Hoja de Datos del LED SMD Bicolor LTST-C195KGJSKT - Paquete 3.2x2.8x1.9mm - Voltaje 2.0-2.4V - Potencia 75mW - Verde y Amarillo - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas del LTST-C195KGJSKT, un LED de Montaje Superficial (SMD) bicolor. Este componente integra dos chips emisores de luz distintos dentro de un único paquete compacto diseñado para procesos de ensamblaje automatizado. Está diseñado para aplicaciones donde el espacio es limitado y se requiere una indicación de estado de alta visibilidad o retroiluminación confiable.

1.1 Ventajas Principales

Las principales ventajas de este LED derivan de su diseño y tecnología de materiales. El uso del material semiconductor AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) de Ultra Brillo para ambos chips resulta en una alta eficiencia luminosa y una excelente pureza de color. La capacidad bicolor en un solo paquete ahorra un valioso espacio en la PCB en comparación con el uso de dos LEDs monocromáticos separados. Su compatibilidad con los procesos de soldadura por reflujo infrarrojo se alinea con las líneas de fabricación modernas de alto volumen, asegurando una fijación confiable y consistente a las placas de circuito.

1.2 Mercado Objetivo y Aplicaciones

Este LED es adecuado para una amplia gama de equipos electrónicos. Su tamaño miniatura y fiabilidad lo hacen ideal para dispositivos portátiles y compactos. Las áreas de aplicación clave incluyen:

• Equipos de Telecomunicaciones:Indicadores de estado en routers, módems y teléfonos.
• Periféricos de Computadora:Retroiluminación de teclados y luces de estado en portátiles, notebooks y discos externos.
• Electrónica de Consumo:Luces indicadoras en electrodomésticos, equipos de audio/vídeo y dispositivos de juego.
• Controles Industriales:Indicadores de panel en maquinaria y sistemas de control.
• Microdisplays y Señalización:Iluminación de bajo nivel para símbolos o pequeñas pantallas informativas.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

El rendimiento del LED está definido por un conjunto de parámetros eléctricos, ópticos y térmicos medidos en condiciones estándar (Ta=25°C). Comprender estos parámetros es crucial para un diseño de circuito y aplicación adecuados.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los niveles de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente al dispositivo. No están destinados para operación normal.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW por chip. Exceder esto puede provocar sobrecalentamiento y degradación acelerada.
• Corriente Directa Continua (IF):30 mA continua. La condición estándar de prueba y operación es de 20 mA.
• Corriente Directa de Pico:80 mA, permisible solo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para manejar picos breves.
• Voltaje Inverso (VR):5 V. Aplicar un voltaje inverso mayor puede causar ruptura de la unión.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:-30°C a +85°C y -40°C a +85°C, respectivamente, definiendo los límites ambientales para funcionalidad y almacenamiento no operativo.
• Temperatura de Soldadura:Resiste 260°C durante 10 segundos, compatible con perfiles de reflujo sin plomo (Pb-free).

2.2 Características Electro-Ópticas

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

• Intensidad Luminosa (Iv):Una medida clave del brillo. Para el chip Verde, el valor típico es 35.0 mcd (mililumen), con un mínimo de 18.0 mcd. El chip Amarillo es más brillante, con un valor típico de 75.0 mcd y un mínimo de 28.0 mcd. Esta diferencia es inherente a los materiales semiconductores y a la sensibilidad del ojo humano.
• Voltaje Directo (VF):Típicamente 2.0 V, con un máximo de 2.4 V a 20mA. Este parámetro es crítico para diseñar la resistencia limitadora de corriente en serie con el LED. Un VF más alto requiere un valor de resistencia más bajo para lograr la misma corriente, afectando la disipación de potencia en la resistencia.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):130 grados. Este amplio ángulo de visión indica que el LED emite luz en un cono amplio, haciéndolo adecuado para aplicaciones donde el indicador necesita ser visible desde varios ángulos, no solo de frente.
• Longitud de Onda de Pico (λP) y Dominante (λd):El chip Verde tiene un pico típico en 574 nm y una longitud de onda dominante de 571 nm. El chip Amarillo tiene un pico en 591 nm con una longitud de onda dominante de 589 nm. La longitud de onda dominante es la única longitud de onda percibida por el ojo humano y se utiliza para la clasificación por color (binning).
• Ancho de Media Espectral (Δλ):15.0 nm para ambos colores. Esto define la pureza del color; un ancho más estrecho significa un color más saturado y puro.
• Corriente Inversa (IR):Máximo 10 μA a 5V de polarización inversa, indicando una corriente de fuga muy baja en estado apagado.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LEDs se clasifican en bins según parámetros medidos. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan requisitos estéticos o funcionales específicos.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa (Brillo)

Los LEDs se categorizan en bins con valores de intensidad luminosa mínima y máxima definidos. La tolerancia dentro de cada bin es de +/-15%.

• Bins del Chip Verde:M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd).
• Bins del Chip Amarillo:N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd), R (112.0-180.0 mcd).

Seleccionar un código de bin más alto (ej., Q o R) garantiza un LED más brillante, lo cual puede ser necesario para condiciones de luz ambiental alta o distancias de visión más largas.

3.2 Clasificación por Tono (Longitud de Onda Dominante)

Para el chip Verde, la consistencia de color se gestiona mediante la clasificación por longitud de onda dominante, con una tolerancia de +/-1 nm por bin.

• Bins de Tono del Chip Verde:C (567.5-570.5 nm), D (570.5-573.5 nm), E (573.5-576.5 nm).

Esto asegura que todos los LEDs Verdes en un ensamblado aparezcan del mismo tono de verde. La hoja de datos del producto o el pedido específico deben especificar el código de bin combinado (ej., bin de intensidad + bin de tono) para el rendimiento deseado.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Los datos gráficos proporcionan una visión más profunda del comportamiento del LED bajo condiciones variables, lo cual es esencial para un diseño robusto.

4.1 Característica Corriente vs. Voltaje (I-V)

La curva I-V es no lineal, similar a un diodo estándar. El voltaje directo aumenta logarítmicamente con la corriente. Operar significativamente por encima de los 20mA recomendados causará un aumento desproporcionado en VF y la disipación de potencia (Pd = IF * VF), llevando a un calor excesivo. Los diseñadores deben usar una resistencia limitadora de corriente o un controlador de corriente constante para mantener IF dentro de límites seguros.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La intensidad luminosa es aproximadamente proporcional a la corriente directa en el rango normal de operación. Sin embargo, la eficiencia puede disminuir a corrientes muy altas debido al aumento de calor. Reducir la corriente (ej., operar a 15mA en lugar de 20mA) puede mejorar significativamente la fiabilidad a largo plazo y el mantenimiento de lúmenes con solo una reducción modesta en el brillo percibido.

4.3 Dependencia de la Temperatura

El rendimiento del LED es sensible a la temperatura. A medida que la temperatura de unión (Tj) aumenta:

• Disminuye la Intensidad Luminosa:La salida puede caer entre un 10-20% en el rango de temperatura de operación.
• Disminuye el Voltaje Directo:VF tiene un coeficiente de temperatura negativo (típicamente -2 mV/°C). En un circuito simple impulsado por resistencia, esto puede llevar a un ligero aumento de la corriente a medida que el LED se calienta, lo que puede requerir consideración de gestión térmica.
• Desplazamiento de Longitud de Onda:La longitud de onda dominante puede desplazarse ligeramente (generalmente hacia longitudes de onda más largas) con el aumento de temperatura, causando un cambio de color sutil.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED se ajusta a un contorno de paquete estándar EIA. Las dimensiones clave son aproximadamente 3.2mm de longitud, 2.8mm de ancho y 1.9mm de altura, con una tolerancia de ±0.1mm. El paquete cuenta con una lente transparente al agua que no tiñe la luz emitida, permitiendo que el color puro del chip (Verde o Amarillo) sea visible.

5.2 Asignación de Pines e Identificación de Polaridad

El dispositivo tiene cuatro pines. Para la variante LTST-C195KGJSKT:

• Los pines 1 y 3 son el ánodo y el cátodo para elchip AlInGaPVerde.
• Los pines 2 y 4 son el ánodo y el cátodo para elchip AlInGaPAmarillo.

La polaridad se indica mediante la marca física del paquete (típicamente un punto o una esquina biselada cerca del pin 1). La polaridad correcta es obligatoria; aplicar polarización inversa puede dañar el LED.

5.3 Diseño Recomendado de Pads de Montaje en PCB

Se proporciona un patrón de soldadura (huella) sugerido para asegurar una soldadura adecuada y estabilidad mecánica. El diseño del pad acomoda las dimensiones del paquete y permite que se forme un buen filete de soldadura durante el reflujo. Seguir esta recomendación ayuda a prevenir el efecto "tombstoning" (levantamiento de un extremo) y asegura una conexión eléctrica confiable.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo Infrarrojo

El LED es compatible con procesos de soldadura sin plomo (Pb-free). Se proporciona un perfil de reflujo sugerido, que típicamente se adhiere a estándares JEDEC como J-STD-020. Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento:150-200°C hasta 120 segundos para calentar gradualmente la placa y los componentes, activando el fundente y previniendo choque térmico.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquido (TAL):El tiempo que la soldadura está fundida, crítico para la formación de la unión. El perfil sugiere un máximo de 10 segundos a temperatura de pico.
• Límite:El LED no debe someterse a más de dos ciclos de reflujo.

