Hoja de Datos del LED SMD Bicolor LTST-C295TGKSKT - Altura 0.55mm - Verde/Amarillo - 20mA/30mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas del LTST-C295TGKSKT, un diodo emisor de luz (LED) bicolor de montaje superficial (SMD). Este componente está diseñado para aplicaciones que requieren indicadores compactos y de alta luminosidad en dos colores distintos desde un solo encapsulado. Su característica distintiva principal es un perfil excepcionalmente bajo, lo que lo hace adecuado para diseños electrónicos modernos con restricciones de espacio.

El LED integra dos chips semiconductores independientes dentro de un paquete estándar compatible con EIA: un chip de Nitruro de Galio e Indio (InGaN) para emisión verde y un chip de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para emisión amarilla. Esta arquitectura de doble chip permite el control independiente de cada color, posibilitando la indicación de estado, señalización bicolor o mezcla simple de colores según la configuración del circuito de excitación. El dispositivo se suministra en cinta portadora de 8 mm de ancho estándar de la industria, montada en carretes de 7 pulgadas, facilitando los procesos de montaje automatizado pick-and-place de alta velocidad comunes en la fabricación de electrónica en volumen.

2. Interpretación Profunda de los Parámetros Técnicos

2.1 Valores Absolutos Máximos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. No se garantiza la operación en o bajo estos límites y debe evitarse en el diseño del circuito.

• Disipación de Potencia (Pd):76 mW para el chip Verde, 75 mW para el chip Amarillo. Este parámetro, combinado con la resistencia térmica del paquete y la PCB, determina la corriente directa continua máxima permitida para evitar superar el límite de temperatura de unión.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100 mA para Verde, 80 mA para Amarillo. Se especifica bajo un ciclo de trabajo de 1/10 con un ancho de pulso de 0.1 ms. Indica que el LED puede manejar pulsos cortos de alta corriente, útiles para aplicaciones de excitación multiplexada o de luminosidad pulsada, pero no para operación en CC.
• Corriente Directa en CC (I_F):20 mA para Verde, 30 mA para Amarillo. Esta es la corriente continua máxima recomendada para una operación confiable a largo plazo en condiciones normales.
• Rangos de Temperatura:Operación: -20°C a +80°C; Almacenamiento: -30°C a +100°C. El rango de operación es típico para LEDs de grado comercial. Los diseñadores deben asegurarse de que la temperatura ambiente y el autocalentamiento no hagan que la unión del LED exceda su temperatura máxima nominal.
• Condición de Soldadura por Infrarrojos:Resiste 260°C durante 10 segundos. Esto es crítico para los procesos de soldadura por reflujo sin plomo (Pb-free) y debe respetarse durante el montaje de la PCB.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a Ta=25°C bajo condiciones de prueba especificadas. Son esenciales para el diseño del circuito y la integración del sistema óptico.

• Intensidad Luminosa (I_V):Medida en milicandelas (mcd) a I_F=20mA. El chip Verde tiene un rango desde 45.0 mcd (Mín.) hasta 280.0 mcd (Máx.). El chip Amarillo varía desde 28.0 mcd (Mín.) hasta 450.0 mcd (Máx.). El amplio rango se gestiona mediante un sistema de binning (detallado en la Sección 3). La prueba utiliza un filtro que aproxima la curva de respuesta fotópica del ojo CIE.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):Típicamente 130 grados para ambos colores. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor en el eje. Un ángulo de 130 grados indica un patrón de visión muy amplio, adecuado para aplicaciones donde el LED necesita ser visible desde un amplio rango de ángulos.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_P):Típicamente 525 nm para Verde y 588 nm para Amarillo. Esta es la longitud de onda en el punto más alto del espectro de luz emitida.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Típicamente 525.0 nm para Verde y 587.0 nm para Amarillo. Derivada del diagrama de cromaticidad CIE, esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que define el color. Es una métrica más relevante perceptualmente que la longitud de onda de pico.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):Típicamente 35 nm para Verde y 20 nm para Amarillo. Esto indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida. Los LEDs amarillos de AlInGaP generalmente tienen un espectro más estrecho que los LEDs verdes de InGaN.
• Tensión Directa (V_F):Máximo de 3.50V para Verde y 2.40V para Amarillo a I_F=20mA. Esto es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente. La V_Fmás alta del chip Verde es característica de la tecnología InGaN.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo de 10 μA para ambos a V_R=5V.Nota Crítica:El dispositivo no está diseñado para operación inversa. Aplicar una polarización inversa superior a 5V puede causar daño inmediato. Se recomienda encarecidamente proteger contra tensión inversa o conexión incorrecta de polaridad en el circuito.

