Hoja Técnica del LED LTW-326ZDSKR-5A - Doble Color (Blanco/Rojo) - Vista Lateral - Paquete SMD - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTW-326ZDSKR-5A es un LED de montaje superficial (SMD) de doble color y vista lateral. Su propósito principal de diseño es para aplicaciones de retroiluminación de pantallas LCD, donde se requiere una fuente de luz compacta y en ángulo recto. El dispositivo integra dos chips semiconductores distintos en un solo encapsulado: un chip de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) para la emisión de luz blanca y un chip de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para la emisión de luz roja. Esta configuración de doble chip permite la mezcla de colores o el control independiente de dos colores desde un solo componente, ahorrando espacio en la placa y simplificando el ensamblaje en diseños con limitaciones de espacio, como pantallas delgadas.

Las ventajas principales de este LED incluyen su salida ultrabrillante de ambos chips, su compatibilidad con equipos automáticos estándar de pick-and-place, y su calificación para procesos de soldadura por reflujo sin plomo e infrarrojos (IR). Se suministra en cinta de 8 mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, facilitando la fabricación en volumen. El producto también cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), clasificándolo como un producto ecológico.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Límites Absolutos Máximos

Operar el dispositivo más allá de estos límites puede causar daños permanentes. Los límites clave a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C son:

• Disipación de Potencia:Chip Blanco: 35 mW, Chip Rojo: 48 mW. Esto define la potencia máxima que el LED puede disipar en forma de calor en operación continua.
• Corriente Directa:Corriente Directa en CC: Blanco: 10 mA, Rojo: 20 mA. Corriente Directa Pico (ciclo de trabajo 1/10, pulso de 0.1ms): Blanco: 50 mA, Rojo: 40 mA. Exceder la corriente en CC sobrecargará la unión semiconductora.
• Voltaje Inverso:5 V para ambos chips. Aplicar un voltaje de polarización inversa mayor puede causar ruptura de la unión.
• Rango de Temperatura:Operación: -20°C a +80°C. Almacenamiento: -40°C a +85°C.
• Sensibilidad a ESD:El umbral del Modelo de Cuerpo Humano (HBM) es de 2000V. Son necesarias precauciones contra descargas electrostáticas durante el manejo.
• Soldadura:Resiste soldadura por reflujo infrarrojo a una temperatura pico de 260°C durante 10 segundos.

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas a Ta=25°C con una corriente directa (IF) de 5mA, salvo que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (Iv):Una métrica clave de rendimiento. Blanco: Mín 28.0 mcd, Típ -, Máx 112.0 mcd. Rojo: Mín 7.1 mcd, Típ -, Máx 45.0 mcd. La Iv real de cada unidad se clasifica en bins (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ1/2):130 grados para ambos colores, indicando un cono de visión amplio típico de las lentes de emisión lateral usadas en guías de luz para retroiluminación.
• Voltaje Directo (VF):Blanco: Mín 2.7V, Típ 3.0V, Máx 3.7V. Rojo: Mín 1.70V, Típ 2.00V, Máx 2.40V. La diferencia en VF se debe a las diferentes energías de banda prohibida de los materiales InGaN y AlInGaP. Esto debe considerarse al diseñar los circuitos de excitación, especialmente para configuraciones de ánodo común o cátodo común.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λP):Para el chip rojo: 639 nm (típico).
• Longitud de Onda Dominante (λd):Para el chip rojo: 630 nm (típico). Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que define el color.
• Coordenadas de Cromaticidad (x, y):Para el chip blanco: x=0.3, y=0.3 (típico). Estas coordenadas CIE 1931 definen el punto de blanco. Se aplica una tolerancia de ±0.01.
• Corriente Inversa (IR):Máx 100 µA a VR=5V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Los LEDs se clasifican en bins de rendimiento para garantizar consistencia en la aplicación. El código del bin está marcado en el embalaje.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa (Iv)

Chip Blanco:Bins N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd).
Chip Rojo:Bins K (7.1-11.2 mcd), L (11.2-18.0 mcd), M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd).
Se aplica una tolerancia de ±15% dentro de cada bin.

3.2 Clasificación por Tono (Color) para el Chip Rojo

Los LEDs rojos se clasifican según sus coordenadas de cromaticidad (x, y) en el diagrama CIE 1931. Se definen seis bins (S1 a S6), cada uno representando un área cuadrilátera pequeña en la carta de colores. La hoja de datos proporciona las coordenadas de cada vértice de estos bins. Se aplica una tolerancia de ±0.01 a las coordenadas (x, y) dentro de cada bin. Esto garantiza una consistencia de color ajustada para la emisión roja entre diferentes lotes de producción.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas características típicas que son esenciales para el diseño.

• Curva IV (Corriente vs. Voltaje):Muestra la relación exponencial entre el voltaje directo y la corriente para los chips blanco y rojo. Los diferentes voltajes de encendido son claramente visibles.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Ilustra cómo la salida de luz aumenta con la corriente. Es típicamente lineal dentro del rango de operación recomendado, pero se satura a corrientes más altas.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Muestra la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esto es crítico para la gestión térmica en la aplicación final.
• Distribución Espectral:Para el chip rojo, la curva mostraría un pico estrecho alrededor de 639nm, característico de la tecnología AlInGaP. Para el chip blanco (típicamente un dado azul con fósforo), el espectro sería amplio, cubriendo el rango visible.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED cumple con un contorno de encapsulado estándar EIA para LEDs de vista lateral. Las dimensiones críticas incluyen la altura, anchura y profundidad totales, así como la ubicación y tamaño de las almohadillas de soldadura. Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.10mm a menos que se especifique lo contrario. La lente está diseñada para emisión lateral.

5.2 Asignación de Pines y Polaridad

El dispositivo tiene dos ánodos/cátodos para los chips independientes. La asignación de pines es: El cátodo del chip blanco InGaN está conectado al Pin C2. El cátodo del chip rojo AlInGaP está conectado al Pin C1. Los ánodos probablemente son comunes o están asignados a otros pines según el dibujo del encapsulado. Se debe observar la polaridad correcta durante el diseño de PCB y el ensamblaje.

5.3 Diseño Sugerido de Almohadillas de Soldadura

La hoja de datos proporciona un patrón de soldadura recomendado (huella) para el diseño de PCB. Adherirse a este patrón asegura la formación adecuada de la junta de soldadura, estabilidad mecánica y rendimiento térmico durante el reflujo. También se indica una dirección de soldadura sugerida para minimizar el efecto "tombstoning".

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El LED es compatible con procesos de reflujo infrarrojo. Se proporciona un perfil sugerido, siendo un parámetro crítico una temperatura pico de 260°C durante un máximo de 10 segundos. Se debe seguir este perfil para evitar daños térmicos al encapsulado plástico y a los alambres de unión internos.

6.2 Limpieza

Si se requiere limpieza después de la soldadura, solo deben usarse productos químicos especificados. La hoja de datos recomienda inmersión en alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Productos químicos no especificados pueden dañar la resina del encapsulado o la lente.

6.3 Almacenamiento y Manejo

• Precauciones contra ESD:El dispositivo es sensible a descargas electrostáticas (2000V HBM). Use pulseras antiestáticas, estaciones de trabajo conectadas a tierra y contenedores conductores.
• Sensibilidad a la Humedad:Como un encapsulado SMD plástico, es sensible a la humedad. Si la bolsa sellada original a prueba de humedad con desecante no se ha abierto, el almacenamiento debe ser a ≤30°C/≤90%HR, con una vida útil de un año. Una vez abierta, los LEDs deben almacenarse a ≤30°C/≤60%HR y usarse dentro de una semana. Para almacenamiento más prolongado fuera de la bolsa original, use un contenedor sellado con desecante o un desecador de nitrógeno. Los componentes almacenados fuera de la bolsa por >1 semana requieren secado (aprox. 60°C por >20 horas) antes del reflujo para prevenir el efecto "popcorning".

7. Embalaje y Pedido

El embalaje estándar es cinta portadora de 8 mm sellada con cinta de cubierta, enrollada en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Cada carrete completo contiene 3000 piezas. Hay una cantidad mínima de embalaje de 500 piezas para remanentes. El embalaje cumple con las especificaciones ANSI/EIA 481-1. Se proporcionan las dimensiones de la cinta y el carrete para la configuración del alimentador automático.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

