Hoja de Datos del LED LTW-010DCG-TR - 3.0x1.6x1.6mm - 3.4V - 120mW - Luz Blanca - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTW-010DCG-TR es un diodo emisor de luz (LED) blanco de montaje superficial, diseñado como una fuente de luz compacta y energéticamente eficiente. Combina la larga vida operativa y fiabilidad inherentes a la tecnología LED con un alto nivel de brillo, adecuado para reemplazar la iluminación convencional en diversas aplicaciones. El dispositivo está encapsulado para procesos de montaje automatizado, ofreciendo a los diseñadores flexibilidad para integrar la iluminación de estado sólido en sus productos.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de este componente incluyen su alta intensidad luminosa, amplio ángulo de visión y compatibilidad con procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) y por fase de vapor. Su encapsulado estándar EIA garantiza una fácil integración en líneas de fabricación existentes. El producto está clasificado como ecológico y libre de plomo, cumpliendo con las directivas RoHS. Las aplicaciones objetivo son diversas, desde iluminación automotriz y portátil (por ejemplo, luces de lectura, linternas) hasta usos arquitectónicos, decorativos y de señalización (por ejemplo, letreros con iluminación lateral, balizas de tráfico, downlights).

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No están destinados para operación normal.

• Disipación de Potencia (Pd):120 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el encapsulado del LED puede disipar como calor sin exceder sus límites térmicos.
• Corriente Directa de Pico (I_F(PEAK)):100 mA. Esta corriente es permisible solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para evitar sobrecalentamiento.
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para una operación confiable a largo plazo.
• Tensión Inversa (V_R):5 V. Exceder esta tensión en polarización inversa puede causar una falla inmediata.
• Rango de Temperatura de Operación (T_opr):-30°C a +85°C. Se garantiza que el dispositivo funcione dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +100°C.
• Condición de Soldadura por Reflujo:Resiste una temperatura pico de 260°C durante 10 segundos, compatible con perfiles de soldadura sin plomo.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden en una condición de prueba estándar de 25°C de temperatura ambiente y una corriente directa (I_F) de 20 mA, que sirve como punto de referencia común.

• Intensidad Luminosa (I_V):2200 mcd (Mín.), 3000 mcd (Típ.). Esta es una medida del brillo percibido del LED en una dirección específica. La prueba utiliza un sensor filtrado para coincidir con la curva de respuesta fotópica del ojo CIE.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):115 grados (Típ.). Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad a 0 grados (en el eje). Un ángulo de visión amplio indica un patrón de luz más difuso.
• Coordenadas de Cromaticidad (x, y):x=0.295, y=0.282 (Típ.). Estas coordenadas definen el punto blanco del LED en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. Se aplica una tolerancia de ±0.01 a estos valores.
• Tensión Directa (V_F):2.7 V (Mín.), 3.4 V (Máx.) a I_F=20mA. Esta es la caída de tensión a través del LED cuando conduce la corriente especificada. Es un parámetro clave para el diseño del circuito de excitación.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican en bins según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de aplicación para uniformidad de color y brillo.

3.1 Clasificación por Tensión Directa (V_F) Binning

El código de bin VF (V1 a V7) categoriza los LED según su tensión directa a 20mA. Cada bin tiene un rango de 0.1V (por ejemplo, V1: 2.7-2.8V, V7: 3.3-3.4V), con una tolerancia de ±0.1V en cada bin. Esto ayuda en el diseño de drivers de corriente constante estables.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (I_V) Binning

El código de bin IV (S3 a S10) categoriza los LED según su intensidad luminosa a 20mA. Los bins van desde S3 (2200-2300 mcd) hasta S10 (2900-3000 mcd). Se aplica una tolerancia de ±10% a la intensidad luminosa y al flujo luminoso dentro de cada bin. El valor mcd es de referencia.

3.3 Clasificación por Color (Cromaticidad) Binning

La tabla de rangos de color (por ejemplo, A1, C1, D4) define cuadriláteros específicos en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. Cada rango tiene coordenadas de esquina definidas para x e y, asegurando que el punto blanco del LED caiga dentro de una región controlada. Se aplica una tolerancia de ±0.01 a cada bin de tono (x, y). Esto es crítico para aplicaciones que requieren una apariencia de color blanco consistente entre múltiples LED.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