3. Explicación del Sistema de Binning

Para garantizar un color y brillo consistentes en la producción, los LEDs se clasifican en bins de rendimiento. El LTST-C295TGKSKT utiliza un sistema de binning de intensidad luminosa para cada color.

3.1 Bins de Intensidad del Color Verde

Los bins se definen mediante un código de letra (P, Q, R, S) con valores mínimo y máximo de intensidad luminosa en mcd a 20mA. Cada bin tiene una tolerancia de +/-15%. Por ejemplo, el Bin 'P' cubre de 45.0 a 71.0 mcd. Los diseñadores deben especificar el código de bin requerido al realizar el pedido para garantizar la consistencia del brillo entre múltiples unidades en un ensamblaje.

3.2 Bins de Intensidad del Color Amarillo

El chip amarillo utiliza un rango de binning más extenso con códigos N, P, Q, R, S, T, cubriendo intensidades desde 28.0 mcd (Mín. Bin N) hasta 450.0 mcd (Máx. Bin T), también con una tolerancia de +/-15% por bin. El rango más amplio acomoda el mayor brillo potencial del material AlInGaP.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien los datos gráficos específicos se referencian en la hoja de datos (ej., Fig.1, Fig.6), los datos numéricos proporcionados permiten analizar las relaciones clave.

• Relación IV:La tensión directa (V_F) se especifica a una sola corriente de prueba (20mA). En la práctica, V_Ftiene una relación logarítmica con I_Fy también depende de la temperatura. Excitar el LED con una fuente de corriente constante, en lugar de una tensión constante, es esencial para una salida luminosa estable.
• Características de Temperatura:La intensidad luminosa de los LEDs típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. Los parámetros especificados son a 25°C ambiente. En entornos de alta temperatura o a corrientes de excitación altas, se debe esperar una reducción de la salida. La temperatura máxima de operación de 80°C proporciona el límite superior para una operación confiable.
• Distribución Espectral:Las longitudes de onda de pico y dominante típicas, junto con el ancho medio espectral, definen el punto de color. La emisión verde (525nm, 35nm FWHM) aparecerá como un verde puro, mientras que la emisión amarilla (587nm, 20nm FWHM) será un amarillo saturado, distinto del ámbar (~590nm) o del verde puro.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete y Polaridad

El dispositivo se ajusta a una huella estándar de paquete SMD EIA. La característica mecánica clave es su altura de solo 0.55 mm, descrita como "Extra Delgado". La asignación de pines está claramente definida: los Pines 1 y 3 son para el ánodo/cátodo Verde, y los Pines 2 y 4 son para el ánodo/cátodo Amarillo. La conexión interna exacta (ánodo común o cátodo común) no se indica explícitamente en el texto proporcionado y debe verificarse en el dibujo detallado del paquete. La identificación correcta de la polaridad es crítica para prevenir daños durante la instalación.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Soldadura

La hoja de datos incluye una sugerencia para las dimensiones de los pads de soldadura en la PCB. Seguir estas recomendaciones asegura una unión de soldadura confiable, un alivio térmico adecuado y previene problemas como el efecto "tombstoning" durante el reflujo. El diseño del pad también influye en el ángulo de visión final y la estabilidad mecánica del componente montado.

5.3 Empaquetado en Cinta y Carrete

Los LEDs se suministran en cinta portadora en relieve de 8 mm de ancho enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete contiene 4000 piezas. Este empaquetado cumple con las especificaciones ANSI/EIA 481, asegurando compatibilidad con equipos automatizados de tecnología de montaje superficial (SMT). La cinta tiene bolsillos sellados con una cinta de cubierta superior. Las especificaciones indican un máximo de dos componentes faltantes consecutivos y una cantidad mínima de empaquetado de 500 piezas para pedidos de restos.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de reflujo por infrarrojos (IR) sugerido para procesos de montaje sin plomo. Los parámetros clave incluyen una zona de precalentamiento (150-200°C), un tiempo específico por encima del líquido, y una temperatura máxima que no exceda los 260°C durante un máximo de 10 segundos. Este perfil se basa en estándares JEDEC y está destinado a ser un objetivo genérico. El perfil real debe caracterizarse para el diseño específico de PCB, la pasta de soldadura y el horno utilizados en producción.

