Hoja de Datos del LED Blanco LTW-008ZDCG - InGaN Blanco - 20mA - 3.6V - 120mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones técnicas de un diodo emisor de luz (LED) blanco de alta luminosidad, diseñado para aplicaciones de tecnología de montaje superficial (SMT). El dispositivo utiliza un material semiconductor de Nitruro de Galio e Indio (InGaN) para producir luz blanca, filtrada a través de una lente amarilla. Se empaqueta en cinta de 8 mm y se suministra en carretes de 7 pulgadas de diámetro, siendo totalmente compatible con equipos automáticos de montaje pick-and-place. El producto se clasifica como verde y cumple con la directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS), lo que indica que no contiene plomo. Su diseño principal está orientado a aplicaciones que requieren una iluminación blanca confiable y consistente en un factor de forma compacto.

2. Interpretación Profunda de los Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.

• Disipación de Potencia (Pd):120 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el paquete del LED puede disipar como calor sin exceder sus límites térmicos.
• Corriente Directa 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):30 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para una operación confiable a largo plazo.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Aplicar un voltaje inverso que exceda este valor puede causar ruptura y dañar la unión del LED. Se prohíbe la operación con voltaje inverso continuo.
• Rango de Temperatura de Operación (T_opr):-30°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente dentro del cual el LED está diseñado para funcionar correctamente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +100°C. El rango de temperatura para almacenamiento sin operación.
• Condición de Soldadura por Reflujo:Resiste 260°C durante 10 segundos, lo que se alinea con los perfiles típicos de reflujo sin plomo (ej., J-STD-020D).

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se miden en una condición de prueba estándar de Ta=25°C e I_F= 20 mA, a menos que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (I_V):Varía desde un mínimo de 860 mcd hasta un valor típico de 1720 mcd. Esto mide la potencia percibida de la luz emitida en una dirección específica. El valor real se clasifica (ver Sección 3). La medición sigue la curva de respuesta del ojo CIE.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):110 grados. Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor máximo (en el eje). Indica un patrón de haz relativamente amplio.
• Coordenadas de Cromaticidad (x, y):Los valores típicos son x=0.295, y=0.280 en el diagrama de cromaticidad CIE 1931, definiendo el punto de color blanco. Se aplica una tolerancia de ±0.01 a estas coordenadas.
• Voltaje Directo (V_F):Varía de 2.9V a 3.6V a 20mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED durante la operación. Los valores reales se clasifican (ver Sección 3).
• Voltaje de Resistencia a ESD:2000V (Modelo de Cuerpo Humano, HBM). Esto especifica la sensibilidad del dispositivo a la descarga electrostática, indicando un nivel estándar de protección. Se recomienda encarecidamente el manejo con las precauciones adecuadas contra ESD (pulseras, equipo conectado a tierra).

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y rendimiento en la producción, los LED se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave.

3.1 Clasificación por Voltaje Directo (V_F)

Los LED se categorizan en lotes (V0 a V6) según su voltaje directo a I_F= 20 mA. Cada lote tiene un rango de 0.1V, desde V0 (2.9-3.0V) hasta V6 (3.5-3.6V). Se aplica una tolerancia de ±0.10V dentro de cada lote. Esto permite a los diseñadores seleccionar LED con caídas de voltaje muy similares para aplicaciones de reparto de corriente en circuitos paralelos.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (I_V)

Los LED se clasifican (S, T, A, B, C, D) según su intensidad luminosa a I_F= 20 mA. Los lotes van desde S (860-1000 mcd) hasta D (1580-1720 mcd). Se especifica una tolerancia de ±10% para cada lote. Esto permite la selección para aplicaciones que requieren niveles de brillo específicos o uniformidad entre múltiples LED.

