Hoja de Datos del LED Blanco LTW-020ZDCG - Paquete SMD - 3.2V Típico - 20mA - 1000-1720mcd - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este componente es un LED blanco de montaje superficial diseñado como una fuente de luz compacta y de alta eficiencia energética. Combina la larga vida útil y fiabilidad inherentes a la tecnología LED con niveles de brillo competitivos, con el objetivo de ofrecer flexibilidad de diseño para aplicaciones de iluminación de estado sólido destinadas a reemplazar soluciones de iluminación convencionales.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las características clave de este LED incluyen compatibilidad con equipos de colocación automática, idoneidad para procesos de soldadura por reflujo infrarrojo y en fase de vapor, y cumplimiento de estándares de producto ecológico (sin plomo y RoHS). Se suministra en cinta de 12 mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro.

Áreas Principales de Aplicación:

• Luces de lectura para interiores de automóviles, autobuses y aeronaves.
• Iluminación portátil como linternas y luces para bicicletas.
• Iluminación arquitectónica y decorativa: downlights, iluminación en cornisas, iluminación bajo estanterías, iluminación de tareas.
• Iluminación exterior y de seguridad: bolardos, luces de jardín.
• Medidas a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C y una corriente directa (IF) de 20 mA, salvo que se indique lo contrario.
• Iluminación de señalización: semáforos, balizas, luces de cruce ferroviario.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Se advierte específicamente contra la operación bajo polarización inversa.

• Disipación de Potencia:120 mW
• Corriente Directa de Pico:100 mA (a un ciclo de trabajo de 1/10, ancho de pulso de 0.1 ms)
• Corriente Directa en CC:30 mA
• Voltaje Inverso:5 V
• Rango de Temperatura de Operación:-30°C a +85°C
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +100°C
• Condición de Soldadura por Reflujo:Temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos (proceso sin plomo).

2.2 Características Electro-Ópticas

Measured at an ambient temperature (Ta) of 25°C and a forward current (IF) of 20 mA, unless otherwise stated.

• Intensidad Luminosa (IV):Mínimo 1000 mcd, Típico 1720 mcd. Este parámetro se mide utilizando un sensor filtrado para coincidir con la curva de respuesta fotópica del ojo CIE.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):110 grados. Esto define la dispersión angular donde la intensidad luminosa es al menos la mitad de la intensidad máxima.
• Coordenadas de Cromaticidad (x, y):Basadas en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. Los valores típicos proporcionados son x=0.300, y=0.290. Se debe aplicar una tolerancia de ±0.01 a estas coordenadas. El estándar de prueba referenciado es CAS140B.
• Voltaje Directo (VF):Mínimo 2.9 V, Máximo 3.6 V a IF=20mA.
• Voltaje de Resistencia a ESD:2 kV (Modelo de Cuerpo Humano). Se recomienda encarecidamente tomar precauciones adecuadas de manipulación ESD, incluyendo el uso de pulseras y equipos conectados a tierra.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

El producto se clasifica en lotes (bins) según parámetros clave para garantizar la consistencia dentro de un lote de producción. Los diseñadores deben considerar estos lotes para la coincidencia de color y brillo en sus aplicaciones.

3.1 Clasificación por Voltaje Directo (VF)

Los LEDs se clasifican en lotes (V0 a V6) según su caída de voltaje directo a 20mA. Cada lote tiene un rango de 0.1V, con una tolerancia adicional de ±0.1V en cada lote.

• Ejemplo: El lote V0 cubre de 2.9V a 3.0V.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (IV)

Los LEDs se clasifican en lotes (T, A, B, C, D) según su intensidad luminosa a 20mA. Se aplica una tolerancia de ±10% al rango de cada lote.

• Ejemplo: El lote D cubre de 1580 mcd a 1720 mcd.