6.2 Notas para Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, debe realizarse con una temperatura de punta del soldador que no exceda los 300°C, y el tiempo de soldadura debe limitarse a un máximo de 3 segundos para una sola operación. El calor excesivo o el contacto prolongado pueden dañar el encapsulado del LED o las conexiones internas por alambre.

6.3 Limpieza

Si se requiere 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. El uso de limpiadores químicos no especificados o agresivos puede dañar la lente de plástico o el material del encapsulado, lo que lleva a una reducción de la salida de luz o a un fallo prematuro.

6.4 Condiciones de Almacenamiento

El almacenamiento adecuado es vital para mantener la soldabilidad. Las bolsas sin abrir, a prueba de humedad con desecante, deben almacenarse a ≤30°C y ≤90% HR, con una vida útil de un año. Una vez abierto el empaquetado original, los componentes deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% HR. Se recomienda completar el reflujo por IR dentro de una semana después de abrir. Para un almacenamiento más prolongado fuera de la bolsa original, los componentes deben guardarse en un recipiente sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno. Los componentes almacenados durante más de una semana en condiciones no ideales deben secarse a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes del montaje para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" durante el reflujo.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED bicolor es ideal para aplicaciones de estado e indicadores donde el espacio es limitado y se necesitan comunicar múltiples estados. Ejemplos incluyen:

• Electrónica de Consumo Portátil:Estado de energía/carga (verde=cargado, amarillo=cargando), indicadores de conectividad (Bluetooth/Wi-Fi), o indicadores de modo en teléfonos inteligentes, tabletas, wearables y auriculares inalámbricos, beneficiándose del perfil ultra delgado.
• Paneles de Control Industrial:Indicadores de estado de máquina (verde=funcionando, amarillo=en espera/fallo), indicadores de nivel o luces de confirmación en interfaces hombre-máquina (HMI).
• Iluminación Interior Automotriz:Retroiluminación de botones o interruptores en el tablero, iluminación ambiental o indicadores de estado no críticos (donde se requerirían calificaciones específicas de grado automotriz).
• Dispositivos IoT y Gadgets para Hogares Inteligentes:Estado de red, indicación de actividad de sensores o advertencias de nivel de batería.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Excitación de Corriente:Siempre use una resistencia limitadora de corriente en serie o un CI controlador de LED de corriente constante dedicado. Calcule el valor de la resistencia usando R = (V_{de alimentación}- V_F) / I_F, usando la V_Fmáxima de la hoja de datos para asegurar que I_Fno exceda el límite. Recuerde que V_Fes diferente para cada color.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegure un área de cobre en la PCB o vías térmicas adecuadas, especialmente si se excita cerca de la corriente máxima o en altas temperaturas ambientales, para mantener la temperatura de unión dentro de los límites.
• Protección contra ESD:La hoja de datos incluye una advertencia sobre la descarga electrostática (ESD). Estos dispositivos son sensibles. Implemente procedimientos de manejo seguros contra ESD (pulseras, estaciones de trabajo conectadas a tierra) durante el montaje y considere agregar diodos de supresión de tensión transitoria (TVS) o resistencias en las líneas sensibles en la aplicación final si están expuestas a posibles eventos de ESD.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 130 grados proporciona una amplia visibilidad. Para aplicaciones que requieren un haz más enfocado, pueden ser necesarias lentes externas o guías de luz. La lente "transparente" asegura una distorsión de color mínima.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

La diferenciación principal del LTST-C295TGKSKT radica en su combinación de características:

• Perfil Ultra Delgado (0.55mm):Esta es una ventaja significativa sobre muchos LEDs SMD estándar (que a menudo miden 0.6mm, 0.8mm o más), permitiendo su uso en los dispositivos electrónicos modernos más delgados.
• Doble Color en un Solo Paquete:Esto ahorra espacio en la PCB y simplifica el montaje en comparación con el uso de dos LEDs de un solo color separados para lograr una función similar.
• Tecnología de Chip:El uso de InGaN para verde y AlInGaP para amarillo representa materiales semiconductores modernos de alta eficiencia, ofreciendo buen brillo y saturación de color.
• Cumplimiento:Cumplir con ROHS y ser un Producto Verde asegura el cumplimiento de las regulaciones ambientales globales.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo excitar simultáneamente los LEDs verde y amarillo a su corriente continua máxima?

