Hoja de Datos del LED SMD Bicolor LTST-C155KGJRKT - Dimensiones del Paquete - Verde/Rojo - 20mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED bicolor de montaje superficial (SMD). El componente integra dos chips semiconductores AlInGaP distintos en un solo encapsulado, permitiendo la emisión de luz verde y roja. Este diseño está optimizado para aplicaciones que requieren indicación bicolor o visualización de estado en un espacio mínimo. El dispositivo cumple con las directivas RoHS y está clasificado como producto ecológico.

El LED se suministra en empaquetado estándar de la industria, específicamente en cinta de 8 mm enrollada en bobinas de 7 pulgadas de diámetro. Este formato garantiza compatibilidad con los equipos automáticos de montaje pick-and-place de alta velocidad comúnmente utilizados en la fabricación electrónica moderna. El encapsulado también está diseñado para soportar los procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) y por fase de vapor, facilitando su integración en ensamblajes de placas de circuito impreso (PCB).

2. Interpretación Profunda de los Parámetros Técnicos

2.1 Especificaciones Máximas Absolutas

Las especificaciones máximas absolutas definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. Para una operación confiable, estos límites nunca deben excederse, ni siquiera momentáneamente.

• Disipación de Potencia (P_D):75 mW por chip (Verde y Rojo). Este parámetro limita la potencia eléctrica total que puede convertirse en calor dentro del dado del LED. Exceder este valor conlleva el riesgo de fuga térmica y degradación del material semiconductor.
• Corriente Directa Pico (I_FP):80 mA, especificada bajo un ciclo de trabajo de 1/10 con un ancho de pulso de 0.1 ms. Esta especificación es solo para operación pulsada y permite períodos breves de alto brillo, como en aplicaciones de estroboscopio o señalización.
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA DC. Esta es la corriente máxima en estado estacionario recomendada para operación continua. Es el parámetro principal para diseñar el circuito de conducción del LED.
• Derating de Corriente:Derating lineal de 0.4 mA/°C desde 25°C. A medida que la temperatura ambiente (T_a) aumenta, la corriente continua máxima permitida debe reducirse proporcionalmente para evitar exceder el límite de temperatura de unión.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Aplicar un voltaje de polarización inversa mayor que este puede causar ruptura y falla catastrófica del chip LED.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:-55°C a +85°C. El dispositivo puede almacenarse y operarse dentro de este rango completo de temperatura industrial.
• Tolerancia a la Temperatura de Soldadura:El encapsulado puede soportar soldadura por ola o IR a 260°C durante 5 segundos, o soldadura por fase de vapor a 215°C durante 3 minutos, confirmando su idoneidad para procesos de ensamblaje sin plomo (Pb-free).

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se miden bajo condiciones de prueba estándar (T_a=25°C, I_F=20mA) y definen el rendimiento típico del dispositivo.

• Intensidad Luminosa (I_V):El chip verde tiene una intensidad típica de 35.0 mcd (mililumen), mientras que el chip rojo es típicamente más brillante con 45.0 mcd, con un mínimo de 18.0 mcd para ambos. La intensidad se mide utilizando un sensor filtrado para coincidir con la curva de respuesta del ojo humano fotópico (CIE).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados (típico). Este amplio ángulo de visión, definido como el ángulo total donde la intensidad cae a la mitad de su valor en el eje, hace que este LED sea adecuado para aplicaciones que requieren amplia visibilidad.
• Longitud de Onda Pico (λ_P):Verde: 574 nm (típico), Rojo: 639 nm (típico). Esta es la longitud de onda a la cual la potencia espectral de salida es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Verde: 571 nm (típico), Rojo: 631 nm (típico). Derivada del diagrama de cromaticidad CIE, esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que define el color de la luz.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):Verde: 15 nm (típico), Rojo: 20 nm (típico). Esto indica la pureza espectral de la luz emitida; un ancho de banda más estrecho indica un color más saturado.
• Voltaje Directo (V_F):2.0 V (típico), 2.4 V (máximo) para ambos colores a 20mA. Este es un parámetro crítico para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa (I_R):10 µA (máximo) a V_R=5V, indicando buenas características de diodo con fuga mínima.
• Capacitancia (C):40 pF (típico) a polarización 0V y 1 MHz. Esta baja capacitancia es beneficiosa para aplicaciones de conmutación de alta frecuencia o multiplexación.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Los LEDs se clasifican en lotes de rendimiento (bins) para garantizar la consistencia dentro de un lote de producción. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de intensidad o color.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Tanto el chip verde como el rojo se clasifican de manera idéntica por intensidad luminosa a 20mA. Los códigos de bin (M, N, P, Q) representan rangos ascendentes de intensidad mínima y máxima. Por ejemplo, el bin 'M' cubre de 18.0 a 28.0 mcd, mientras que el bin 'Q' cubre de 71.0 a 112.0 mcd. Se aplica una tolerancia de ±15% dentro de cada bin para tener en cuenta las variaciones de medición y producción.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante (Solo Verde)

Los LEDs verdes se clasifican adicionalmente por longitud de onda dominante para controlar la consistencia del color. Se definen tres bins: 'C' (567.5-570.5 nm), 'D' (570.5-573.5 nm) y 'E' (573.5-576.5 nm). Se mantiene una tolerancia ajustada de ±1 nm para cada bin, asegurando un tono verde uniforme en todos los dispositivos del mismo bin.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien en la hoja de datos se hace referencia a curvas gráficas específicas (ej., Fig.1, Fig.6), sus interpretaciones típicas son cruciales para el diseño.

