Hoja de Datos del LED SMD Bicolor LTST-C195TGKSKT - Paquete EIA - Verde/Amarillo - 20mA/30mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-C195TGKSKT es un LED bicolor de montaje superficial diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren tamaño compacto y rendimiento fiable. Integra dos chips semiconductores distintos en un único paquete estándar EIA: un chip de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) para emisión verde y un chip de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para emisión amarilla. Esta configuración permite indicación bicolor o mezcla simple de colores en una huella mínima. El dispositivo se suministra en cinta de 8mm enrollada en carretes de 7 pulgadas, siendo totalmente compatible con equipos automáticos de montaje pick-and-place de alta velocidad. Su diseño cumple con las directivas RoHS, garantizando que está libre de sustancias peligrosas como plomo, mercurio y cadmio.

1.1 Ventajas Principales

• Fuente de Dos Colores:Combina emisión de luz verde y amarilla en un solo paquete, ahorrando espacio en la placa y simplificando el diseño para indicación de múltiples estados.
• Alto Brillo:Utiliza tecnología avanzada de chips InGaN y AlInGaP para ofrecer una alta intensidad luminosa.
• Paquete Robusto:El paquete estándar EIA garantiza compatibilidad mecánica y soldadura fiable.
• Compatibilidad de Proceso:Adecuado para procesos estándar de reflujo por infrarrojos (IR), reflujo en fase de vapor y soldadura por ola, incluidos perfiles de montaje sin plomo.
• Listo para Automatización:Embalado en cinta y carrete para una fabricación eficiente y de gran volumen.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Todos los parámetros se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C, salvo que se indique lo contrario. Comprender estas especificaciones es crucial para un diseño de circuito fiable y lograr el rendimiento deseado.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los niveles de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o por encima de estos límites.

• Disipación de Potencia (Pd):Verde: 76 mW, Amarillo: 75 mW. Es la potencia máxima que el LED puede disipar en forma de calor.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):Verde: 100 mA, Amarillo: 80 mA. Aplicable solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms).
• Corriente Directa en CC (I_F):Verde: 20 mA, Amarillo: 30 mA. La corriente de operación continua recomendada.
• Derating (Reducción por Temperatura):Verde: 0.25 mA/°C, Amarillo: 0.4 mA/°C. La corriente directa máxima debe reducirse linealmente por encima de 25°C de temperatura ambiente según este factor.
• Tensión Inversa (V_R):5 V para ambos colores. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Rango de Temperatura:Operación: -20°C a +80°C; Almacenamiento: -30°C a +100°C.
• Temperatura de Soldadura:Soporta 260°C durante 5 segundos (IR/Ola) o 215°C durante 3 minutos (Fase de Vapor).

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos en condiciones normales de operación (I_F= 20mA).

• Intensidad Luminosa (I_V):Una medida clave del brillo.
  • Verde: Típico 180 mcd (Mín. 45 mcd, ver Código de Clasificación).
  • Amarillo: Típico 75 mcd (Mín. 28 mcd, ver Código de Clasificación).
  • Medida utilizando un sensor filtrado para igualar la respuesta fotópica del ojo humano (curva CIE).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados (típico) para ambos colores. Este es el ángulo total en el que la intensidad cae a la mitad de su valor en el eje, indicando un patrón de visión amplio.
• Longitud de Onda de Pico (λ_P):Verde: 525 nm (típico), Amarillo: 591 nm (típico). La longitud de onda a la cual la potencia óptica emitida es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Verde: 530 nm (típico), Amarillo: 589 nm (típico). La longitud de onda única percibida por el ojo humano, que define el punto de color en el diagrama de cromaticidad CIE.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):Verde: 35 nm (típico), Amarillo: 15 nm (típico). El ancho del espectro de emisión a la mitad de su potencia máxima (FWHM). Los LED amarillos AlInGaP típicamente tienen un espectro más estrecho que los LED verdes InGaN.
• Tensión Directa (V_F):
  • Verde: Típico 3.30 V, Máximo 3.50 V @ 20mA. La tensión más alta es característica de los LED basados en InGaN (azul/verde/blanco).
  • Amarillo: Típico 2.00 V, Máximo 2.40 V @ 20mA. La tensión más baja es característica de los LED basados en AlInGaP (rojo/amarillo/naranja).
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10 µA @ V_R=5V para ambos colores.
• Capacitancia (C):Típico 40 pF @ V_F=0V, f=1MHz para el chip amarillo. No especificado para el verde.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en el brillo, los LED se clasifican en rangos de rendimiento (bins). El LTST-C195TGKSKT utiliza un sistema de clasificación por intensidad luminosa.