R: No necesariamente. Los Valores Absolutos Máximos especifican la disipación de potencia por chip (76mW Verde, 75mW Amarillo). La operación simultánea a 20mA (Verde) y 30mA (Amarillo) resultaría en consumos de potencia aproximados de ~70mW (3.5V*20mA) y ~72mW (2.4V*30mA) respectivamente, que están cerca de los límites individuales. El calor total generado debe gestionarse. Es recomendable consultar cálculos térmicos o reducir ligeramente las corrientes para una operación simultánea a pleno brillo.

P: ¿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 la longitud de onda física del punto de mayor intensidad en la salida espectral. La Longitud de Onda Dominante (λ_d) es un valor calculado a partir de la colorimetría que representa la longitud de onda única de una luz monocromática pura que parecería tener el mismo color que el LED para un observador humano estándar. λ_da menudo es más útil para la coincidencia de colores en el diseño.

P: ¿Cómo interpreto el código de bin al realizar un pedido?

R: El código de bin (ej., 'S' para Verde, 'T' para Amarillo) garantiza que la intensidad luminosa caerá dentro del rango mínimo/máximo especificado para ese código, con una tolerancia de +/-15%. Para una apariencia consistente en un producto, especificar un solo código de bin para todas las unidades en una ejecución de producción es crucial. Si no se especifica, puede recibir LEDs de cualquier bin dentro del rango general del producto.

10. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un indicador de batería baja para un dispositivo portátil alimentado por un regulador de 3.3V. El indicador debe ser verde cuando el voltaje de la batería esté por encima de 3.6V y amarillo cuando caiga por debajo de 3.5V.

Implementación:Un microcontrolador con un convertidor analógico-digital (ADC) monitorea el voltaje de la batería. Se utilizan dos pines GPIO para controlar el LED. El circuito se configuraría en función de la asignación interna de pines (ej., si es cátodo común, los pines de cátodo se conectarían a tierra, y el microcontrolador suministraría corriente para encender cada ánodo a través de una resistencia limitadora). Los valores de las resistencias se calcularían por separado: R_Verde= (3.3V - 3.5V) / 0.020A = ~ -10Ω (inválido). Esto muestra un problema: la V_Fdel Verde (máx. 3.5V) está demasiado cerca o excede el voltaje de alimentación (3.3V).

Solución:1) Usar una corriente más baja (ej., 10mA) para el LED verde, lo que reduciría su V_F. 2) Usar una bomba de carga o un convertidor elevador para generar un voltaje ligeramente mayor (ej., 4.0V) para excitar los LEDs. 3) Usar un LED diferente con una V_Fmás baja para el verde. Este caso destaca la importancia de verificar V_Fcontra el voltaje de alimentación disponible al inicio del proceso de diseño.

11. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LEDs) son dispositivos semiconductores de unión p-n que emiten luz a través de electroluminiscencia. 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 de la unión. Cuando estos portadores de carga se recombinan, se libera energía. En semiconductores tradicionales como el silicio, esta energía es principalmente térmica. En semiconductores de banda prohibida directa como InGaN y AlInGaP, una porción significativa de esta energía se libera como fotones (luz). La longitud de onda (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida (E_g) del material semiconductor, según la ecuación λ = hc/E_g. 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 (amarillo, naranja, rojo). El paquete de LED bicolor simplemente aloja dos de estos chips semiconductores independientes con diferentes bandas prohibidas.

12. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LEDs como el LTST-C295TGKSKT sigue varias tendencias clave de la industria:

• Miniaturización:Reducción continua del tamaño y la altura del paquete para permitir productos finales más delgados y compactos, como se ve en el perfil de 0.55mm.
• Integración Aumentada:Combinar múltiples funciones (como dos colores) en un solo paquete para ahorrar espacio en la placa y simplificar el montaje.
• Eficiencia de Material:Las mejoras continuas en el crecimiento epitaxial de materiales InGaN y AlInGaP conducen a una mayor eficiencia cuántica interna, permitiendo un mayor brillo a corrientes más bajas o un menor consumo de energía para la misma salida de luz.
• Empaquetado Avanzado:Las mejoras en materiales y procesos de empaquetado mejoran el rendimiento térmico, permitiendo corrientes de excitación más altas en paquetes más pequeños, y mejoran la fiabilidad en condiciones ambientales adversas.
• Compatibilidad con Automatización:Los principios de Diseño para la Fabricación (DFM) aseguran que los componentes sean perfectamente adecuados para líneas de montaje automatizadas de alta velocidad y precisión, con características como el empaquetado estandarizado en cinta y carrete.