Hoja de Datos del LED Blanco SMD LTW-C281DS5 - Dimensiones 2.8x1.0x0.35mm - Voltaje 2.55-3.15V - Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona información técnica exhaustiva para un modelo específico de diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD). El producto es un LED blanco de alto brillo y perfil ultra delgado, diseñado para los procesos modernos de ensamblaje electrónico. Sus aplicaciones principales incluyen retroiluminación, indicadores de estado e iluminación general en dispositivos electrónicos compactos donde el espacio y la eficiencia son críticos.

Las ventajas principales de este componente son su perfil mínimo, compatibilidad con maquinaria automática de pick-and-place y su adhesión a los estándares RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas) y de producto ecológico. El mercado objetivo abarca electrónica de consumo, dispositivos de comunicación y diversos sistemas embebidos que requieren una iluminación indicadora fiable y de bajo perfil.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los límites absolutos máximos definen los umbrales más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No son condiciones de funcionamiento normal.

• Disipación de Potencia (Pd):70 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar en forma de calor sin degradar su rendimiento o causar fallos.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100 mA. Esta es la corriente directa instantánea máxima permitida, típicamente especificada en condiciones de pulso (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para evitar el sobrecalentamiento de la unión semiconductor.
• Corriente Directa Continua (I_F):20 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para una operación fiable a largo plazo.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Aplicar un voltaje inverso que exceda este valor puede causar un fallo inmediato y catastrófico de la unión del LED.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:El dispositivo está clasificado para un rango de temperatura ambiente de operación de -30°C a +80°C y puede almacenarse en temperaturas desde -55°C hasta +105°C.
• Soldadura por Reflujo Infrarrojo:El componente puede soportar una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos durante el proceso de soldadura por reflujo.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden en una condición de prueba estándar de temperatura ambiente (T_a) de 25°C y una corriente directa (I_F) de 5 mA, salvo que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (I_V):Varía desde un mínimo de 45.0 mcd hasta un máximo típico de 180.0 mcd. Esto mide el brillo percibido del LED por el ojo humano, utilizando un filtro que se aproxima a la curva de respuesta fotópica CIE.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados. Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad medida a 0 grados (en el eje). Un ángulo de visión amplio como este indica un patrón de emisión Lambertiano o casi Lambertiano, adecuado para iluminación de área.
• Coordenadas de Cromaticidad (x, y):Los valores típicos son x=0.294, y=0.286. Estas coordenadas definen el punto de color de la luz blanca en el diagrama de cromaticidad CIE 1931, indicando una temperatura de color blanca fría o neutra.
• Voltaje Directo (V_F):Varía de 2.55 V (mín.) a 3.15 V (máx.) a 5 mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando conduce corriente. El valor real para una unidad específica depende de su código de clasificación.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo de 10 μA cuando se aplica un voltaje inverso de 5V. Es deseable una corriente inversa baja.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave de rendimiento. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan requisitos específicos de color, brillo y características eléctricas.

3.1 Clasificación por Voltaje Directo (V_F)

El V_Fse categoriza en seis lotes (V1 a V6), cada uno con un rango de 0.1V desde 2.55V hasta 3.15V a I_F= 5mA. Se aplica una tolerancia de ±0.05V a cada lote. Seleccionar LED del mismo lote V_Fayuda a mantener una distribución de corriente uniforme cuando se conectan múltiples LED en paralelo.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (I_V)

La intensidad luminosa se clasifica en tres lotes (P, Q, R) con valores mínimos de 45.0, 71.0 y 112.0 mcd respectivamente, todos a I_F= 5mA. El máximo para el lote R es 180.0 mcd. Se aplica una tolerancia de ±15% a cada lote. Esta clasificación es crucial para aplicaciones que requieren niveles de brillo consistentes en múltiples LED.

3.3 Clasificación por Tono (Cromaticidad)

El punto de color se define dentro de seis regiones (S1 a S6) en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. Cada lote es un cuadrilátero definido por límites de coordenadas (x, y) específicos. Se aplica una tolerancia de ±0.01 a las coordenadas. Este sistema garantiza la uniformidad del color, lo cual es crítico para aplicaciones de retroiluminación e iluminación estética. El diagrama proporcionado mapea visualmente estas regiones S1-S6.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque en la hoja de datos se hace referencia a curvas gráficas específicas (por ejemplo, Figura 6 para el ángulo de visión, Figura 1 para cromaticidad), su comportamiento típico puede describirse en base a la física estándar de los LED.

• Característica I-V (Corriente-Voltaje):El voltaje directo (V_F) exhibe una relación logarítmica con la corriente directa (I_F). Un pequeño aumento en V_Fconduce a un gran aumento en I_Funa vez que se supera el voltaje de encendido. El V_Ftambién tiene un coeficiente de temperatura negativo, lo que significa que disminuye ligeramente a medida que aumenta la temperatura de la unión.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente:La salida de luz (I_V) es generalmente proporcional a la corriente directa en el rango de operación normal. Sin embargo, la eficiencia puede caer a corrientes muy altas debido al aumento de calor y efectos de "droop" en el material semiconductor.
• Dependencia de la Temperatura:La intensidad luminosa de los LED blancos basados en InGaN típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Este es un factor crítico para la gestión térmica en aplicaciones de alta potencia o alta densidad.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED presenta una huella de encapsulado estándar EIA (Electronic Industries Alliance). Una especificación clave es su perfil ultra delgado de 0.35 mm. Se proporcionan planos dimensionales detallados, especificando la longitud, anchura, altura, tamaños de las almohadillas y sus tolerancias posicionales (típicamente ±0.10 mm).

5.2 Diseño de Almohadillas y Polaridad

La hoja de datos incluye dimensiones sugeridas para las almohadillas de soldadura en el diseño del PCB (Placa de Circuito Impreso). Un diseño adecuado de las almohadillas es esencial para la formación fiable de las juntas de soldadura y la resistencia mecánica. El componente tiene terminales de ánodo y cátodo; se debe observar la polaridad correcta durante el montaje para garantizar el funcionamiento adecuado.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo

El componente es totalmente compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR). Se proporciona un perfil recomendado, con parámetros clave que incluyen una zona de precalentamiento (150-200°C), una temperatura máxima de pico de 260°C y un tiempo por encima del líquido no superior a 10 segundos. El perfil debe cumplir con los estándares JEDEC para prevenir choques térmicos.

6.2 Almacenamiento y Manipulación

• Sensibilidad a la Humedad:Los LED se envasan en bolsas con barrera de humedad y desecante. Una vez abierta la bolsa original, los componentes deben usarse dentro de las 672 horas (28 días) o secarse a 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar si se almacenan por más tiempo.
• Precauciones contra ESD (Descarga Electroestática):Los LED son sensibles a la electricidad estática. Son obligatorios controles ESD adecuados, como estaciones de trabajo conectadas a tierra, pulseras antiestáticas y contenedores conductores, durante la manipulación.
• Limpieza:Si es necesaria la limpieza después de soldar, solo deben usarse disolventes especificados como alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Productos químicos no especificados pueden dañar la lente de epoxi.

7. Información de Embalaje y Pedido

Los LED se suministran en cinta portadora gofrada de 8 mm de ancho enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete contiene 5000 piezas. Para cantidades menores a un carrete completo, hay una cantidad mínima de embalaje de 500 piezas. Las especificaciones de la cinta y el carrete se ajustan a los estándares ANSI/EIA 481-1, garantizando compatibilidad con alimentadores automáticos.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED es ideal para aplicaciones con espacio limitado, como retroiluminación de teclados de dispositivos móviles, indicadores de estado en laptops o tabletas ultra delgadas, indicadores de panel en salpicaderos automotrices e iluminación decorativa en aparatos electrónicos de consumo. Su amplio ángulo de visión lo hace adecuado para la iluminación uniforme de áreas pequeñas o guías de luz.

8.2 Consideraciones de Diseño del Circuito

• Limitación de Corriente:Un LED es un dispositivo controlado por corriente. Una resistencia limitadora de corriente en serie o un circuito controlador de corriente constante es esencial para evitar exceder la corriente directa continua máxima, lo que conduciría a una degradación rápida.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegurar un área de cobre adecuada en el PCB o vías térmicas bajo la almohadilla térmica del LED (si está presente) ayuda a disipar el calor, manteniendo la salida luminosa y la longevidad.
• Conexiones en Paralelo:Conectar LED directamente en paralelo generalmente no se recomienda debido a las variaciones en V_F. Si es necesario, usar LED del mismo lote V_Fe incluir resistencias en serie de bajo valor individuales para cada LED puede ayudar a equilibrar las corrientes.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El principal factor diferenciador de este LED es su grosor de 0.35 mm, que es excepcionalmente bajo para un LED SMD estándar. En comparación con encapsulados más gruesos (por ejemplo, 0.6 mm o 1.0 mm), esto permite diseñar productos finales aún más delgados. La combinación de alto brillo (hasta 180 mcd a 5mA) dentro de este perfil delgado ofrece una relación favorable brillo-tamaño. La estructura de clasificación definida para color e intensidad proporciona un nivel de consistencia que puede no estar garantizado con LED genéricos sin clasificar o con clasificaciones amplias.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

10.1 ¿Cuál es la diferencia entre Corriente Directa de Pico y Corriente Directa Continua?

La Corriente Directa Continua (20 mA) es el límite seguro para operación continua. La Corriente Directa de Pico (100 mA) es un valor mucho más alto permitido solo para pulsos muy cortos (0.1ms) con un ciclo de trabajo bajo (10%). Exceder la clasificación de corriente continua, aunque sea brevemente, puede causar daño permanente.

10.2 ¿Cómo interpreto los códigos de lote de Cromaticidad (S1-S6)?

Los códigos S definen regiones en la carta de colores CIE. S1 y S2 representan tonos blancos más fríos (mayor contenido de azul), mientras que S5 y S6 representan tonos blancos más cálidos (mayor contenido amarillo/rojo). S3 y S4 están típicamente en la región de blanco neutro. Los diseñadores deben especificar el(los) lote(s) requerido(s) en función de las necesidades de temperatura de color de su aplicación.

10.3 ¿Puedo usar un soldador de hierro en lugar de reflujo?

La soldadura manual con hierro es posible pero no recomendada para producción en volumen. Si es necesario, la temperatura de la punta del soldador no debe exceder los 300°C, y el tiempo de soldadura por terminal debe limitarse a un máximo de 3 segundos. Se debe tener cuidado para evitar estrés mecánico y calor localizado excesivo en el componente.

11. Ejemplos Prácticos de Diseño y Uso

Ejemplo 1: Indicador de Estado en Dispositivo Móvil:Un diseñador necesita un único LED blanco brillante para indicar el estado de carga. Selecciona un LED del lote de brillo R para alta visibilidad. Lo alimenta a 10 mA usando un pin GPIO de un microcontrolador con una resistencia en serie calculada como (Voltaje de Alimentación - V_F) / 0.01A. Elige un LED del lote de voltaje V3 (2.75-2.85V) para un comportamiento predecible. La altura de 0.35 mm cabe dentro del bisel ultra delgado del dispositivo.

Ejemplo 2: Retroiluminación de una LCD Pequeña:Un ingeniero necesita iluminar uniformemente una LCD monocromática de 2 pulgadas desde un lateral usando una guía de luz. Utiliza cuatro LED colocados a lo largo de un borde. Para garantizar color y brillo uniformes, especifica que todos los LED deben provenir del mismo lote de Tono (por ejemplo, S4) y del mismo lote de Intensidad Luminosa (por ejemplo, Q). Se conectan en serie y son alimentados por un controlador de corriente constante ajustado a 15 mA para asegurar una salida consistente y simplificar el circuito.

12. Introducción al Principio Técnico

Este LED se basa en la tecnología semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio). El núcleo de un LED blanco es típicamente un chip InGaN que emite luz azul. Una capa de fósforo, a menudo compuesta de granate de itrio y aluminio (YAG) dopado con cerio, se deposita sobre este chip. Cuando la luz azul del chip excita el fósforo, convierte una parte de los fotones azules en luz amarilla. La combinación de la luz azul restante y la luz amarilla emitida es percibida por el ojo humano como blanca. La mezcla específica de fósforos determina la temperatura de color correlacionada (CCT), resultando en luz blanca fría, neutra o cálida. El encapsulado ultra delgado se logra mediante técnicas avanzadas de encapsulado y moldeo a nivel de oblea.

13. Tendencias y Evolución de la Industria

La tendencia en los LED SMD para electrónica de consumo continúa hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), huellas más pequeñas y perfiles más delgados, permitiendo productos finales cada vez más delgados. También hay un fuerte enfoque en mejorar el índice de reproducción cromática (IRC) para una mejor calidad de luz y tolerancias de clasificación más estrictas para reducir la variación de color y brillo en los lotes de producción. Además, la integración de circuitos integrados controladores directamente con los encapsulados de LED ("módulos LED" o "LED inteligentes") se está volviendo más común para simplificar el diseño. La tecnología subyacente de InGaN también se está refinando para una mayor densidad de potencia y fiabilidad. Las regulaciones ambientales continúan impulsando la eliminación de sustancias peligrosas, consolidando el cumplimiento de RoHS como un requisito estándar.