3.1 Clasificaciones de Intensidad Luminosa

La intensidad se mide a la corriente de prueba estándar de 20mA. Cada clasificación tiene una tolerancia de ±15%.

Clasificaciones para el Color Verde:

• Clasificación P:45.0 mcd (Mín) a 71.0 mcd (Máx)
• Clasificación Q:71.0 mcd a 112.0 mcd
• Clasificación R:112.0 mcd a 180.0 mcd
• Clasificación S:180.0 mcd a 280.0 mcd

Clasificaciones para el Color Amarillo:

• Clasificación N:28.0 mcd a 45.0 mcd
• Clasificación P:45.0 mcd a 71.0 mcd
• Clasificación Q:71.0 mcd a 112.0 mcd
• Clasificación R:112.0 mcd a 180.0 mcd

Los diseñadores deben especificar el código de clasificación requerido al realizar el pedido para garantizar uniformidad en el brillo entre múltiples unidades en una aplicación.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien en la hoja de datos se hace referencia a gráficos específicos (Fig.1, Fig.6), las siguientes tendencias son estándar para este tipo de LED y pueden inferirse a partir de los datos proporcionados:

4.1 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V)

La relación I-V es exponencial. La V_Fespecificada a 20mA proporciona un punto de operación. La V_Fmás alta del LED verde requiere una tensión de conducción mayor en comparación con el LED amarillo para la misma corriente. Una resistencia limitadora de corriente es esencial para establecer el punto de operación correctamente y prevenir la fuga térmica.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La intensidad luminosa es aproximadamente proporcional a la corriente directa en el rango de operación normal (hasta I_F). Operar por encima de la corriente continua recomendada aumentará el brillo, pero también la disipación de potencia y la temperatura de unión, pudiendo reducir la vida útil y desplazar el color.

4.3 Dependencia de la Temperatura

El factor de reducción por temperatura (0.25-0.4 mA/°C) indica que la corriente máxima permitida disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. Además, la intensidad luminosa de la mayoría de los LED disminuye al aumentar la temperatura de unión. Para el AlInGaP (amarillo), este efecto de extinción térmica puede ser más pronunciado que para el InGaN (verde). Se recomienda una gestión térmica adecuada en la PCB para aplicaciones de alta fiabilidad.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Asignación de Pines

El dispositivo tiene cuatro pines (1, 2, 3, 4).

• Chip Verde: Conectado a los Pines 1 y 3.
• Chip Amarillo: Conectado a los Pines 2 y 4.

Esta configuración permite típicamente el control independiente de cada color. La lente del paquete es transparente.

5.2 Dimensiones del Paquete y Huella de Montaje

El LED se ajusta al contorno estándar de paquete SMD EIA. Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.10mm, salvo que se especifique lo contrario. La hoja de datos incluye dibujos dimensionales detallados del componente y los patrones de pistas de soldadura recomendados para garantizar una soldadura correcta y estabilidad mecánica. Seguir el diseño de pistas sugerido es crítico para lograr una unión de soldadura fiable y una alineación correcta durante el reflujo.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Perfiles de Soldadura por Reflujo

La hoja de datos proporciona dos perfiles de reflujo por infrarrojos (IR) sugeridos:

1. Para Proceso Normal:Un perfil estándar adecuado para soldadura de estaño-plomo (SnPb).
2. Para Proceso Sin Plomo:Un perfil diseñado para aleaciones de soldadura sin plomo de mayor temperatura (ej., SAC305). Este perfil típicamente tiene una temperatura máxima más alta (cumple con la especificación de 260°C durante 5s).

