Polaridad y Diseño de Pads

El componente tiene un ánodo y un cátodo. La polaridad se indica típicamente mediante una marca en el encapsulado, como una muesca, un punto o una esquina recortada. La hoja de datos incluye dimensiones sugeridas para los pads de soldadura en el diseño del PCB. Seguir estas recomendaciones es crucial para lograr una unión de soldadura confiable, una alineación adecuada durante el reflujo y gestionar el estrés térmico. El diseño de los pads también ayuda a prevenir el efecto "tombstoning" (que un extremo se levante durante la soldadura).

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El dispositivo es compatible con la soldadura por reflujo infrarrojo para pasta de soldadura sin plomo (Pb-free). Se proporciona un perfil sugerido, que generalmente sigue los estándares JEDEC. Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento:150-200°C hasta 120 segundos para calentar gradualmente la placa y activar el fundente.
• Temperatura Máxima:Máximo de 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquidus (TAL):El tiempo dentro de 5°C de la temperatura máxima debe limitarse a un máximo de 10 segundos. No se debe realizar el reflujo más de dos veces.

El perfil exacto debe caracterizarse para el diseño específico de PCB, componentes y horno utilizados.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, se debe tener extremo cuidado:

• La temperatura del soldador no debe exceder los 300°C.
• El tiempo de contacto debe limitarse a un máximo de 3 segundos por pad.
• La soldadura manual debe realizarse solo una vez para evitar daños térmicos al encapsulado plástico y al dado semiconductor.

6.3 Almacenamiento y Manipulación

Almacenamiento (Bolsa Sellada):Los LEDs son sensibles a la humedad (MSL). Cuando se almacenan en la bolsa original a prueba de humedad con desecante, deben mantenerse a ≤30°C y ≤90% HR y usarse dentro de un año a partir de la fecha de sellado de la bolsa.Almacenamiento (Después de Abrir la Bolsa):Una vez abierta, el ambiente no debe exceder los 30°C / 60% HR. Se recomienda completar el reflujo IR dentro de las 672 horas (28 días) posteriores a la exposición. Para exposiciones más largas, se requiere 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" (agrietamiento del encapsulado durante el reflujo).

6.4 Limpieza

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

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LEDs se suministran en cinta portadora con relieve, sellada con una cinta de cubierta y enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro.

• Cantidad por Carrete:3000 piezas.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):500 piezas para cantidades restantes.
• Estándar de Embalaje:Cumple con ANSI/EIA-481-1-A-1994.
• Calidad:El número máximo de componentes faltantes consecutivos ("lámparas faltantes") en la cinta es de dos.

Este embalaje está optimizado para líneas de ensamblaje SMT automatizadas.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Debido a su perfil ultradelgado, amplio ángulo de visión y color azul, este LED es muy adecuado para:

• Indicadores de Estado:Indicadores de encendido, conectividad o actividad en electrónica de consumo, equipos de red y electrodomésticos.
• Retroiluminación:Iluminación lateral para pantallas LCD pequeñas, iluminación de teclados o iluminación decorativa en dispositivos delgados.
• Electrónica de Consumo:Iluminación decorativa en teléfonos inteligentes, tabletas, periféricos para juegos y dispositivos portátiles donde la altura es crítica.
• Iluminación Interior Automotriz:Para indicadores del tablero o iluminación ambiental, considerando el rango de temperatura de operación.

8.2 Consideraciones de Diseño

Excitación de Corriente:Siempre use una resistencia limitadora de corriente en serie o un circuito excitador de corriente constante. Alimentar el LED directamente desde una fuente de voltaje resultará en corriente excesiva y fallo rápido. El valor de la resistencia se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_fuente- V_F) / I_F. Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegurar un área de cobre adecuada en el PCB alrededor de los pads térmicos (si los hay) o un enfriamiento general de la placa ayudará a mantener la eficiencia y longevidad del LED, especialmente cuando se opera cerca de la corriente máxima o a altas temperaturas ambientales.Diseño Óptico:La lente transparente y el amplio ángulo de visión proporcionan un patrón de luz amplio y difuso. Para luz enfocada, pueden requerirse lentes externas o guías de luz. La salida de luz azul está en un rango que puede usarse con fósforos para crear luz blanca en algunas aplicaciones.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Los principales factores diferenciadores del LTST-C170TBKT-5A son sualtura ultradelgada de 1.10 mmy el uso de unchip InGaN de alto brillo. En comparación con tecnologías más antiguas como los LEDs azules de GaP (Fosfuro de Galio), el InGaN ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor y un color azul más saturado. El perfil delgado es una ventaja clave sobre los LEDs SMD estándar (que suelen tener 1.5-2.0 mm de altura) en la electrónica moderna con restricciones de espacio. El amplio ángulo de visión de 130 grados también es notable en comparación con los LEDs de ángulo más estrecho utilizados para iluminación focalizada.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