3.3 Rangos de Color (Clasificación de Cromaticidad)

Una tabla detallada define rangos de color específicos (ej., A52, A53, BE1, BG3). Cada rango está definido por un cuadrilátero o triángulo en el diagrama de cromaticidad CIE 1931, especificado por tres o cuatro puntos de coordenadas (x, y). Esto permite una selección y coincidencia de color precisa para aplicaciones que requieren coordenadas de punto blanco específicas.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas típicas de características eléctricas y ópticas medidas a 25°C de temperatura ambiente. Aunque los gráficos específicos no se detallan en el texto proporcionado, tales curvas suelen incluir:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa:Muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, típicamente de forma no lineal, saturándose eventualmente.
• Voltaje Directo vs. Corriente Directa:La curva IV, que muestra la relación exponencial característica de un diodo.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Ilustra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión, un factor crítico para la gestión térmica.
• Distribución Espectral de Potencia:Para un LED blanco (probablemente un chip azul con fósforo), esto mostraría el pico azul y el espectro amarillo más amplio convertido por el fósforo.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones de Contorno

Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.1 mm a menos que se especifique lo contrario. El paquete es un formato SMD estándar de la industria. El terminal del ánodo está claramente marcado en el diagrama para la correcta orientación de polaridad durante el ensamblaje.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Montaje en PCB

Se proporciona un diseño de patrón de soldadura para la placa de circuito impreso para garantizar una soldadura confiable durante el proceso de reflujo infrarrojo o en fase de vapor. Adherirse a esta huella recomendada es crucial para lograr una formación adecuada de la junta de soldadura y estabilidad mecánica.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo

El componente está clasificado para soldadura por reflujo sin plomo con una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos. Se sugiere un perfil de reflujo conforme con J-STD-020D. El perfil debe incluir etapas apropiadas de precalentamiento, estabilización, reflujo y enfriamiento para minimizar el choque térmico y garantizar juntas de soldadura confiables.

6.2 Condiciones de Almacenamiento y Manipulación

El LED 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 en la bolsa a prueba de humedad con desecante.
• Paquete Abierto:Almacenar a ≤30°C y ≤60% HR. Los componentes deben someterse a soldadura dentro de las 168 horas (7 días) posteriores a la exposición. Si la tarjeta indicadora de humedad se vuelve rosa (≥10% HR) o se excede el tiempo de exposición, se recomienda hornear a 60°C durante al menos 48 horas antes de su uso. Resellar cualquier parte no utilizada con desecante.

6.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, usar únicamente los disolventes especificados. Sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto es aceptable. Se prohíbe el uso de limpiadores químicos no especificados, ya que pueden dañar el paquete o la óptica del LED.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora con relieve de 12 mm de ancho, enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro.

• Capacidad del Carrete:Máximo de 2000 piezas por carrete.
• Cinta de Cubierta:Los espacios vacíos se sellan con una cinta de cubierta superior.
• Componentes Faltantes:Se permite un máximo de dos componentes faltantes consecutivos ("lámparas") según la especificación.
• Estándar:El empaquetado cumple con las especificaciones EIA-481-1-B.

En la hoja de datos se proporcionan dibujos dimensionales detallados tanto para los espacios de la cinta portadora como para el carrete.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre alimente el LED con una fuente de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente. La corriente máxima absoluta en CC es 30mA; la operación típica es a 20mA.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja (120mW máx.), asegurar un área de cobre adecuada en el PCB o vías térmicas ayuda a mantener una temperatura de unión más baja, lo que preserva la salida luminosa y la longevidad.
• Protección contra ESD:Implemente medidas de protección ESD en el circuito y durante la manipulación, ya que el dispositivo está clasificado para solo 2kV HBM.
• Óptica:El ángulo de visión de 110 grados es adecuado para iluminación de área amplia. Para haces enfocados, se requerirían ópticas secundarias (lentes).

8.2 Limitaciones y Precauciones de Aplicación

La hoja de datos contiene una advertencia crítica sobre el alcance de la aplicación. Estos LEDs están destinados a electrónica comercial e industrial estándar. No están diseñados ni calificados para aplicaciones donde una falla podría poner en peligro directamente la vida o la salud, tales como:

• Sistemas de control de aviación
• Equipos médicos de soporte vital
• Señales críticas para la seguridad en transporte (sin calificación adicional)
• Otros sistemas de alta confiabilidad/críticos para la seguridad

Se requiere consulta con el fabricante para tales aplicaciones.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Aunque no se proporciona una comparación directa con otros números de parte en esta hoja de datos única, se pueden inferir los diferenciadores clave de este componente:

• Rango de Brillo:Ofrece una intensidad luminosa relativamente alta (hasta 1720 mcd a 20mA) para su tamaño de paquete, dirigido a aplicaciones que requieren un buen brillo de fuente puntual.
• Clasificación de Color:La extensa tabla de rangos de color permite una selección de color precisa, lo que es ventajoso para aplicaciones que requieren una apariencia de color blanco consistente en múltiples LEDs.
• Compatibilidad:La compatibilidad total con los procesos estándar de ensamblaje SMD (colocación automática, reflujo IR/en fase de vapor) lo convierte en una solución de fácil integración para fabricación de alto volumen.

10. Preguntas Frecuentes Basadas en Parámetros Técnicos

10.1 ¿Cuál es la corriente y voltaje de operación típicos?

La condición de prueba estándar y el punto de operación típico es una corriente directa de 20mA. A esta corriente, el voltaje directo típicamente cae entre 2.9V y 3.6V, dependiendo del lote VF específico. El consumo de potencia es aproximadamente de 60-70mW.

10.2 ¿Cómo interpreto los códigos de clasificación de color?

Los códigos alfanuméricos (ej., A52, BE3) corresponden a regiones específicas en el diagrama de cromaticidad CIE 1931 definidas en la Tabla de Rangos de Color. Para garantizar uniformidad de color en su diseño, especifique y utilice LEDs del mismo rango de color. La primera letra/número a menudo agrupa temperaturas de color o tonos similares.

10.3 ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de 5V?

No directamente. Conectar una fuente de 5V directamente a través del LED causaría un flujo de corriente excesivo, probablemente excediendo la clasificación máxima absoluta y destruyendo el dispositivo. Debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie o un controlador de corriente constante. Por ejemplo, con una fuente de 5V y un objetivo de 20mA, asumiendo un VF de 3.2V, la resistencia en serie requerida sería R = (5V - 3.2V) / 0.02A = 90 Ohmios (se podría usar una resistencia estándar de 91 Ohmios).

10.4 ¿Cuáles son los requisitos de manipulación MSL 3?

MSL 3 significa que el paquete puede soportar hasta 168 horas (7 días) de condiciones de fábrica (≤30°C/60% HR) después de abrir la bolsa a prueba de humedad. Si se abre la bolsa, tiene una semana para completar el proceso de soldadura por reflujo. Si se excede este tiempo, las piezas deben hornearse a 60°C durante 48 horas para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" (agrietamiento del paquete) durante el reflujo.

11. Ejemplos Prácticos de Diseño y Uso

11.1 Ejemplo: Diseño de una Luz Indicadora Montada en PCB

Escenario:Crear un indicador de estado simple alimentado desde un pin GPIO de un microcontrolador de 3.3V.
Pasos de Diseño:

1. Límite de Corriente:El pin GPIO puede suministrar 20mA. Esto coincide con la corriente típica del LED. No se necesita controlador externo.
2. Cálculo de la Resistencia (para margen de seguridad):Aunque VCC (3.3V) está cerca de VF (~3.2V), una pequeña resistencia en serie es una buena práctica para limitar la corriente de entrada. R = (3.3V - 3.2V) / 0.02A = 5 Ohmios. Use una resistencia de 10 Ohmios para un límite más seguro.
3. Diseño del PCB:Use el patrón de soldadura recomendado. Conecte el cátodo (identificado en el dibujo de contorno) a la resistencia y luego al pin GPIO. Conecte el ánodo al riel de 3.3V. Incluya una pequeña área de cobre bajo la almohadilla del LED para un ligero disipador de calor.
4. Software:Active el pin GPIO en alto para encender el LED.

11.2 Ejemplo: Matriz de Múltiples LEDs para Iluminación de Tareas

Escenario:Diseñar una luz bajo estantería utilizando 10 LEDs para una iluminación uniforme.
Consideraciones de Diseño:

• Coincidencia de Color:Especifique un solo lote de color estrecho (ej., BE2) a su proveedor para evitar diferencias de color visibles entre los LEDs.
• Método de Conducción:Use un CI controlador de LED de corriente constante capaz de entregar 200mA (10 LEDs * 20mA) para configuración en serie o serie-paralelo. Un regulador lineal simple sería ineficiente debido a la caída de voltaje.
• Gestión Térmica:Espacie los LEDs adecuadamente en el PCB de núcleo metálico (MCPCB) para permitir la disipación de calor. Los 120mW por LED se traducen en 1.2W en total, requiriendo un diseño térmico consciente.
• Óptica:El haz nativo de 110 grados puede ser suficiente. Para un aspecto más enfocado o difuso, considere agregar una guía de luz o un panel difusor.

12. Introducción al Principio de Operación

Los LEDs blancos como el LTW-020ZDCG típicamente operan bajo el principio de conversión por fósforo. El núcleo del dispositivo es un chip semiconductor, usualmente hecho de nitruro de galio e indio (InGaN), que emite luz azul cuando está polarizado directamente (la corriente eléctrica pasa a través de él). Este chip emisor de luz azul está recubierto o cubierto con una capa de material de fósforo, a menudo basado en granate de itrio y aluminio (YAG) dopado con cerio.

Cuando los fotones azules del chip golpean el fósforo, una parte de ellos es absorbida. El fósforo luego re-emite esta energía como luz a través de un espectro más amplio, predominantemente en la región amarilla. La combinación de la luz azul no absorbida restante y la luz amarilla emitida por el fósforo se mezcla para producir la percepción de luz blanca para el ojo humano. Las proporciones exactas de azul y amarillo, y la composición específica del fósforo, determinan la temperatura de color correlacionada (CCT) y las coordenadas de cromaticidad (x, y) de la luz blanca producida, lo que conduce al sistema de clasificación detallado descrito en la hoja de datos.

13. Tendencias y Avances Tecnológicos

El campo de la iluminación de estado sólido (SSL) continúa evolucionando. Las tendencias generales observables en la industria, que proporcionan contexto para componentes como este, incluyen:

• Mayor Eficiencia (Lúmenes por Vatio):Las mejoras continuas en la epitaxia de semiconductores, diseño de chips y tecnología de fósforos aumentan constantemente la eficacia luminosa de los LEDs blancos, reduciendo el consumo de energía para la misma salida de luz.
• Mejor Calidad de Color:El desarrollo de mezclas de múltiples fósforos y nuevos materiales de fósforo (ej., puntos cuánticos) tiene como objetivo mejorar el Índice de Reproducción Cromática (CRI), haciendo que los colores aparezcan más naturales bajo iluminación LED, y ofrecer una gama más amplia de temperaturas de color precisas.
• Miniaturización y Mayor Densidad:Los avances en empaquetado permiten huellas de LED más pequeñas y mayores densidades de potencia, permitiendo soluciones de iluminación más compactas y brillantes.
• Iluminación Inteligente y Conectada:La integración de electrónica de control directamente con paquetes o módulos LED para permitir atenuación, ajuste de color y conectividad (IoT) es una tendencia creciente, yendo más allá de simples componentes pasivos.
• Fiabilidad y Predicciones de Vida Útil:Una comprensión mejorada de los mecanismos de falla y mejores metodologías de prueba conducen a predicciones de vida útil más precisas (métricas L70, L90) bajo diversas condiciones de operación, crucial para el diseño de iluminación profesional.

Componentes como el descrito en esta hoja de datos representan un punto maduro en esta progresión tecnológica, ofreciendo una solución estandarizada y confiable para una amplia gama de aplicaciones de iluminación general.