El perfil incluye zonas de precalentamiento, estabilización térmica, reflujo y enfriamiento. Controlar el tiempo por encima del líquido y la temperatura máxima es vital para prevenir daños en el paquete del LED o en los hilos de unión internos.

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 isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Productos químicos no especificados pueden dañar la lente de epoxi o el material del paquete.

6.3 Almacenamiento y Manipulación

• Precauciones contra ESD:Los LED son sensibles a las descargas electrostáticas (ESD). La manipulación debe incluir el uso de pulseras antiestáticas conectadas a tierra, guanti antiestáticos y estaciones de trabajo correctamente conectadas a tierra. Se recomiendan ionizadores para neutralizar cargas estáticas.
• Sensibilidad a la Humedad:Aunque no tiene una clasificación explícita (ej., MSL), la hoja de datos recomienda que los LED extraídos de su embalaje original con barrera de humedad sean soldados por reflujo dentro de una semana. Para un almacenamiento más prolongado, deben guardarse en un recipiente sellado con desecante o en atmósfera de nitrógeno. Si se almacenan sin embalaje durante más de una semana, se recomienda un horneado a 60°C durante 24 horas antes del montaje para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" durante el reflujo.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de la Cinta y el Carrete

El producto se suministra en cinta portadora estándar embutida:

• Tamaño del Carrete:7 pulgadas de diámetro.
• Cantidad por Carrete:4000 piezas.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):500 piezas para cantidades restantes.
• Ancho de la Cinta: 8mm.
• La cinta se sella con una cinta de cubierta superior. Las especificaciones siguen los estándares ANSI/EIA 481-1-A-1994.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Diseño del Circuito de Conducción

Los LED son dispositivos controlados por corriente.La regla de diseño más crítica es usar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada chip LED.

• Circuito Recomendado (Modelo A):Cada LED (o cada chip de color dentro del LED bicolor) tiene su propia resistencia limitadora de corriente dedicada conectada a la tensión de alimentación. Esto garantiza un brillo uniforme al compensar las variaciones naturales en la tensión directa (V_F) de un LED a otro.
• No Recomendado (Modelo B):No se recomienda conectar múltiples LED directamente en paralelo con una sola resistencia compartida. Pequeñas diferencias en V_Fpueden causar un desequilibrio significativo de corriente, lo que lleva a un brillo desigual y posible sobrecorriente en el LED con la V_F.

más baja. El valor de la resistencia (R) se calcula usando la Ley de Ohm: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Use la V_Fmáxima de la hoja de datos para un diseño conservador que garantice que I_Fno exceda el límite incluso con un LED de V_F part.

baja.

• 8.2 Escenarios de Aplicación TípicosIndicadores de Estado Bicolor:
• Utilizados en electrónica de consumo, paneles de control industrial y cuadros de instrumentos automotrices para mostrar diferentes estados del sistema (ej., encendido=verde, espera=amarillo, fallo=alternante).Retroiluminación para Símbolos/Iconos:
• Iluminación de botones multifuncionales o pantallas donde el color denota la función.Iluminación Decorativa:

En dispositivos compactos donde el espacio para múltiples LED de un solo color es limitado.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El diferenciador clave de este componente es la integración de dos materiales semiconductores químicamente distintos (InGaN y AlInGaP) en un solo paquete. Esto proporciona una separación clara de color entre verde y amarillo, que puede ser más difícil de lograr con un solo LED bicolor convertido por fósforo. El control independiente de cada chip ofrece flexibilidad de diseño no disponible en un LED bicolor premezclado con ánodo/cátodo común. El paquete EIA garantiza una amplia compatibilidad de huella en la industria.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

10.1 ¿Puedo alimentar los chips verde y amarillo simultáneamente a su corriente nominal máxima?