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

• Curva I-V:Muestra la relación entre la corriente directa y la tensión directa. Es no lineal, con una tensión de encendido aproximadamente igual a la V_Fa baja corriente. La curva ayuda en la gestión térmica y el diseño del driver.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Típicamente muestra que la salida de luz aumenta con la corriente, pero puede saturarse o volverse menos eficiente a corrientes muy altas debido a efectos térmicos.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Muestra que la salida de luz generalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esta reducción de potencia es crucial para diseñar aplicaciones que operan en entornos de alta temperatura.
• Patrón del Ángulo de Visión:Un gráfico polar que ilustra la distribución espacial de la intensidad de la luz.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Contorno

Las dimensiones del encapsulado son 3.0mm de largo, 1.6mm de ancho y 1.6mm de alto, con una tolerancia de ±0.1mm a menos que se especifique lo contrario. El cátodo se identifica típicamente por una marca o una muesca en el encapsulado. Se deben consultar los dibujos dimensionales detallados para un posicionamiento preciso y diseño de huella.

5.2 Pads de Montaje en PCB Recomendados

Se proporciona un diseño de patrón de pistas para soldadura por reflujo infrarrojo o por fase de vapor. Este diseño de pads está optimizado para la formación confiable de juntas de soldadura, buena disipación térmica y estabilidad mecánica. Adherirse a esta recomendación es importante para el rendimiento de fabricación y la fiabilidad a largo plazo.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo

El componente es compatible con la soldadura por reflujo infrarrojo. Se hace referencia a un perfil de reflujo sin plomo recomendado (según J-STD-020D), con una temperatura pico de 260°C sostenida durante 10 segundos. Seguir las tasas de rampa de temperatura recomendadas, la etapa de precalentamiento y la de enfriamiento es crítico para prevenir choque térmico y daños al encapsulado del LED o al fósforo.

6.2 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, solo deben usarse los productos químicos especificados. El LED puede sumergirse en alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Líquidos químicos no especificados pueden dañar la lente de epoxi o el encapsulado.

6.3 Almacenamiento y Manipulación

El producto está clasificado como Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) 3 según JEDEC J-STD-020. Se requieren precauciones para prevenir daños inducidos por la humedad durante el reflujo ("efecto palomita de maíz").

• Paquete Sellado:Almacenar a ≤30°C y ≤90% HR. La vida útil en almacén es de un año cuando se almacena en la bolsa original a prueba de humedad con desecante.
• Paquete Abierto:Almacenar a ≤30°C y ≤60% HR. Los componentes deben someterse a soldadura por reflujo dentro de las 168 horas (7 días) posteriores a la exposición a las condiciones ambientales de fábrica. Se debe monitorear una Tarjeta Indicadora de Humedad.
• Precauciones ESD:Los LED son sensibles a la descarga electrostática (ESD). Se recomienda manipularlos con una pulsera antiestática conectada a tierra o guantes antiestáticos. Todo el equipo y la maquinaria deben estar correctamente conectados a tierra.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora embutida de 12mm de ancho en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Cada carrete puede contener un máximo de 2000 piezas. El embalaje cumple con las especificaciones EIA-481-1-B. La cinta tiene una cinta de cubierta para sellar los bolsillos vacíos, y hay un límite de dos componentes faltantes consecutivos por carrete.

7.2 Número de Parte y Marcado

El número de parte es LTW-010DCG-TR. El código de clasificación de flujo luminoso está marcado en cada bolsa de embalaje para trazabilidad e identificación del bin.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Este LED requiere una fuente de corriente constante para una operación óptima y longevidad. Se puede usar una resistencia en serie simple con una fuente de tensión estable, calculada como R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Para una mejor eficiencia y estabilidad con la temperatura, se recomienda un circuito integrado driver de LED dedicado, especialmente cuando se excitan múltiples LED en serie o en paralelo. La corriente continua máxima no debe exceder los 30mA.

8.2 Consideraciones de Diseño para la Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es relativamente baja (120mW máx.), un diseño térmico adecuado es esencial para mantener la salida de luz y la vida útil. El pad de PCB recomendado ayuda en la transferencia de calor. Para aplicaciones de alta corriente o alta temperatura ambiente, asegure un área de cobre adecuada en el PCB para disipación de calor. Operar el LED a corrientes más bajas que el máximo puede mejorar significativamente la eficacia y la longevidad.

