Hoja de Datos Técnica del LED SMD Bicolor LTST-S115KFKGKT-5A - Paquete de Vista Lateral - Naranja/Verde - 5mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-S115KFKGKT-5A es un LED de Montaje Superficial (SMD) bicolor y de vista lateral, específicamente diseñado para aplicaciones que requieren soluciones de retroiluminación compactas, como en paneles LCD. Este componente integra dos chips semiconductores distintos en un solo encapsulado: uno que emite en el espectro naranja y otro en el espectro verde. Su propósito principal de diseño es proporcionar una fuente de luz confiable, brillante y que ahorre espacio, compatible con los procesos modernos de ensamblaje automatizado.

Las ventajas principales de este LED incluyen su conformidad con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), clasificándolo como un producto ecológico. Utiliza tecnología de chip ultrabrillante de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para ambos colores, conocida por su alta eficiencia y buena pureza de color. El dispositivo se suministra en cinta de 8 mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, haciéndolo totalmente compatible con equipos automáticos de colocación de alta velocidad. Además, está diseñado para soportar procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), facilitando su integración en ensamblajes de placas de circuito impreso (PCB).

El mercado objetivo abarca la electrónica de consumo, la instrumentación industrial y los interiores automotrices, donde los LED de emisión lateral son cruciales para la retroiluminación de pantallas con iluminación lateral, paneles indicadores e iluminación de estado en espacios confinados.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Operar el dispositivo más allá de estos límites puede causar daños permanentes. Todas las especificaciones se indican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW máximo por chip de color.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):80 mA, permitida solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Esta especificación es para eventos transitorios, no para operación continua.
• Corriente Directa en CC (I_F):30 mA máximo de corriente continua para una operación confiable a largo plazo.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V máximo. Exceder este voltaje en polarización inversa puede dañar la unión del LED. Se prohíbe la operación continua bajo voltaje inverso.
• Rango de Temperatura de Operación:-30°C a +85°C. El dispositivo es funcional dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +85°C para condiciones no operativas.
• Condición de Soldadura Infrarroja:El encapsulado puede soportar una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos durante la soldadura por reflujo, lo cual es estándar para procesos de ensamblaje sin plomo (Pb-free).

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a Ta=25°C y una corriente directa (I_F) de 5mA, que es una condición común de prueba y operación.

• Intensidad Luminosa (I_V):
  • Chip Naranja:Mínimo 11.2 mcd, Valor típico no especificado, Máximo 71.0 mcd.
  • Chip Verde:Mínimo 4.5 mcd, Valor típico no especificado, Máximo 28.0 mcd.
  • La medición se realiza utilizando una combinación de sensor y filtro que se aproxima a la curva de respuesta del ojo fotópico (CIE).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados típico para ambos colores. Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor máximo (axial), definiendo el ancho del haz.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_P):La longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida es más alta.
  • Naranja: 611 nm típico.
  • Verde: 574 nm típico.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):La longitud de onda única percibida por el ojo humano que define el color.
  • Naranja: 605 nm típico a I_F=5mA.
  • Verde: 571 nm típico a I_F=5mA.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):El ancho de banda del espectro emitido a la mitad de su intensidad máxima.
  • Naranja: 17 nm típico.
  • Verde: 15 nm típico.
• Voltaje Directo (V_F):
  • Ambos Colores: Típico 1.90 V, Máximo 2.30 V a I_F=5mA.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10 µA cuando se aplica un voltaje inverso (V_R) de 5V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

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

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Color Naranja (@5mA):

Código de Lote L: 11.2 - 18.0 mcd

Código de Lote M: 18.0 - 28.0 mcd

Código de Lote N: 28.0 - 45.0 mcd

Código de Lote P: 45.0 - 71.0 mcd

La tolerancia dentro de cada lote es de ±15%.

Color Verde (@5mA):

Código de Lote J: 4.5 - 7.1 mcd

Código de Lote K: 7.1 - 11.2 mcd

Código de Lote L: 11.2 - 18.0 mcd

Código de Lote M: 18.0 - 28.0 mcd

La tolerancia dentro de cada lote es de ±15%.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante (Solo Verde)

Código de Lote B: 564.5 - 567.5 nm

Código de Lote C: 567.5 - 570.5 nm

Código de Lote D: 570.5 - 573.5 nm

La tolerancia para cada lote de longitud de onda es de ±1 nm. Nota: En esta hoja de datos no se especifica la clasificación por longitud de onda para el naranja.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas características típicas que son esenciales para los ingenieros de diseño. Aunque los gráficos específicos no se reproducen en el texto, se analizan sus implicaciones.

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa:Esta curva mostraría cómo la salida de luz aumenta con la corriente, típicamente de manera sub-lineal, destacando la importancia de la regulación de corriente sobre el control por voltaje para un brillo consistente.
• Voltaje Directo vs. Corriente Directa:Esta curva IV demuestra la relación exponencial del diodo, crucial para calcular valores de resistencias en serie o diseñar controladores de corriente constante.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:La salida de luz de un LED generalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esta curva es vital para la gestión térmica en la aplicación para mantener los niveles de brillo deseados.
• Distribución Espectral:Gráficos que muestran la potencia relativa versus la longitud de onda para ambos chips, naranja y verde, ilustrando las longitudes de onda de pico y dominante, y el ancho medio espectral.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado y Asignación de Pines

El dispositivo se ajusta a un encapsulado SMD de vista lateral estándar EIA. En la hoja de datos original se proporcionan dibujos dimensionales detallados con todas las medidas en milímetros. Las notas mecánicas clave incluyen una tolerancia general de ±0.10 mm a menos que se especifique lo contrario.

Asignación de Pines:

- Cátodo 1 (C1): Conectado al chip Verde.

- Cátodo 2 (C2): Conectado al chip Naranja.

El material de la lente es transparente.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Soldadura y Polaridad

Se proporciona una huella recomendada para los pads de soldadura para garantizar una fijación mecánica adecuada y la confiabilidad de la unión durante el reflujo. También se indica una dirección de soldadura sugerida para minimizar el potencial "efecto lápida" (el componente se levanta por un extremo) durante el proceso de reflujo. Los diseñadores deben seguir estas pautas para un rendimiento óptimo en el ensamblaje.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de reflujo infrarrojo (IR) sugerido para procesos de soldadura sin plomo (Pb-free). Los parámetros clave incluyen:

- Precalentamiento:150°C a 200°C.

- Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos.

- Temperatura Máxima:Máximo 260°C.

- Tiempo por Encima del Líquido:El perfil de muestra muestra zonas críticas de tiempo-temperatura, incluyendo una tasa de calentamiento recomendada, zona de remojo y tasa de enfriamiento, conforme a los estándares JEDEC. El perfil en la página 3 de la hoja de datos sirve como objetivo genérico, pero se recomienda una caracterización específica para la placa.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual:

- Temperatura del Cautín:Máximo 300°C.

- Tiempo de Soldadura:Máximo 3 segundos por unión.

- Esto debe realizarse solo una vez para evitar estrés térmico.

6.3 Limpieza

Solo deben usarse agentes de limpieza especificados. Productos químicos no especificados pueden dañar el encapsulado del LED. Si se requiere limpieza después de la soldadura, se recomienda la inmersión en alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto.

6.4 Condiciones de Almacenamiento

Paquete Sellado (con desecante):Almacenar a ≤30°C y ≤90% de Humedad Relativa (HR). Usar dentro de un año.

Paquete Abierto:Almacenar a ≤30°C y ≤60% HR. Para componentes fuera de su embalaje original por más de una semana, se recomienda un secado a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad y prevenir el "efecto palomita" durante el reflujo.

7. Embalaje e Información de Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora con relieve:

- Ancho de la Cinta:8 mm.

- Diámetro del Carrete:7 pulgadas.

- Cantidad por Carrete:3000 piezas.

- Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):500 piezas para cantidades restantes.

- Los espacios vacíos en la cinta se sellan con una cinta de cubierta superior. El embalaje cumple con los estándares ANSI/EIA 481-1-A-1994. Se permite un máximo de dos componentes faltantes consecutivos por especificación.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Retroiluminación LCD:Aplicación principal como fuente de luz de vista lateral para pantallas LCD pequeñas y medianas en electrónica de consumo, tableros automotrices y paneles de control industrial.
• Indicadores de Estado:La capacidad bicolor permite múltiples señales de estado (por ejemplo, verde para "encendido/listo", naranja para "en espera/advertencia") desde una sola huella de componente.
• Iluminación del Panel Frontal:Iluminación para botones, interruptores o símbolos donde se requiere emisión lateral.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Control de Corriente:Siempre use una resistencia limitadora de corriente en serie o un circuito controlador de corriente constante. Calcule el valor de la resistencia usando R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F, usando el V_Fmáximo de la hoja de datos para un diseño seguro.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegure un área de cobre adecuada en el PCB o vías térmicas si opera a altas temperaturas ambiente o cerca de la corriente máxima para mantener la salida de luz y la longevidad.
• Protección contra ESD:Deben observarse las precauciones estándar contra ESD durante el manejo y ensamblaje, como con todos los dispositivos semiconductores.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 130 grados debe considerarse para el diseño de guías de luz o difusores en aplicaciones de retroiluminación para lograr una iluminación uniforme.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Aunque no se proporciona una comparación directa con competidores, se pueden inferir las características diferenciadoras clave de este componente:

1. Doble Chip en un Solo Encapsulado:Ahorra espacio en el PCB y costos de ensamblaje en comparación con el uso de dos LED monocromáticos separados.

2. Factor de Forma de Vista Lateral:Esencial para aplicaciones específicas de retroiluminación e iluminación lateral donde los LED de emisión superior no son adecuados.

3. Tecnología AlInGaP:Ofrece mayor eficiencia y mejor estabilidad de temperatura para colores naranja y rojo en comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP.

4. Compatibilidad con Reflujo:Diseñado para líneas de ensamblaje SMT modernas, a diferencia de los LED de orificio pasante más antiguos que requieren soldadura manual.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P1: ¿Puedo alimentar ambos chips LED simultáneamente a su corriente continua máxima (30mA cada uno)?

R: No. La disipación de potencia absoluta máxima es de 75 mW por chip. A 30mA y un V_Ftípico de 1.9V, la disipación de potencia sería de 57mW, lo cual está dentro de los límites. Sin embargo, alimentar ambos a 30mA simultáneamente requeriría una consideración térmica cuidadosa del calor total generado en el pequeño encapsulado. Generalmente es recomendable operar por debajo de los límites absolutos máximos para mayor confiabilidad.

P2: ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda de Pico y Longitud de Onda Dominante?

R: La Longitud de Onda de Pico (λ_P) es el punto físico de mayor salida espectral. La Longitud de Onda Dominante (λ_d) es un valor calculado basado en la percepción del color humano (gráfico CIE) y es la longitud de onda única que mejor describe el color percibido. A menudo están cerca pero no son idénticas, especialmente para espectros más amplios.

P3: ¿Cómo interpreto los códigos de lote al hacer un pedido?

R: Especifique los códigos de lote deseados para intensidad luminosa (tanto para naranja como para verde) y para longitud de onda dominante (para verde). Por ejemplo, pedir "Lote Naranja P, Lote Verde M, Lote de Longitud de Onda D" le daría el naranja más brillante, un verde brillante y un verde hacia el lado de longitud de onda más larga de su rango. Esto garantiza la coincidencia de color y brillo en su producción.

11. Estudio de Caso de Diseño Práctico

Escenario:Diseñar un indicador de estado para un dispositivo portátil con una sola fuente de alimentación de 3.3V. El indicador debe mostrar verde para "encendido" y naranja para "cargando". El espacio es extremadamente limitado.

Solución:Use el LTST-S115KFKGKT-5A. Diseñe un circuito controlador con dos pines GPIO de un microcontrolador.

- Conecte GPIO1 al cátodo Verde (C1) a través de una resistencia limitadora de corriente.

- Conecte GPIO2 al cátodo Naranja (C2) a través de otra resistencia.

- Los ánodos comunes se conectan al riel de 3.3V.

Calcule el valor de la resistencia para una I_Fobjetivo de 5mA (un valor común para buena visibilidad a baja potencia): R = (3.3V - 1.9V) / 0.005A = 280 Ohmios. Use el siguiente valor estándar, 270 o 300 Ohmios. El microcontrolador puede absorber corriente poniendo el pin GPIO en bajo para encender el LED respectivo. Este diseño utiliza una huella de componente para dos colores, ahorrando espacio y simplificando el ensamblaje.

12. Introducción al Principio Tecnológico

El LED se basa en material semiconductor de AlInGaP. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones y los huecos se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). El color específico (longitud de onda) de la luz emitida está determinado por la energía de la banda prohibida del material semiconductor. El AlInGaP permite ajustar esta banda prohibida para producir colores en el espectro rojo, naranja, ámbar y verde-amarillo con alta eficiencia. El encapsulado de vista lateral incorpora una lente de plástico moldeada que da forma a la salida de luz, proporcionando el amplio ángulo de visión de 130 grados adecuado para aplicaciones de retroiluminación.

13. Tendencias y Desarrollos de la Industria

La tendencia en los LED SMD para retroiluminación e indicadores continúa hacia:

1. Mayor Eficiencia (lm/W):Reducir el consumo de energía para dispositivos operados por batería y cumplir con regulaciones energéticas.

2. Mejor Consistencia de Color y Clasificación:Tolerancias de clasificación más estrictas para garantizar una apariencia uniforme en las pantallas sin calibración adicional.

3. Miniaturización:Tamaños de encapsulado aún más pequeños (por ejemplo, 0402, 0201 métricos) para dispositivos electrónicos cada vez más compactos.

4. Mayor Confiabilidad y Vida Útil:Materiales y encapsulados mejorados para soportar condiciones ambientales más severas, especialmente en aplicaciones automotrices e industriales.

5. Soluciones Integradas:Más allá de los LED discretos simples, hacia módulos con controladores, controladores y guías de luz integrados.