La aplicación principal es la retroiluminación de pantallas LCD para electrónica de consumo, pantallas industriales y pantallas interiores automotrices donde un perfil delgado es esencial. La capacidad de doble color permite retroiluminación dinámica (ej., blanco para operación normal, rojo para modo nocturno o advertencias) o la creación de otros colores mediante mezcla.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Excitación de Corriente:Use excitadores de corriente constante, no de voltaje constante, para garantizar una salida de luz estable y longevidad. Respete los límites absolutos de corriente en CC (10mA blanco, 20mA rojo).
• Gestión Térmica:La disipación de potencia, aunque baja, genera calor. Asegure un área de cobre de PCB adecuada o vías térmicas bajo las almohadillas de soldadura para disipar el calor, especialmente si se excita a corrientes más altas o en altas temperaturas ambiente. Esto mantiene la eficiencia luminosa y la vida útil.
• Diseño Óptico:La emisión lateral de 130 grados está diseñada para acoplarse a una placa guía de luz (LGP). El diseño del punto de inyección y el patrón de la LGP es crucial para lograr una iluminación de retroiluminación uniforme.
• Diseño del Circuito:Tenga en cuenta los diferentes voltajes directos de los dos chips al diseñar el circuito de excitación, particularmente si usa una resistencia limitadora de corriente común para ambos.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Comparado con LEDs de vista lateral de un solo color, la ventaja clave es el ahorro de espacio y el ensamblaje simplificado para aplicaciones de dos colores. El uso de AlInGaP para el rojo ofrece mayor eficiencia y color más saturado en comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP. El chip blanco basado en InGaN proporciona alto brillo. La combinación en un solo encapsulado es una optimización a nivel de sistema para unidades de retroiluminación de alto volumen y sensibles al costo.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Puedo excitar los chips blanco y rojo simultáneamente a su corriente en CC máxima?
R: Debe considerar la disipación de potencia total y la carga térmica en el encapsulado. Excitar ambos a corriente máxima (10mA + 20mA = 30mA total) a su VF típico (3.0V + 2.0V = 5.0V) resulta en 150mW de entrada eléctrica. Esto excede los límites individuales de disipación de potencia (35mW y 48mW) y probablemente sobrecalentaría el dispositivo. Es necesario reducir la especificación (derating) o usar operación pulsada.

P: ¿Cómo interpreto el código de bin Iv en la bolsa?
R: La bolsa tendrá un código que indica el bin Iv específico (ej., "Q" para blanco, "L" para rojo) de los LEDs dentro. Debe cruzar esta letra con las Tablas de Especificaciones Iv en la hoja de datos para conocer el rango garantizado mínimo/máximo de intensidad luminosa para ese lote.

P: El chip rojo tiene una longitud de onda pico de 639nm pero una longitud de onda dominante de 630nm. ¿Por qué la diferencia?
R: La longitud de onda pico (λP) es el punto más alto en la curva de distribución espectral de potencia. La longitud de onda dominante (λd) se determina trazando una línea desde el punto blanco (iluminante) en el diagrama CIE a través de las coordenadas medidas (x,y) del LED hasta el locus espectral. λd es el color de longitud de onda única que percibe el ojo humano, que puede diferir de λP, especialmente si el espectro no es perfectamente simétrico.

11. Caso de Estudio de Diseño Práctico

Escenario:Diseñar un indicador de estado/retroiluminación para la pantalla de un dispositivo médico portátil. El indicador necesita mostrar blanco para "encendido/activo" y rojo para "batería baja/advertencia". El espacio es extremadamente limitado.
Implementación:Se coloca un solo LED LTW-326ZDSKR-5A en el borde de una pequeña pantalla LCD. Se usa un microcontrolador simple con dos pines GPIO para controlar dos circuitos limitadores de corriente independientes (ej., usando transistores). Un circuito excita el chip blanco, el otro excita el chip rojo. La emisión lateral de 130 grados se acopla efectivamente a la guía de luz de la pantalla. El diseño ahorra espacio en comparación con usar dos LEDs separados y simplifica el proceso de alineación óptica durante el ensamblaje.

12. Introducción al Principio Tecnológico

LED Blanco InGaN:Típicamente, un chip semiconductor InGaN que emite luz azul está recubierto con un fósforo amarillo (ej., YAG:Ce). Parte de la luz azul es convertida por el fósforo a luz amarilla. La mezcla de la luz azul restante y la luz amarilla convertida es percibida por el ojo humano como blanca. La temperatura de color exacta (blanco frío, blanco cálido) se ajusta mediante la composición del fósforo.

LED Rojo AlInGaP:Este sistema de materiales tiene una banda prohibida directa que puede ajustarse a través de las regiones espectrales roja, naranja y amarilla variando las proporciones de aluminio e indio. Los LEDs AlInGaP son conocidos por su alta eficiencia y excelente pureza de color (ancho espectral estrecho) en el rango rojo-ámbar, superiores a la tecnología más antigua GaAsP.

13. Tendencias y Desarrollos de la Industria

La tendencia en LEDs para retroiluminación continúa hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio) y un índice de reproducción cromática (CRI) más alto para una mejor calidad de imagen, especialmente en monitores y televisores profesionales. Para los tipos de vista lateral, el impulso es hacia encapsulados más delgados para permitir diseños de pantalla cada vez más delgados. También hay un desarrollo continuo en tecnologías de encapsulado a escala de chip (CSP) y mini/micro-LED, que prometen factores de forma aún más pequeños, mayor densidad y capacidades de atenuación local para unidades de retroiluminación avanzadas. El enfoque de doble color sigue siendo relevante para un control de color segmentado rentable en aplicaciones de gama media.