• Curva I-V:El voltaje directo (V_F) exhibe una relación logarítmica con la corriente directa (I_F). Un pequeño aumento en V_Fresulta en un gran aumento en I_F, razón por la cual la conducción a corriente constante es esencial para una salida de luz estable.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente:La intensidad es aproximadamente proporcional a la corriente directa en el rango de operación normal (hasta la corriente continua nominal). Sin embargo, la eficiencia puede disminuir a corrientes muy altas debido al aumento de calor.
• Características de Temperatura:La intensidad luminosa típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. El voltaje directo también tiene un coeficiente de temperatura negativo, lo que significa que V_Fdisminuye ligeramente al aumentar la temperatura. El factor de derating de 0.4 mA/°C se aplica para gestionar los efectos térmicos.
• Distribución Espectral:El espectro de emisión para los LEDs AlInGaP es relativamente estrecho y tiene forma gaussiana, centrado alrededor de la longitud de onda pico. La longitud de onda dominante se calcula a partir de este espectro y las funciones de igualación de color CIE.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dispositivo y Asignación de Pines

El LED presenta una lente transparente. El chip bicolor interno tiene una asignación de pines específica: los Pines 1 y 3 están asignados al chip Verde AlInGaP, mientras que los Pines 2 y 4 están asignados al chip Rojo AlInGaP. Esta configuración permite el control independiente de cada color.

5.2 Dimensiones del Paquete y de la Cinta/Bobina

El dispositivo se ajusta a un contorno de paquete estándar EIA. Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.10 mm a menos que se especifique lo contrario. El componente se empaqueta en cinta portadora embutida de 8 mm de ancho, que se enrolla en bobinas de 7 pulgadas (aproximadamente 178 mm) de diámetro. Se incluyen dibujos mecánicos detallados del contorno del dispositivo, el patrón sugerido de almohadillas de PCB y las dimensiones de la cinta/bobina para guiar el diseño de PCB y la configuración del montaje.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

6.1 Perfiles de Reflow Recomendados

Se proporcionan dos perfiles de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) sugeridos: uno para el proceso de soldadura estándar (estaño-plomo) y otro para el proceso de soldadura sin plomo (Pb-free). El perfil sin plomo está específicamente calibrado para usarse con pasta de soldadura SnAgCu (estaño-plata-cobre). Los parámetros clave incluyen una rampa de calentamiento controlada, un tiempo definido por encima del líquido, una temperatura pico (típicamente 240-260°C máx.) y una tasa de enfriamiento controlada para minimizar el estrés térmico en el componente.

6.2 Almacenamiento y Manejo

Los LEDs deben almacenarse en un ambiente que no exceda los 30°C y el 70% de humedad relativa. Los componentes retirados de su empaque original de barrera de humedad deben soldarse por reflujo dentro de una semana. Para un almacenamiento más prolongado fuera del empaque original, deben mantenerse en un contenedor sellado con desecante o en una atmósfera de nitrógeno. Si se almacenan por más de una semana, se recomienda un horneado a aproximadamente 60°C durante al menos 24 horas antes de la soldadura para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita de maíz" durante el reflow.

6.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, solo deben usarse disolventes a base de alcohol especificados, como alcohol etílico o isopropílico. Los LEDs deben sumergirse a temperatura ambiente durante menos de un minuto. El uso de limpiadores químicos no especificados o agresivos puede dañar la lente de plástico y el material del encapsulado.

7. Información de Empaquetado y Pedido

El empaquetado estándar es de 3000 piezas por bobina de 7 pulgadas. Se aplica una cantidad mínima de pedido de 500 piezas para cantidades restantes. El sistema de cinta y bobina cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481-1-A. Las especificaciones clave de la cinta incluyen: los bolsillos vacíos de componentes se sellan con cinta de cubierta, y se permite un máximo de dos componentes faltantes consecutivos ("lámparas faltantes") por bobina, según el estándar.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED bicolor es ideal para aplicaciones de estado e indicación donde el espacio es limitado y se necesitan comunicar múltiples estados. Ejemplos incluyen: indicadores de potencia/estado en electrónica de consumo (ej., carga/en espera), luces de señal bicolor en paneles de control industrial, pantallas de estado en equipos de red y retroiluminación para interruptores de membrana o iconos que requieren dos colores.

8.2 Consideraciones de Diseño y Método de Conducción

Critical:Crítico:Los LEDs son dispositivos operados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme, especialmente cuando se conectan múltiples LEDs en paralelo, se debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie paracada_FLED o cada canal de color. El circuito recomendado (Circuito A) muestra una resistencia en serie con el LED. Evite conectar múltiples LEDs directamente en paralelo sin resistencias individuales (Circuito B), ya que pequeñas variaciones en sus características de voltaje directo (V

) causarán diferencias significativas en el reparto de corriente y, en consecuencia, en el brillo.