Importante:El perfil real debe caracterizarse para el diseño específico de PCB, la pasta de soldar y el horno utilizados.

6.2 Soldadura Manual con Cautín

Si es necesaria la soldadura manual, se requiere extremo cuidado:

• Temperatura del Cautín:Máximo 300°C.
• Tiempo de Soldadura:Máximo 3 segundos por unión.
• Límite:Solo se permite un ciclo de soldadura para prevenir daños térmicos al paquete plástico y a los alambres de unión internos.

6.3 Condiciones de Almacenamiento y Manipulación

• Sensibilidad a la ESD:Los LEDs son sensibles a la descarga electrostática (ESD). La manipulación debe realizarse en un área protegida contra ESD usando pulseras y tapetes conductivos conectados a tierra.
• Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL):El dispositivo tiene una clasificación MSL 3. Esto significa:
  • Una vez abierta la bolsa original con barrera de humedad, los componentes deben soldarse dentro de las 168 horas (1 semana) en condiciones de fábrica (<30°C/60% HR).
  • Si se exponen por más tiempo, se requiere un horneado a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" (agrietamiento del paquete durante el reflujo).
• Almacenamiento a Largo Plazo:Las bolsas sin abrir deben almacenarse por debajo de 30°C y 90% HR. Las partes abiertas deben almacenarse en un ambiente seco, preferiblemente en un contenedor sellado con desecante.

6.4 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, solo deben usarse solventes especificados. Se recomienda alcohol isopropílico (IPA) o alcohol etílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Productos químicos agresivos o no especificados pueden dañar la lente plástica o el material del paquete, provocando decoloración o agrietamiento.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LEDs se suministran en cinta portadora estampada estándar de la industria en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro, facilitando el ensamblaje automatizado pick-and-place. Detalles clave:

• Paso de Bolsillo:La distancia entre los bolsillos de componentes en la cinta.
• Capacidad del Carrete:4000 piezas por carrete completo.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):500 piezas para cantidades restantes.
• Calidad:La cinta se sella con una cinta de cubierta. El número máximo permitido de componentes faltantes consecutivos es dos, asegurando la fiabilidad de alimentación.

El empaquetado cumple con los estándares ANSI/EIA-481.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El método de accionamiento más común es una simple resistencia en serie. El valor de la resistencia (R) se calcula usando la Ley de Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, donde Vcc es el voltaje de alimentación, VF es el voltaje directo del LED (usar el valor máximo para el cálculo de corriente en el peor caso), e IF es la corriente directa deseada (ej., 20mA). La potencia nominal de la resistencia debe ser al menos IF² * R. Para el accionamiento desde GPIO de microcontrolador, asegurar que el GPIO pueda suministrar/absorber la corriente requerida (IF más cualquier corriente de la resistencia). Para accionar ambos colores de forma independiente, usar dos circuitos limitadores de corriente separados.

8.2 Consideraciones de Diseño para Fiabilidad

• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegurar un área de cobre adecuada en la PCB alrededor de los pads del LED ayuda a conducir el calor lejos de la unión, manteniendo el brillo y la longevidad.
• Reducción de Corriente (Derating):Para aplicaciones que requieren alta fiabilidad o que operan en temperaturas ambientales elevadas, considerar accionar el LED a una corriente menor que la máxima nominal (ej., 15-18 mA).
• Protección contra Voltaje Inverso:En circuitos donde el LED pueda estar expuesto a polarización inversa (ej., en escenarios de carga inductiva o acoplada en CA), se recomienda un diodo de protección en paralelo con el LED (cátodo a ánodo).

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTST-C195KGJSKT ofrece ventajas específicas en su categoría:

• Dos Colores en un Solo Paquete:En comparación con colocar dos LEDs monocromáticos separados de tamaño 0603 o 0805, este paquete de 4 pines ahorra espacio y reduce el tiempo/costo de colocación.
• Tecnología de Materiales:El uso de AlInGaP tanto para verde como para amarillo ofrece mayor eficiencia y mejor estabilidad térmica en comparación con algunas tecnologías más antiguas como el GaP tradicional.
• Amplio Ángulo de Visión:El ángulo de visión de 130 grados es más amplio que el de muchos LEDs de "vista superior", proporcionando mejor visibilidad fuera del eje, lo cual es crucial para indicadores de panel.
• Empaquetado Estandarizado:El cumplimiento con los estándares EIA y ANSI/EIA-481 asegura la compatibilidad con equipos de ensamblaje automatizado de varios fabricantes.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Puedo accionar los chips Verde y Amarillo simultáneamente a 20mA cada uno?
R1: Sí, pero debes considerar la disipación de potencia total. Cada chip disipa hasta 75mW. Si ambos están encendidos continuamente a 20mA y VF típico (2.0V), cada uno disipa 40mW (P=IV), totalizando 80mW, lo cual está dentro de la capacidad térmica combinada del paquete si está montado correctamente. Sin embargo, siempre verifica el VF real y asegura un enfriamiento adecuado en la PCB.