3.3 Clasificación por Coordenadas de Color (Rangos de Color)

El documento proporciona una Tabla de Rangos de Color detallada (ej., A52, A53, BE1, BG3) que define cuadriláteros o triángulos específicos en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. Cada "rango" especifica los límites permitidos para las coordenadas (x, y) de la salida de luz blanca. Esta clasificación precisa es crítica para aplicaciones donde la consistencia del color es primordial, como retroiluminación o señalización. La tolerancia de medición para estas coordenadas es de ±0.01.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Intensidad Relativa vs. Longitud de Onda

La Figura 1 en la hoja de datos muestra la distribución espectral de potencia (SPD) de la luz emitida. Para un LED blanco que utiliza un chip InGaN azul con fósforo amarillo, la curva típicamente muestra un pico dominante en la región azul (alrededor de 450-460 nm) del chip y un pico más amplio o joroba en la región amarilla/verde (alrededor de 550-600 nm) generado por el fósforo. La combinación de estos espectros resulta en la percepción de luz blanca. El ancho total de la curva abarca aproximadamente desde 400 nm hasta 750 nm, cubriendo el espectro visible.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones y Tolerancias del Paquete

El LED cumple con el contorno estándar de paquete SMD EIA. Todas las dimensiones críticas se proporcionan en milímetros, con una tolerancia estándar de ±0.05 mm a menos que se especifique lo contrario. Las definiciones mecánicas clave incluyen:

• Distancia A:La distancia vertical entre la parte inferior de la almohadilla de soldadura y el reflector. El mínimo es 0.05mm.
• Tolerancia B:La tolerancia de alineación entre las almohadillas de soldadura izquierda y derecha. El máximo es 0.03mm.
• Distancia C:La distancia lateral entre la almohadilla de soldadura y la pared del reflector. El mínimo es 0.05mm.

Estas dimensiones son cruciales para el diseño de las almohadillas del PCB y para garantizar la formación adecuada de la junta de soldadura y la extracción de luz.

5.2 Dimensiones del Empaquetado en Cinta y Carrete

Los dibujos detallados especifican las dimensiones de la cinta portadora (tamaño del bolsillo, paso, etc.) y las dimensiones del carrete (diámetro de 7 pulgadas). El empaquetado sigue las especificaciones EIA-481-1-B. Las notas clave incluyen: 2000 piezas por carrete, se permiten un máximo de dos componentes faltantes consecutivos, y longitudes especificadas de cinta líder/final (mínimo 20 cm al inicio, 50 cm al final).

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El LED es compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) y de fase de vapor. Se hace referencia a un perfil de reflujo sin plomo recomendado, conforme a J-STD-020D. El parámetro crítico es la capacidad del dispositivo para resistir una temperatura pico de 260°C durante 10 segundos. Seguir las tasas recomendadas de calentamiento, estabilización y enfriamiento es esencial para prevenir choque térmico y garantizar juntas de soldadura confiables.

6.2 Limpieza

Si es necesaria la limpieza posterior a la soldadura, solo deben usarse productos químicos específicos para evitar dañar el paquete del LED. La hoja de datos recomienda la inmersión en alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Se prohíbe el uso de líquidos químicos no especificados.

6.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

El producto está clasificado como Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) 3 según JEDEC J-STD-020.

• Paquete Sellado:Almacenar a ≤30°C y ≤90% HR. La vida útil es de un año cuando se almacena en la bolsa antihumedad original con desecante.
• Paquete Abierto:Almacenar a ≤30°C y ≤60% HR. Los componentes deben soldarse dentro de las 168 horas (7 días) posteriores a la exposición al ambiente.
• Secado (Baking):Si la tarjeta indicadora de humedad se vuelve rosa (indicando >10% HR) o se excede el tiempo de exposición de 168 horas, se recomienda un secado a 60°C durante al menos 48 horas antes de resellar o usar.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED blanco SMD es adecuado para una amplia gama de aplicaciones que requieren iluminación blanca compacta y eficiente, incluyendo pero no limitado a:

• Indicadores de estado y retroiluminación para electrónica de consumo (ej., electrodomésticos, equipos de audio).
• Indicadores de panel y retroiluminación de interruptores en sistemas de control industrial.
• Iluminación de propósito general en dispositivos portátiles.
• Iluminación decorativa y señalización.

Nota Importante:La hoja de datos establece explícitamente que estos LED están destinados a equipos electrónicos ordinarios. Para aplicaciones con requisitos de fiabilidad excepcionales o donde una falla podría poner en peligro la vida o la salud (aviación, dispositivos médicos, sistemas de seguridad), se requiere consultar con el fabricante antes de su incorporación al diseño.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre use una resistencia limitadora de corriente en serie o un circuito de accionamiento de corriente constante. No conecte directamente a una fuente de voltaje. Opere a o por debajo de la corriente directa continua recomendada de 30 mA.
• Gestión Térmica:Asegúrese de que el PCB proporcione un alivio térmico adecuado, especialmente cuando opere a corrientes altas o en temperaturas ambientales elevadas, para mantenerse dentro del límite de disipación de potencia de 120 mW.
• Protección contra ESD:Implemente procedimientos estándar de manejo de ESD durante el montaje. Considere agregar diodos de supresión de voltaje transitorio (TVS) u otra protección en la placa de circuito si el LED está en una ubicación expuesta.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 110 grados proporciona un haz amplio. Para una luz más enfocada, pueden requerirse ópticas secundarias (lentes).

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Si bien esta hoja de datos única no proporciona una comparación directa con otros números de parte, se pueden inferir las características diferenciadoras clave de este LED:

• Ángulo de Visión Amplio (110°):Ofrece una iluminación más amplia en comparación con LED de ángulos más estrechos, adecuado para iluminación de área en lugar de iluminación puntual.
• Clasificación Detallada:La extensa clasificación de V_F, I_V, y coordenadas de color proporciona una alta consistencia para aplicaciones que requieren un rendimiento coincidente entre múltiples unidades.
• Empaquetado Robusto:La compatibilidad con la colocación automática y los perfiles de reflujo sin plomo estándar (pico de 260°C) facilita la fabricación confiable de alto volumen.
• Tecnología InGaN:Proporciona una generación eficiente de luz blanca típica de los diseños modernos de LED de alta luminosidad.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

9.1 ¿Cuál es la diferencia entre la Corriente Directa Pico (100mA) y la Corriente Directa Continua (30mA)?

La Corriente Directa Continua (30mA) es la corriente máxima para operación continua y en estado estable. La Corriente Directa Pico (100mA) es una corriente mucho más alta que el LED puede manejar solo durante pulsos muy cortos (ancho de 0.1ms) con un ciclo de trabajo bajo (10%). Esto es útil para aplicaciones como multiplexación o atenuación PWM donde breves pulsos de alta corriente logran un brillo instantáneo más alto sin sobrecalentar el LED. Exceder continuamente la corriente nominal continua causará calor excesivo y degradación rápida.

9.2 ¿Cómo interpreto las Coordenadas de Cromaticidad (x=0.295, y=0.280)?

Estas coordenadas ubican el color de la luz blanca en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. Este punto específico típicamente corresponde a una temperatura de color "blanco frío" o "blanco luz día", a menudo en el rango de 6000K-7000K. La tolerancia de ±0.01 define un área pequeña en el gráfico dentro de la cual debe caer el color de cualquier LED individual de este lote, asegurando uniformidad de color.

9.3 ¿Por qué son tan estrictas las condiciones de almacenamiento (MSL 3)? ¿Qué sucede si excedo el tiempo de exposición de 168 horas?

Los paquetes SMD pueden absorber humedad del aire. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede convertirse rápidamente en vapor, causando delaminación interna, agrietamiento o "efecto palomita de maíz" del paquete plástico, lo que puede destruir el LED. MSL 3 y el límite de 168 horas definen un tiempo de exposición seguro para la tasa de absorción de humedad específica de este paquete. Si se excede, el secado (60°C durante 48hrs) elimina la humedad absorbida, restaurando el componente a un estado seco adecuado para el reflujo.

10. Ejemplo de Caso de Diseño y Uso

10.1 Diseño de un Panel de Indicadores de Estado

Escenario:Diseñar un panel de control con 10 indicadores de estado LED blancos uniformes.