La corriente de conducción debe establecerse en función del brillo requerido y las especificaciones máximas absolutas, considerando cualquier derating necesario para temperaturas ambientales elevadas.

8.3 Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

• El LED es sensible a las descargas electrostáticas. Para prevenir daños por ESD durante el manejo y montaje:
• El personal debe usar pulseras con conexión a tierra o guanti antiestáticos.
• Todo el equipo, mesas de trabajo y estanterías de almacenamiento deben estar correctamente conectados a tierra.

Se puede usar un ionizador para neutralizar la carga estática que pueda acumularse en la lente de plástico.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La característica diferenciadora principal de este componente es la integración de dos chips AlInGaP de alto rendimiento (Verde y Rojo) en un solo encapsulado SMD compacto. La tecnología AlInGaP ofrece mayor eficiencia y mejor estabilidad térmica para colores rojo y ámbar en comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP. La combinación de un amplio ángulo de visión de 130 grados y el control independiente de pines para cada color proporciona una flexibilidad de diseño no disponible en LEDs monocromáticos o LEDs bicolor premezclados con ánodo/cátodo común. Su compatibilidad con el montaje automatizado y los procesos de reflow sin plomo lo convierten en una solución moderna y fabricable.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo conducir los LEDs Verde y Rojo simultáneamente a su máxima corriente de 30mA cada uno?_FR: No. La Especificación Máxima Absoluta para la disipación de potencia total es de 75 mW por chip. Conducir ambos a 30mA con un V_Ftípico de 2.0V resulta en 60 mW por chip (P=I*V), lo cual está dentro del límite. Sin embargo, si el V

está en su máximo de 2.4V, la potencia se convierte en 72 mW, muy cerca del límite. Para una operación confiable a largo plazo, especialmente a temperaturas ambientales más altas, es recomendable reducir la corriente (derating) cuando se conduzcan ambos colores continuamente.

P: ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda Pico y Longitud de Onda Dominante?_PR: La Longitud de Onda Pico (λ_d) es la longitud de onda física donde el LED emite la mayor potencia óptica. La Longitud de Onda Dominante (λ_d) es un valor calculado basado en cómo el ojo humano percibe el color de ese espectro. Para una fuente monocromática, son idénticas. Para LEDs con cierto ancho espectral, λ_des la longitud de onda única que parecería tener el mismo color. λ

es más relevante para la especificación de color en aplicaciones de visualización.

P: ¿Cómo selecciono el valor correcto de la resistencia limitadora de corriente?_{R: Use la Ley de Ohm: R = (V}de alimentación_{- V}F_LED_{) / I}F_deseada_F. Use el V_Fmáximo de la hoja de datos (2.4V) para un diseño conservador que garantice que la corriente nunca exceda el objetivo incluso con variaciones entre componentes. Por ejemplo, con una fuente de 5V y una I

objetivo de 20mA: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ohmios. Se puede usar el valor estándar más cercano (ej., 120 o 150 Ohmios), recalculando la corriente real.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Indicador de Doble Estado para un Dispositivo Portátil

Un diseñador está creando un medidor portátil compacto. Se necesita un solo indicador para mostrar tres estados: Apagado, Midiendo (Verde) y Error/Batería Baja (Rojo). Usar el LTST-C155KGJRKT ahorra espacio en la placa en comparación con usar dos LEDs separados.Implementación:

El microcontrolador (MCU) tiene dos pines GPIO configurados como salidas de drenador abierto. Cada pin se conecta al cátodo de un color a través de una resistencia limitadora de corriente (calculada como arriba). Los ánodos de ambos colores del LED se conectan al riel de 3.3V del sistema. Para activar el Verde, el MCU pone el pin GPIO Verde en bajo. Para activar el Rojo, pone el pin GPIO Rojo en bajo. Para apagar el LED, ambos pines GPIO se configuran en estado de alta impedancia. Este circuito proporciona control independiente con un mínimo de componentes.Consideración:

El diseñador debe asegurarse de que los pines GPIO del MCU puedan absorber la corriente requerida por el LED (ej., 20mA). Si no es así, se puede agregar un simple interruptor de transistor. El amplio ángulo de visión garantiza que el indicador sea visible desde varios ángulos mientras se sostiene el dispositivo.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LEDs) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones de la región tipo n se recombinan con los huecos de la región tipo p, liberando energía en forma de fotones. La longitud de onda (color) de la luz emitida está determinada por el intervalo de banda de energía del material semiconductor. Este dispositivo utiliza AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para ambos chips, un sistema de material conocido por su alta eficiencia en las regiones espectrales roja, naranja, ámbar y verde. La lente "transparente" no está difundida, permitiendo que se emita el patrón de luz intrínseco y altamente direccional del chip, resultando en el amplio ángulo de visión especificado.

13. Tendencias de Desarrollo