P2: ¿Por qué la intensidad luminosa típica es diferente para Verde y Amarillo?
R2: Esto se debe principalmente a la curva de respuesta fotópica del ojo humano (curva CIE), que tiene su pico en la región verde-amarilla (~555 nm). La longitud de onda del chip amarillo (589 nm) está más cerca de este pico de sensibilidad que la del chip verde (571 nm), por lo que la misma potencia radiante (energía lumínica) del chip amarillo se percibe como más brillante en lúmenes o candelas.

P3: ¿Qué significa lente "Transparente al Agua" para el color?
R3: Una lente transparente al agua (no difusa, no teñida) permite que el color intrínseco del chip semiconductor pase sin alteraciones. Esto resulta en un haz de luz más saturado y potencialmente más estrecho en comparación con una lente difusa, que dispersa la luz para una apariencia más amplia y suave pero reduce la intensidad de pico.

P4: ¿Cómo interpreto el código de bin para hacer un pedido?
R4: Normalmente especificarías el número de parte (LTST-C195KGJSKT) junto con los códigos de bin de intensidad luminosa y tono deseados para cada color (ej., Verde: P/D, Amarillo: Q). Consulta al fabricante o distribuidor para conocer las combinaciones de bins disponibles.

11. Ejemplo de Aplicación Práctica

Escenario: Indicador de Doble Estado para un Dispositivo de Red.
Un diseño de router requiere un solo indicador para mostrar dos estados: "Encendido/Sistema OK" (Verde fijo) y "Actividad de Datos" (Amarillo intermitente). Usar el LTST-C195KGJSKT simplifica este diseño.

• Circuito:Se utilizan dos pines GPIO del microcontrolador del sistema. Cada pin se conecta al ánodo de un color del LED a través de una resistencia limitadora de corriente (ej., (3.3V - 2.4V)/0.02A = 45Ω, usar valor estándar 47Ω). Los cátodos se conectan a tierra.
• Software:El firmware activa el GPIO Verde en alto para el estado fijo. Para la actividad de datos, alterna el GPIO Amarillo a una frecuencia de parpadeo adecuada (ej., 2 Hz).
• Beneficios:Ahorra una huella en la PCB en comparación con dos LEDs discretos. Proporciona estados de color claros y distintos desde un solo punto en el panel. El amplio ángulo de visión asegura la visibilidad desde varios ángulos en un entorno de oficina o hogar.

12. Introducción al Principio de Operación

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 del material tipo n se recombinan con los huecos del material tipo p en la región activa. Esta recombinación libera energía en forma de fotones (partículas de luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor. El AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) es un semiconductor compuesto cuya banda prohibida puede ajustarse variando las proporciones de sus constituyentes para producir luz de alta eficiencia en las regiones espectrales roja, naranja, ámbar, amarilla y verde. En este LED bicolor, dos chips semiconductores separados, cada uno diseñado con una banda prohibida ligeramente diferente (uno para verde, otro para amarillo), están alojados dentro de un único paquete epóxico con conexiones eléctricas independientes.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en los LEDs indicadores SMD continúa hacia una mayor eficiencia, tamaños de paquete más pequeños y una mayor integración. Mientras que el AlInGaP sigue siendo dominante para los colores del ámbar al verde, la tecnología InGaN (Nitruro de Indio y Galio) es prevalente para LEDs azules, blancos y verdes verdaderos. Los desarrollos futuros pueden incluir:

• Mayor Miniaturización:Paquetes más pequeños que 2.0x1.0mm para dispositivos ultracompactos.
• Componentes Integrados:LEDs con resistencias limitadoras de corriente integradas, diodos de protección o incluso ICs controladores en el mismo paquete para simplificar el diseño del circuito.
• Control Óptico Mejorado:Paquetes con lentes o reflectores integrados para patrones de haz específicos sin óptica externa.
• Rendimiento Térmico Mejorado:Diseños de paquete que transfieren el calor de la unión semiconductor a la PCB de manera más efectiva, permitiendo corrientes de accionamiento más altas o una longevidad mejorada a corrientes estándar.

Estas tendencias tienen como objetivo proporcionar a los diseñadores soluciones de iluminación más versátiles, fiables y eficientes en espacio para una gama cada vez mayor de productos electrónicos.