Hoja de Datos del LED SMD Bicolor LTST-C295KGKFKT - Altura 0.55mm - Voltaje Directo Típico 2.0V - Verde y Naranja - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-C295KGKFKT es un LED bicolor de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren tamaño compacto y rendimiento fiable. Este producto utiliza la avanzada tecnología de chip AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para sus fuentes de luz verde y naranja, alojadas en un encapsulado extra delgado de solo 0.55 mm de altura. Se suministra en cinta de 8 mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, siendo totalmente compatible con equipos automáticos de colocación de alta velocidad. El dispositivo está clasificado como producto verde, cumpliendo con los estándares de conformidad RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), y es adecuado para su uso en una amplia gama de electrónica de consumo e industrial.

1.1 Ventajas Principales

Las principales ventajas de este LED derivan de su combinación de materiales avanzados y un factor de forma miniaturizado. El uso del material semiconductor AlInGaP proporciona una alta eficiencia luminosa, resultando en una salida brillante desde un área de chip pequeña. La capacidad bicolor en un solo encapsulado ahorra un valioso espacio en la PCB (Placa de Circuito Impreso) en comparación con el uso de dos LEDs monocromáticos separados. Su perfil ultradelgado es crítico para aplicaciones con limitaciones estrictas de altura, como en pantallas ultradelgadas, dispositivos móviles y módulos de retroiluminación. Además, su compatibilidad con los procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) permite su integración utilizando líneas de montaje estándar de tecnología de montaje superficial (SMT), asegurando un alto rendimiento de fabricación y fiabilidad.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos clave especificados en la hoja de datos, explicando su importancia para los ingenieros de diseño.

2.1 Valores Máximos Absolutos

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

• Disipación de Potencia (P_D):75 mW por color. Esta es la cantidad máxima de potencia que el LED puede disipar como calor. Exceder este valor, típicamente al conducir con una corriente demasiado alta o en una temperatura ambiente elevada, puede provocar sobrecalentamiento, degradación acelerada del material semiconductor y, en última instancia, fallo.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):80 mA (a un ciclo de trabajo de 1/10, ancho de pulso de 0.1 ms). Esta especificación es para operación pulsada, a menudo utilizada en circuitos de multiplexación o para lograr períodos breves de brillo muy alto. El bajo ciclo de trabajo y el corto ancho de pulso son esenciales para evitar que la temperatura de unión aumente excesivamente durante el pulso.
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA. Esta es la corriente continua máxima recomendada para una operación fiable a largo plazo. Diseñar el circuito de accionamiento para operar en o por debajo de esta corriente es crucial para garantizar la vida útil especificada del LED y mantener características ópticas estables.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Los LEDs no están diseñados para soportar una polarización inversa significativa. Exceder este voltaje puede causar una ruptura repentina de la unión PN, llevando a un fallo inmediato y catastrófico. El diseño adecuado del circuito debe asegurar que el LED no esté sujeto a voltajes inversos, a menudo mediante el uso de diodos de protección en serie en escenarios de accionamiento en CA o bipolar.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:-30°C a +85°C y -40°C a +85°C, respectivamente. Estos rangos definen las condiciones ambientales que el dispositivo puede soportar durante el uso y mientras está apagado. Operar cerca o más allá del límite superior reducirá la salida luminosa y la vida útil.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se miden bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C) y representan el rendimiento típico del dispositivo.

• Intensidad Luminosa (I_V):Para el LED verde, el valor típico es 35.0 mcd a 20mA, con un mínimo de 18.0 mcd. Para el LED naranja, el valor típico es 90.0 mcd a 20mA, con un mínimo de 28.0 mcd. El emisor naranja es inherentemente más eficiente en el sistema de material AlInGaP, resultando en una salida típica más alta. Los valores mínimos son críticos para los diseñadores que deben garantizar un cierto nivel de brillo en su aplicación.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados (típico para ambos colores). Este amplio ángulo de visión indica un patrón de radiación Lambertiano o casi Lambertiano, donde la intensidad de la luz es relativamente uniforme en un área amplia. Esto es ideal para luces indicadoras generales y retroiluminación donde se requiere visibilidad desde múltiples ángulos, a diferencia de un LED de haz estrecho utilizado para enfocar la luz.
• Longitud de Onda de Pico y Dominante (λ_P, λ_d):El LED verde tiene una longitud de onda de pico típica de 574 nm y una longitud de onda dominante de 571 nm. El LED naranja tiene una longitud de onda de pico típica de 611 nm y una longitud de onda dominante de 605 nm. La longitud de onda dominante es la única longitud de onda percibida por el ojo humano y es el parámetro clave para la especificación del color. La ligera diferencia entre la longitud de onda de pico y la dominante se debe a la forma del espectro de emisión.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):Aproximadamente 15 nm para verde y 17 nm para naranja. Este parámetro, también conocido como Ancho Total a Media Altura (FWHM), describe la pureza espectral de la luz. Un ancho más estrecho indica un color más monocromático (puro). Estos valores son típicos para LEDs AlInGaP y proporcionan una buena saturación de color.
• Voltaje Directo (V_F):2.0 V típico, 2.4 V máximo a 20mA para ambos colores. Este bajo voltaje directo es beneficioso ya que reduce el consumo de energía y la carga térmica. El circuito de accionamiento (generalmente una fuente de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente) debe diseñarse para acomodar el V_Fmáximo para asegurar que se entregue la corriente deseada bajo todas las condiciones, incluyendo la variación entre dispositivos y los efectos de la temperatura.
• Corriente Inversa (I_R):10 µA máximo a 5V. Esta es la pequeña corriente de fuga que fluye cuando el dispositivo está polarizado inversamente dentro de su valor máximo. Un valor significativamente más alto que este podría indicar una unión dañada.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos incluye códigos de clasificación (bin) para intensidad luminosa y longitud de onda dominante, que son esenciales para aplicaciones que requieren consistencia de color o brillo.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LEDs se clasifican (binned) después de la fabricación según su salida de luz medida. Para el LED verde, los bins van desde \"M\" (18.0-28.0 mcd) hasta \"Q\" (71.0-112.0 mcd). Para el LED naranja, los bins van desde \"N\" (28.0-45.0 mcd) hasta \"R\" (112.0-180.0 mcd). Cada bin tiene una tolerancia de +/-15%. Al realizar un pedido, especificar un bin más estrecho (ej., solo \"P\" y \"Q\") asegura un brillo más uniforme entre múltiples unidades en un ensamblaje, lo cual es vital para pantallas multi-LED o matrices de retroiluminación. Se recomienda usar LEDs de un solo bin para una consistencia visual óptima.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante (Solo Verde)

Los LEDs verdes también se clasifican por longitud de onda dominante en los códigos \"C\" (567.5-570.5 nm), \"D\" (570.5-573.5 nm) y \"E\" (573.5-576.5 nm), con una tolerancia de +/-1 nm por bin. Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs con un tono de verde muy específico, lo cual es importante para indicadores codificados por color o cuando se debe coincidir con un esquema de color corporativo o de producto específico. La longitud de onda del LED naranja se especifica solo como típica, indicando menos variación o que no se ofrece clasificación para este parámetro.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien se hace referencia a curvas gráficas específicas en la hoja de datos (ej., Fig.1, Fig.6), sus implicaciones son estándar para la tecnología LED.

4.1 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V)

La característica I-V de un LED es exponencial. Un pequeño aumento en el voltaje directo más allá del punto de \"encendido\" resulta en un gran aumento de la corriente. Por eso los LEDs deben ser accionados por una fuente de corriente constante o con una resistencia limitadora de corriente en serie; una fuente de voltaje constante conduciría a una fuga térmica y destrucción. El V_Ftípico de 2.0V a 20mA proporciona el punto de operación para este diseño.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La intensidad luminosa es aproximadamente proporcional a la corriente directa en el rango de operación normal. Sin embargo, la eficiencia (lúmenes por vatio) a menudo disminuye a corrientes muy altas debido al aumento del calor y otros procesos de recombinación no radiativa. Operar en o por debajo de los 20mA DC recomendados asegura una eficiencia y longevidad óptimas.

4.3 Dependencia de la Temperatura

El rendimiento del LED es altamente dependiente de la temperatura. A medida que aumenta la temperatura de unión: El Voltaje Directo (V_F) disminuye ligeramente. La Intensidad Luminosa disminuye significativamente. Para LEDs AlInGaP, la salida de luz puede caer aproximadamente entre un 0.5-1.0% por cada °C de aumento en la temperatura de unión. La Longitud de Onda Dominante puede desplazarse ligeramente (típicamente hacia longitudes de onda más largas para AlInGaP). Una gestión térmica efectiva en la PCB, como usar vías térmicas o un área de cobre, es crítica para mantener un rendimiento óptico estable, especialmente en aplicaciones de alta potencia o alta temperatura ambiente.

4.4 Distribución Espectral

El gráfico espectral referenciado mostraría un solo pico relativamente estrecho para cada color, característico del material AlInGaP. La ausencia de picos secundarios o un espectro amplio confirma la pureza de color del dispositivo, lo cual es deseable para aplicaciones que requieren colores saturados.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado y Polaridad

El dispositivo se ajusta a un contorno de encapsulado estándar EIA. La característica mecánica clave es su altura de 0.55 mm. La asignación de pines está claramente definida: Los pines 1 y 3 son para el LED verde, y los pines 2 y 4 son para el LED naranja. Este diseño de cuatro almohadillas permite el control independiente de los dos colores. La polaridad se indica mediante la numeración de los pines; típicamente, el ánodo se conecta a la fuente de alimentación positiva a través del circuito de accionamiento, y el cátodo se conecta a tierra o al sumidero de corriente.

5.2 Diseño Recomendado de la Almohadilla de Soldadura

La hoja de datos proporciona las dimensiones sugeridas para las almohadillas de soldadura. Seguir estas recomendaciones es crucial para lograr uniones de soldadura fiables durante el reflujo. El diseño de la almohadilla afecta la forma del filete de soldadura, lo que influye en la resistencia mecánica y la conducción térmica desde el LED. Una almohadilla bien diseñada asegura un correcto autoalineamiento durante el reflujo y evita el efecto \"tombstoning\" (donde un extremo del componente se levanta de la almohadilla).

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo Infrarrojo

El dispositivo es totalmente compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) o por convección, que es el estándar para el ensamblaje SMT. La hoja de datos proporciona un perfil sugerido conforme a los estándares JEDEC para soldadura sin plomo (Pb-free). Los parámetros clave incluyen: Una zona de precalentamiento (150-200°C) para aumentar la temperatura lentamente y activar el fundente. Una temperatura máxima que no exceda los 260°C. Un tiempo por encima del líquido (típicamente 217°C para soldadura SnAgCu) de 10 segundos como máximo. El tiempo total desde temperatura ambiente hasta el pico y de regreso debe controlarse para minimizar el estrés térmico en el encapsulado plástico y el dado semiconductor.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual para reparación o prototipado, se debe tener extremo cuidado. La recomendación es usar un soldador a una temperatura máxima de 300°C y limitar el tiempo de contacto a 3 segundos por almohadilla. El calor excesivo o el contacto prolongado pueden derretir la lente plástica, dañar los alambres de unión dentro del encapsulado o deslaminar el material de unión del dado.

6.3 Condiciones de Almacenamiento y Manipulación

Los LEDs son dispositivos sensibles a la humedad (MSD). El encapsulado plástico puede absorber humedad del aire, que puede convertirse en vapor durante el proceso de reflujo a alta temperatura, causando grietas internas o el efecto \"palomitas de maíz\". La hoja de datos especifica: Los paquetes sellados deben almacenarse a ≤30°C y ≤90% HR y usarse dentro de un año. Una vez abiertos, los LEDs deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% HR. Los componentes expuestos al aire ambiente por más de una semana deben secarse a 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad. La manipulación adecuada también incluye precauciones contra la descarga electrostática (ESD). Aunque no son tan sensibles como algunos CI, los LEDs pueden dañarse por ESD. Se recomienda usar pulseras antiestáticas conectadas a tierra, tapetes antiestáticos y equipo correctamente conectado a tierra.

6.4 Limpieza

La limpieza posterior a la soldadura, si es requerida, solo debe realizarse con los disolventes especificados. La hoja de datos recomienda alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Productos químicos agresivos o no especificados pueden atacar el material de la lente plástica, causando opacidad, grietas o decoloración, lo que degradaría severamente el rendimiento óptico.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

El dispositivo se suministra en cinta portadora con relieve con una cinta protectora de cubierta, enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. La cantidad estándar por carrete es de 4000 piezas. Se especifica una cantidad mínima de pedido de 500 piezas para carretes restantes. Las dimensiones de la cinta y el espaciado de los bolsillos se ajustan a las especificaciones ANSI/EIA-481, asegurando compatibilidad con los alimentadores SMT estándar. El diseño de la cinta incluye características de orientación y agujeros de arrastre para un avance mecánico preciso.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

La capacidad bicolor y el perfil delgado hacen que este LED sea adecuado para numerosas aplicaciones: Indicadores de Estado: Un solo componente puede mostrar dos estados (ej., verde para \"encendido/listo\", naranja para \"en espera/advertencia\"). Retroiluminación para Teclados e Interruptores: Su amplio ángulo de visión y brillo son ideales para iluminar símbolos en paneles de control. Electrónica de Consumo: Utilizado en teléfonos inteligentes, tabletas, dispositivos portátiles y controles remotos donde el espacio es limitado. Iluminación Interior Automotriz: Para indicadores del tablero o iluminación ambiental (sujeto a calificación para grados automotrices específicos). Dispositivos Portátiles: Los dispositivos alimentados por batería se benefician de su bajo voltaje directo, lo que minimiza el consumo de energía.