Sí, pero debes considerar la disipación de potencia total. Si ambos chips se alimentan a su corriente máxima en CC (Verde 20mA @ ~3.3V = 66mW, Amarillo 30mA @ ~2.0V = 60mW), la potencia combinada es ~126mW. Esto excede las clasificaciones individuales de Pd (76mW, 75mW) y probablemente la clasificación total del paquete. Para operación continua simultánea, es recomendable reducir las corrientes para mantener la disipación total dentro de límites seguros, especialmente a temperaturas ambientales elevadas.

10.2 ¿Por qué la tensión directa es diferente para los dos colores?

La tensión directa es una propiedad fundamental de la energía de la banda prohibida del material semiconductor. El InGaN (verde) tiene una banda prohibida más ancha (~2.4 eV para 525nm) que el AlInGaP (amarillo, ~2.1 eV para 589nm). Una banda prohibida más ancha requiere más energía para que los electrones la crucen, lo que se manifiesta como una tensión directa más alta bajo la misma corriente.

10.3 ¿Cómo interpreto el código de clasificación (bin) en el número de pieza?

El código de clasificación para intensidad luminosa no está incrustado en el número de pieza base LTST-C195TGKSKT. La clasificación de intensidad específica (ej., R para verde, Q para amarillo) típicamente se indica en la etiqueta del carrete o en la documentación del pedido. Debes consultar con el proveedor para especificar y confirmar la clasificación deseada para tu pedido.

11. Caso Práctico de DiseñoEscenario:

Diseñar un indicador de doble estado para un dispositivo alimentado por USB de 5V. Verde indica "Activo", amarillo indica "Cargando".

1. Pasos de Diseño:Elegir Corriente de Operación:_FSeleccionar I
2. = 20mA para ambos colores para un buen brillo y longevidad.
   • Calcular Resistencias Limitadoras de Corriente:_FPara Verde (usar V_{máx = 3.5V): R}verde
   • = (5V - 3.5V) / 0.020A = 75Ω. Usar el valor estándar más cercano (ej., 75Ω o 82Ω)._FPara Amarillo (usar V_{máx = 2.4V): R}amarillo
3. = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130Ω. Usar 130Ω o 120Ω.Potencia Nominal de las Resistencias:²P = I_{R. P}verde
4. = (0.02^2)*75 = 0.03W. Una resistencia estándar de 1/10W (0.1W) es suficiente.Conducción por Microcontrolador:
5. Conectar los pines del cátodo (a través de las resistencias) a pines GPIO de un microcontrolador configurados como drenador/colector abierto. Poner el pin en BAJO enciende el LED. Asegurarse de que el GPIO del MCU puede absorber/suministrar la corriente de 20mA.Diseño de PCB:

Seguir las dimensiones de las pistas de soldadura recomendadas en la hoja de datos. Asegurar un espacio adecuado entre pistas. Colocar el LED lejos de las principales fuentes de calor.

12. Principio de Funcionamiento

La emisión de luz en un LED se basa en la electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor. Los materiales InGaN se utilizan para longitudes de onda más cortas (azul, verde), mientras que los materiales AlInGaP se utilizan para longitudes de onda más largas (rojo, naranja, amarillo). La lente de epoxi transparente encapsula el chip, proporciona protección mecánica y da forma al haz de salida de luz.

13. Tendencias Tecnológicas

• El desarrollo de LED SMD como este está impulsado por las tendencias hacia la miniaturización, mayor eficiencia y mayor integración. Las direcciones futuras pueden incluir:Mayor Eficiencia:
• Mejoras continuas en el crecimiento epitaxial y el diseño de chips producen una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio eléctrico).Ajuste de Color:
• Avances en la tecnología de fósforos y diseños de múltiples chips permiten puntos de color más precisos y estables, incluida la luz blanca ajustable.Mejor Gestión Térmica:
• Nuevos materiales y estructuras de paquetes para disipar mejor el calor, permitiendo corrientes de conducción más altas y manteniendo el rendimiento a altas temperaturas.Integración Inteligente: