Hoja de Datos del LED SMD Bicolor LTW-S115KSDS-5A - Vista Lateral - Blanco y Amarillo - 5mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTW-S115KSDS-5A es un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD) bicolor, diseñado específicamente para aplicaciones de iluminación de vista lateral, destacando especialmente como fuente de retroiluminación para pantallas de cristal líquido (LCD). Integra dos chips semiconductores distintos en un encapsulado estándar EIA: 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 amarilla. Esta configuración permite soluciones de iluminación flexibles desde una huella compacta. El dispositivo está diseñado para ensamblaje en gran volumen, suministrado en cinta de 8 mm montada en carretes de 7 pulgadas, y es totalmente compatible con equipos automáticos de pick-and-place y procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR).

1.1 Ventajas Principales

• Fuente Bicolor:Combina la emisión de luz blanca y amarilla en un solo encapsulado, ahorrando espacio en la placa y simplificando el diseño para indicación multicolor o retroiluminación mixta.
• Emisión de Vista Lateral:La salida de luz principal se dirige paralela al plano de montaje, lo que lo hace ideal para iluminar por el borde paneles delgados como los de los módulos LCD.
• Alto Brillo:Utiliza tecnologías avanzadas de chips InGaN y AlInGaP para ofrecer una alta intensidad luminosa.
• Amigable para la Fabricación:Presenta terminales estañados para mejorar la soldabilidad y está empaquetado para compatibilidad con líneas de ensamblaje automatizadas.
• Cumplimiento Ambiental:El producto cumple con la directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS).

2. Análisis de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los siguientes límites no deben excederse bajo ninguna condición, ya que hacerlo puede causar daños permanentes al dispositivo. Los valores nominales se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Disipación de Potencia (Pd):Blanco: 35 mW; Amarillo: 48 mW. Esta es la potencia máxima que el LED puede disipar como calor.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):Blanco: 50 mA; Amarillo: 80 mA. Esta es la corriente instantánea máxima permitida en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms).
• Corriente Directa Continua (I_F):Blanco: 10 mA; Amarillo: 20 mA. Esta es la corriente directa continua máxima para un funcionamiento confiable.
• Rango de Temperatura de Operación:-20°C a +80°C.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +85°C.
• Condición de Soldadura por Infrarrojos:Resiste una temperatura máxima de 260°C durante 10 segundos durante la soldadura por reflujo.

2.2 Características Electro-Ópticas

Los parámetros de rendimiento típicos se miden a Ta=25°C y una corriente directa (I_F) de 5 mA, a menos que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (I_V):Blanco: Mín. 28 mcd, Típ. N/A, Máx. 112 mcd. Amarillo: Mín. 7.1 mcd, Típ. N/A, Máx. 71 mcd. Este es el brillo percibido del LED medido por un sensor fotópico (respuesta del ojo humano).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados (típico para ambos colores). Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor máximo.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_P):Amarillo: 591 nm (típico). Esta es la longitud de onda a la que la distribución espectral de potencia del chip amarillo es más alta.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Amarillo: 590 nm (típico a I_F=5mA). Esta es la longitud de onda única que mejor representa el color percibido del LED amarillo.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):Amarillo: 15 nm (típico). Esto indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz amarilla emitida.
• Coordenadas de Cromaticidad (x, y):Blanco: x=0.290, y=0.282 (típico a I_F=5mA). Estas coordenadas CIE 1931 definen el punto de color del LED blanco en un diagrama de cromaticidad.
• Tensión Directa (V_F):Blanco: Mín. 2.55V, Típ. 2.85V, Máx. 3.15V. Amarillo: Mín. 1.6V, Típ. 2.00V, Máx. 2.40V. Esta es la caída de tensión a través del LED cuando conduce la corriente directa especificada.
• Corriente Inversa (I_R):Blanco: Máx. 10 µA; Amarillo: Máx. 100 µA (a V_R=5V). El dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa; este parámetro es solo para pruebas de corriente de fuga.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Los LED se clasifican (binned) en función de parámetros ópticos clave para garantizar la consistencia dentro de un lote de producción. El código de clasificación se marca en el embalaje.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa (I_V)

Los LED se clasifican en grupos según su intensidad luminosa medida a I_F= 5 mA. La tolerancia para cada grupo es de ±15%.

• Grupos del Chip Blanco:N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd).
• Grupos del Chip Amarillo:K (7.10-11.2 mcd), L (11.2-18.0 mcd), M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd).

3.2 Clasificación por Tono (Color)

Los LED blancos se clasifican además por sus coordenadas de cromaticidad (x, y) en el diagrama CIE 1931. Se definen cuatro grupos de tono (C1, C2, D1, D2), cada uno con límites de coordenadas específicos. La tolerancia en cada grupo de tono es de ±0.01 en ambas coordenadas x e y. Esto garantiza la uniformidad del color, lo cual es crítico para aplicaciones de retroiluminación donde se usan múltiples LED juntos.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas de rendimiento típicas (aunque no se muestran en el texto proporcionado). Estas curvas son esenciales para los ingenieros de diseño.

• Curva I-V (Corriente-Tensión):Muestra la relación entre la corriente directa (I_F) y la tensión directa (V_F) para ambos chips, blanco y amarillo. Esto es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Ilustra cómo la salida de luz (I_V) aumenta con la corriente de accionamiento. Ayuda a determinar el punto de operación óptimo para equilibrar brillo y eficiencia/vida útil.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión. Esto es vital para la gestión térmica en la aplicación final.
• Distribución Espectral:Para el LED amarillo, esta curva muestra la potencia relativa emitida a través de diferentes longitudes de onda, centrada alrededor de la longitud de onda de pico de ~591 nm.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado y Asignación de Pines

El dispositivo se ajusta a un contorno de encapsulado estándar EIA. Las dimensiones clave incluyen el tamaño del cuerpo y el espaciado de los terminales. La asignación de pines es crítica para la orientación correcta: el Pin C1 está asignado al chip blanco de InGaN, y el Pin C2 está asignado al chip amarillo de AlInGaP. Un dibujo detallado con dimensiones (no mostrado aquí) especifica todas las medidas críticas del encapsulado con una tolerancia típica de ±0.10 mm.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Soldadura y Polaridad

Se proporciona un patrón de pistas recomendado (diseño de pads de soldadura) para la placa de circuito impreso (PCB) para garantizar la formación confiable de las juntas de soldadura y el alineamiento adecuado durante el reflujo. La hoja de datos también indica la dirección de soldadura sugerida en relación con la alimentación de la cinta del carrete para optimizar el proceso.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El LED es compatible con la soldadura por reflujo infrarrojo (IR). Se recomienda un perfil de soldadura específico, con una temperatura máxima de 260°C mantenida durante 10 segundos. La hoja de datos enfatiza que los perfiles con temperaturas máximas por debajo de 245°C pueden ser insuficientes para una soldadura confiable, especialmente sin el beneficio del estañado del componente. Un gráfico detallado tiempo-temperatura típicamente muestra las zonas de precalentamiento, estabilización, reflujo y enfriamiento.

6.2 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, solo deben usarse los disolventes especificados. La hoja de datos recomienda sumergir el LED en alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. El uso de productos químicos no especificados puede dañar el encapsulado del LED.

6.3 Almacenamiento y Manipulación

• Descarga Electroestática (ESD):El LED es sensible a la ESD. Los procedimientos de manipulación deben incluir el uso de pulseras antiestáticas, guanti antiestáticos y equipos correctamente puestos a tierra.
• Sensibilidad a la Humedad:Como dispositivo de montaje superficial, es sensible a la absorción de humedad. Las bolsas selladas a prueba de humedad con desecante tienen una vida útil de un año cuando se almacenan a ≤ 30°C y ≤ 90% HR. Una vez abiertas, los LED deben usarse dentro de una semana o almacenarse en un ambiente seco (≤ 30°C / ≤ 60% HR). Los componentes almacenados fuera de su embalaje original durante más de una semana requieren un secado (por ejemplo, 60°C durante 20 horas) antes de soldar para prevenir el efecto "popcorning" durante el reflujo.

7. Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora con relieve (ancho de 8 mm) con una cinta protectora superior, enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. La cantidad estándar por carrete es de 3000 piezas. Hay una cantidad mínima de embalaje de 500 piezas disponible para pedidos de restos. El embalaje cumple con los estándares ANSI/EIA-481.

7.2 Estructura del Número de Parte

El número de parte LTW-S115KSDS-5A contiene información codificada sobre la familia del producto, color, encapsulado y probablemente el grupo de rendimiento (aunque la decodificación exacta es específica del modelo).

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Retroiluminación de LCD:La aplicación principal, proporcionando iluminación por el borde para paneles LCD pequeños y medianos en electrónica de consumo, pantallas industriales y cuadros de instrumentos automotrices.
• Indicación de Estado:La capacidad bicolor permite indicación de múltiples estados (por ejemplo, blanco para "encendido", amarillo para "en espera/alerta", o ambos para un tercer estado).
• Iluminación Decorativa:Puede usarse en espacios compactos donde se requiere emisión lateral y mezcla de colores.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Accionamiento de Corriente:Siempre use un controlador de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente en serie con el LED. La tensión directa varía, por lo que no se recomienda el accionamiento por tensión. No exceda la corriente directa continua máxima (10mA para blanco, 20mA para amarillo).
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, 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 extiende la vida útil operativa.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 130 grados proporciona un patrón de emisión amplio. Para retroiluminación, típicamente se usan guías de luz y difusores para distribuir la luz uniformemente en el área de visualización.
• Protección del Circuito:Considere implementar protección contra polaridad inversa si existe riesgo de instalación incorrecta, ya que el LED no está diseñado para operación en polarización inversa.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED de vista lateral de un solo color, el LTW-S115KSDS-5A ofrece un ahorro de espacio significativo y flexibilidad de diseño al integrar dos colores. Su uso de AlInGaP para el amarillo proporciona alta eficiencia y buena saturación de color para esa longitud de onda. La combinación de InGaN para blanco y AlInGaP para amarillo en un solo encapsulado representa una solución adaptada para aplicaciones que requieren fuentes de color distintas y confiables desde una huella mínima, diferenciándolo de alternativas monocromáticas más simples o soluciones discretas más grandes.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

10.1 ¿Puedo accionar los chips blanco y amarillo de forma independiente?

Sí. Los dos chips tienen conexiones de ánodo/cátodo separadas (Pines C1 y C2). Deben ser accionados por circuitos limitadores de corriente separados para controlar cada color de forma independiente.

10.2 ¿Cuál es la diferencia entre longitud de onda de pico y longitud de onda dominante?

La longitud de onda de pico (λ_P) es la longitud de onda física donde el espectro de emisión es más fuerte. La longitud de onda dominante (λ_d) es un valor calculado que representa el color percibido como una sola longitud de onda en el diagrama CIE. Para LED monocromáticos como el amarillo aquí, a menudo están muy cerca.

10.3 ¿Por qué se requiere un proceso de secado antes de soldar si la bolsa se ha abierto?

Los encapsulados plásticos SMD pueden absorber humedad del aire. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede vaporizarse rápidamente, creando presión interna que puede agrietar el encapsulado o deslaminar las interfaces internas, una falla conocida como "popcorning". El secado elimina esta humedad absorbida.

11. Caso Práctico de Diseño

Considere diseñar una retroiluminación para una pequeña pantalla de instrumento industrial. El diseño requiere tanto una retroiluminación blanca brillante para operación normal como un indicador amarillo distintivo para condiciones de alarma. Usando el LTW-S115KSDS-5A, el diseñador puede colocar un solo componente en el borde de la guía de luz. El chip blanco se acciona a 5mA mediante un circuito de corriente constante para la retroiluminación principal. El chip amarillo se conecta a un circuito controlador separado controlado por la lógica de alarma del instrumento. Este enfoque simplifica el diseño mecánico (un componente en lugar de dos), reduce la huella en el PCB y garantiza un alineamiento perfecto de las dos fuentes de luz en relación con la guía de luz.

12. Principio de Funcionamiento

La emisión de luz en los LED se basa en la electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa, los electrones y huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). El color (longitud de onda) de la luz emitida está determinado por la energía de la banda prohibida del material semiconductor. El chip de InGaN tiene una banda prohibida más ancha, lo que permite la emisión de luz de longitud de onda más corta (azul), que se convierte parcialmente en un espectro más amplio (que aparece blanco) por un recubrimiento de fósforo dentro del encapsulado. El chip de AlInGaP tiene una banda prohibida más estrecha, diseñada para emitir fotones directamente en la parte amarilla/naranja/roja del espectro, resultando en la luz amarilla pura observada.

13. Tendencias Tecnológicas

La industria del LED continúa evolucionando hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), una mejor reproducción cromática (especialmente para LED blancos) y una mayor miniaturización. Para aplicaciones de vista lateral y retroiluminación, las tendencias incluyen encapsulados aún más delgados, mayor densidad de brillo y la integración de matrices de chips múltiples más complejas (RGB, RGBW) en encapsulados únicos para control dinámico del color. Además, los avances en materiales de encapsulado y tecnología de fósforos apuntan a mejorar la fiabilidad, el rendimiento térmico y la consistencia del color con la temperatura y a lo largo de la vida útil.