Pasos de Diseño:

1. Configuración de Corriente:Elija un punto de operación, ej., I_F= 20 mA, para operación confiable y usar directamente los datos clasificados de la hoja de datos.
2. Cálculo de Voltaje:Suponiendo una fuente de alimentación de 5V (V_CC). Seleccione LED del mismo lote V_F, ej., V3 (3.2-3.3V). Use el valor típico (3.25V) para el cálculo. La resistencia en serie requerida R = (V_CC- V_F) / I_F= (5 - 3.25) / 0.020 = 87.5 Ω. Se puede usar una resistencia estándar de 91 Ω o 82 Ω, ajustando ligeramente la corriente.
3. Uniformidad de Brillo:Especifique LED del mismo lote I_V (ej., Lote C: 1440-1580 mcd) para asegurar que todos los indicadores tengan un brillo percibido similar.
4. Uniformidad de Color:Especifique LED del mismo Rango de Color (ej., A63) para garantizar que todas las luces emitan un tono idéntico de blanco, crítico para la consistencia estética.
5. Diseño del PCB:Siga las dimensiones recomendadas para las almohadillas de la hoja de datos. Asegúrese de que el diseño de las almohadillas respete las distancias mínimas (A, C) al cuerpo/reflector del LED para evitar cortocircuitos y permitir la formación adecuada del filete de soldadura.
6. Montaje:Use el perfil de reflujo IR recomendado. Mantenga los LED en bolsas selladas hasta que estén listos para el montaje. Si se abre la bolsa, complete la soldadura de los 10 LED dentro de las 168 horas.

11. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este LED blanco opera bajo el principio de electroluminiscencia en un semiconductor. El núcleo es un chip hecho de Nitruro de Galio e Indio (InGaN), que emite luz azul cuando los electrones se recombinan con huecos a través de su banda prohibida al aplicar un voltaje directo (típicamente 2.9-3.6V). Para producir luz blanca, el chip emisor azul se recubre con una capa de fósforo de granate de itrio y aluminio dopado con cerio (YAG:Ce). Una parte de los fotones azules de alta energía del chip es absorbida por el fósforo, que luego re-emite luz amarilla de menor energía a través de un proceso llamado fotoluminiscencia. La luz azul no absorbida restante se mezcla con la luz amarilla emitida, y el ojo humano percibe esta combinación como blanca. La lente amarilla difunde y da forma adicional a la salida de luz final.

12. Tendencias Tecnológicas

La tecnología descrita en esta hoja de datos representa un enfoque maduro y ampliamente adoptado para generar luz blanca con LED. Las tendencias clave en curso en la industria más amplia de LED que se relacionan con tales componentes incluyen:

• Mayor Eficiencia (lm/W):Las mejoras continuas en el diseño de chips InGaN, la eficiencia del fósforo y la arquitectura del paquete conducen a una mayor eficacia luminosa, lo que significa más salida de luz para la misma potencia eléctrica de entrada.
• Mejor Calidad de Color:Desarrollo de mezclas de múltiples fósforos (ej., añadiendo fósforo rojo) para mejorar el Índice de Reproducción Cromática (IRC), proporcionando una reproducción de color más precisa y agradable bajo la luz LED.
• Miniaturización:La tendencia hacia dispositivos más pequeños en la electrónica de consumo impulsa LED en huellas de paquete aún más pequeñas mientras se mantiene o aumenta la salida de luz.
• Mayor Fiabilidad y Vida Útil:Los avances en materiales (epoxi, fósforo, sustratos) y diseños de gestión térmica están extendiendo la vida útil operativa (L70, L90) de los LED, reduciendo los costos de mantenimiento a largo plazo.
• Iluminación Inteligente y Conectada:Si bien este es un componente básico, el ecosistema se está moviendo hacia LED que son partes integrales de sistemas inteligentes, a menudo requiriendo controladores compatibles para atenuación, ajuste de color y conectividad.