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

Longitud de Onda Pico (λ_P):La longitud de onda específica donde la potencia óptica de salida está literalmente en su máximo. Es una medición física.
Longitud de Onda Dominante (λ_d):Un valor calculado a partir del gráfico de color CIE que representa la longitud de onda única de la luz monocromática que parecería tener el mismo color que la salida del LED para el ojo humano. Define el color percibido. Para un LED azul, a menudo están cerca, como en este caso (468nm vs. 470-475nm).

10.2 ¿Puedo alimentar este LED continuamente a 20mA?

Sí, 20mA es laCorriente Directa Continua máxima recomendada. Para una vida útil y eficiencia óptimas, alimentarlo a una corriente más baja, como 5mA (la condición de prueba) o 10mA, a menudo es suficiente para fines indicadores y reduce la generación de calor.

10.3 ¿Por qué es tan importante la protección contra ESD para los LEDs?

La unión semiconductor en un LED, especialmente los tipos de InGaN de alto brillo, es muy sensible a las descargas electrostáticas de alto voltaje. Una descarga estática imperceptible para un humano puede degradar o destruir instantáneamente la capacidad de salida de luz del LED al dañar las microscópicas capas semiconductoras. Siempre manipule en un entorno seguro contra ESD.

11. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un indicador de estado de bajo consumo para un altavoz Bluetooth portátil. El indicador debe ser visible a la luz del día, tener un amplio ángulo de visión y caber dentro de una carcasa de 1.5 mm de altura.
Razón de Selección:Se elige el LTST-C170TBKT-5A por su altura de 1.10 mm y ángulo de visión de 130°. El color azul proporciona un buen contraste y comúnmente se asocia con la tecnología Bluetooth.
Diseño del Circuito:La placa principal del altavoz tiene un riel de 3.3V. Apuntando a una corriente directa de 10mA para un buen brillo y eficiencia. Usando la V_F típica de 2.8V: R = (3.3V - 2.8V) / 0.01A = 50 Ohmios. Se selecciona una resistencia estándar de 51 ohmios. La disipación de potencia en el LED es P = V_F* I_F= 2.8V * 0.01A = 28mW, muy por debajo del máximo de 76mW.
Diseño de Placa:Se utiliza el diseño de pads sugerido en la hoja de datos en el PCB. Se mantiene un área pequeña libre debajo del LED para evitar el efecto de mecha de soldadura.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los diodos emisores de luz son dispositivos semiconductores que convierten energía eléctrica directamente en luz a través de un proceso llamado electroluminiscencia. El LTST-C170TBKT-5A utiliza una heteroestructura basada en InGaN. 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 en esta región, se libera energía en forma de fotón (partícula de luz). El ancho de banda específico del material InGaN determina la longitud de onda (color) del fotón emitido, que en este caso está en el espectro azul (~470 nm). El encapsulado epóxico transparente actúa como una lente, dando forma a la salida de luz y proporcionando protección ambiental.

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de los LEDs azules de InGaN fue un avance fundamental en la iluminación de estado sólido, permitiendo la creación de LEDs blancos (mediante conversión de fósforo) y pantallas a todo color. Las tendencias actuales en LEDs SMD como este continúan enfocándose en:

• Mayor Eficiencia (lm/W):Reducir el consumo de energía para la misma salida de luz.
• Miniaturización:Mayor reducción en el tamaño del encapsulado (huella y altura) para dispositivos ultacompactos de próxima generación.
• Mejor Consistencia de Color:Tolerancias de clasificación más estrictas para aplicaciones que requieren color uniforme, como retroiluminación de área grande o muros de video.
• Mayor Confiabilidad y Vida Útil:Mejoras en los materiales del encapsulado y el diseño del chip para soportar temperaturas de operación más altas y entornos más severos, expandiéndose a aplicaciones automotrices e industriales.

El movimiento hacia materiales sin plomo y sin halógenos en cumplimiento de las regulaciones ambientales también es una práctica estándar de la industria.