8.3 Consideraciones de Diseño Óptico

El ángulo de visión de 115 grados produce un haz amplio y difuso. Para aplicaciones que requieren un haz más enfocado, se deben usar ópticas secundarias como lentes o reflectores. La clasificación por cromaticidad debe considerarse cuando se usan múltiples LED uno al lado del otro para evitar diferencias de color visibles.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTW-010DCG-TR se diferencia por su combinación de alta intensidad luminosa típica (3000mcd) y un ángulo de visión muy amplio (115°). Muchos LED competidores ofrecen alta intensidad con un haz estrecho o un haz amplio con menor intensidad. Esto lo hace adecuado para aplicaciones que requieren tanto un buen flujo luminoso general como una cobertura de iluminación amplia sin ópticas secundarias. Su compatibilidad con los procesos estándar de montaje SMD y reflujo es una ventaja clave para la fabricación en gran volumen.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Cuál es la diferencia entre intensidad luminosa (mcd) y flujo luminoso (lm)?

La intensidad luminosa mide el brillo en una dirección específica (candelas), mientras que el flujo luminoso mide la salida total de luz visible en todas las direcciones (lúmenes). Esta hoja de datos especifica principalmente la intensidad. El amplio ángulo de visión sugiere que el flujo total se utiliza efectivamente en un área amplia.

10.2 ¿Puedo alimentar este LED continuamente a 30mA?

Sí, 30mA es la corriente directa continua máxima recomendada. Sin embargo, para una fiabilidad mejorada y una vida más larga, es recomendable alimentarlo a una corriente más baja, como 20mA (la condición de prueba). Siempre considere la temperatura ambiente y el diseño térmico.

10.3 ¿Cómo interpreto la tabla de clasificación por color?

La tabla define regiones en el gráfico de color CIE. Para garantizar la coincidencia de color, especifique el rango de color deseado (por ejemplo, C1) al realizar el pedido. Los LED del mismo rango tendrán coordenadas de cromaticidad que caen dentro del cuadrilátero definido, asegurando consistencia visual.

10.4 ¿Qué sucede si supero los 5V de tensión inversa?

Aplicar una tensión inversa mayor a 5V puede causar una falla inmediata y catastrófica de la unión del LED. Es crucial asegurar que el diseño del circuito evite condiciones de polarización inversa, posiblemente usando un diodo de protección en paralelo si el LED está conectado a una fuente de CA o a un circuito donde es posible una tensión inversa.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de una Lámpara de Trabajo Portátil

Para una lámpara de trabajo portátil alimentada por batería que requiere una iluminación uniforme y de área amplia, el LTW-010DCG-TR es una excelente opción. Un diseñador seleccionaría LED de un bin de intensidad luminosa ajustado (por ejemplo, S8-S10) y un solo rango de color (por ejemplo, C2) para garantizar brillo y color uniformes. Diseñaría un driver de corriente constante usando un convertidor elevador para excitar eficientemente 3-4 LED en serie desde una batería de Li-ion de 3.7V, estableciendo la corriente a 20-25mA para un equilibrio entre salida y duración de la batería. El amplio ángulo de 115 grados elimina la necesidad de un difusor, simplificando el diseño mecánico. La clasificación MSL-3 exige planificar el proceso de montaje para soldar los LED dentro de una semana después de abrir la bolsa barrera de humedad.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Un LED blanco como el LTW-010DCG-TR típicamente opera bajo el principio de conversión por fósforo. El núcleo del dispositivo es un chip semiconductor (generalmente basado en nitruro de galio e indio - InGaN) que emite luz en el espectro azul o ultravioleta cuando está polarizado directamente. Esta luz primaria se dirige luego a una capa de fósforo depositada dentro del encapsulado. El fósforo absorbe una porción de la luz primaria y la re-emite como luz de longitudes de onda más largas (amarilla, roja). La mezcla de la luz azul no convertida y la luz emitida por el fósforo es percibida por el ojo humano como blanca. Las proporciones exactas determinan la temperatura de color correlacionada (CCT) y las coordenadas de cromaticidad.

13. Tendencias Tecnológicas

La industria de la iluminación de estado sólido continúa evolucionando con tendencias enfocadas en aumentar la eficacia (lúmenes por vatio), mejorar el índice de reproducción cromática (IRC) para una luz más natural y lograr una mayor fiabilidad y vidas útiles más largas. También hay una tendencia hacia la miniaturización y una mayor densidad de potencia. Además, la integración de iluminación inteligente, con luz blanca ajustable (CCT ajustable) y conectividad, se está volviendo más prevalente. Componentes como el LTW-010DCG-TR representan el segmento maduro y rentable del mercado, proporcionando un rendimiento confiable para aplicaciones de iluminación estándar mientras estas tendencias avanzadas se desarrollan en productos de gama alta.