8.2 Consideraciones de Diseño

Limitación de Corriente: Siempre use un controlador de corriente constante o una resistencia en serie calculada en base al voltaje de alimentación y al V_Fmáximo del LED. Gestión Térmica: Asegúrese de que el diseño de la PCB proporcione una ruta térmica adecuada, especialmente si se opera cerca de la corriente máxima. Considere la resistencia térmica desde la unión del LED al ambiente. Protección ESD: Incorpore diodos de protección ESD en las líneas de señal que accionan el LED si están expuestas a interfaces de usuario. Diseño Óptico: El amplio ángulo de visión puede requerir guías de luz o difusores si se necesita un patrón de haz específico. Para mezcla de colores (si ambos LEDs se accionan simultáneamente), comprenda que la percepción del color mezclado (ej., un tono amarillento de verde+naranja) por el ojo humano no es lineal.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías LED más antiguas como GaP (Fosfuro de Galio) estándar o GaAsP (Fosfuro de Arseniuro de Galio), el chip AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, resultando en una salida de luz más brillante para la misma corriente de accionamiento. En comparación con algunos LEDs blancos basados en chips azules con fósforo, estos LEDs monocromáticos ofrecen una pureza de color superior y típicamente una mayor eficacia dentro de su banda de color específica. El diferenciador clave de esta pieza específica es la combinación de dos colores distintos y eficientes en un encapsulado ultradelgado estándar de la industria que soporta el ensamblaje completo por reflujo. Esta integración reduce el número de piezas, el tiempo de ensamblaje y el espacio en la placa en comparación con el uso de dos LEDs discretos.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo accionar los LEDs verde y naranja al mismo tiempo?

R: Sí, son eléctricamente independientes. Sin embargo, debe asegurarse de que la disipación total de potencia (I_F* V_Fpara cada LED, más cualquier pérdida del controlador) no exceda la capacidad térmica de la PCB y los límites propios del dispositivo. Accionar ambos a 20mA completos simultáneamente disipa aproximadamente 80mW, lo cual está por encima de la especificación de 75mW por color, pero puede ser aceptable si el ciclo de trabajo es bajo o la gestión térmica es excelente. Consulte los cálculos térmicos para su diseño específico.

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 en la que la distribución de potencia espectral es máxima. La Longitud de Onda Dominante (λ_d) es la única longitud de onda de la luz monocromática que parecería tener el mismo color para un observador humano estándar. λ_dse calcula a partir de las coordenadas de cromaticidad CIE y es el parámetro más relevante para especificar el color percibido.

P: ¿Cómo interpreto los códigos de clasificación (bin) al realizar un pedido?

R: Para garantizar consistencia, especifique el bin de intensidad luminosa deseado (ej., \"P\") y, para el verde, el bin de longitud de onda dominante (ej., \"D\"). Esto le indica al fabricante que suministre piezas que caigan dentro de esos rangos de rendimiento específicos. No especificar bins puede resultar en recibir piezas de cualquier bin de producción, lo que lleva a una variación potencial en su producto final.

P: ¿Se requiere un disipador de calor?

R: Para operar a la corriente continua máxima (20mA) en un ambiente interior típico (25°C), generalmente no se requiere un disipador de calor dedicado si la PCB tiene un área de cobre moderada conectada a las almohadillas térmicas del LED. Sin embargo, para altas temperaturas ambientales, espacios cerrados, o si se acciona con pulsos que exceden la especificación DC, es necesario un análisis térmico. La temperatura de unión debe mantenerse lo más baja posible para obtener la máxima salida de luz y vida útil.

11. Ejemplos Prácticos de Diseño y Uso

Ejemplo 1: Indicador de Estado Dual para Fuente de Alimentación:En un adaptador de pared, el LED puede conectarse para mostrar verde cuando un dispositivo está completamente cargado y consume corriente mínima (controlado por el CI de carga), y naranja cuando el dispositivo se está cargando activamente. Un microcontrolador simple o un circuito lógico puede cambiar entre accionar los pares de pines (1,3) y (2,4).

Ejemplo 2: Retroiluminación con Animación:En un periférico para juegos, se pueden organizar múltiples LEDs LTST-C295KGKFKT en una matriz. Al modular por ancho de pulso (PWM) de forma independiente los canales verde y naranja de cada LED, un microcontrolador puede crear efectos de iluminación dinámicos de cambio de color y respiración, todo dentro de una restricción de perfil muy delgado.

Ejemplo 3: Indicador de Intensidad de Señal:En un módulo inalámbrico, el LED verde podría indicar señal fuerte (accionado a corriente completa), el LED naranja podría indicar señal débil (accionado a corriente completa), y ambos LEDs accionados simultáneamente a corrientes reducidas podrían crear un color amarillo intermedio para indicar un nivel de señal medio, proporcionando tres estados distintos desde un solo componente.

12. Introducción al Principio de Operación

Los Diodos Emisores de Luz (LEDs) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de un proceso llamado electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión PN del material semiconductor (en este caso, AlInGaP), 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 (electrones y huecos) se recombinan, liberan energía. En un semiconductor de banda prohibida directa como el AlInGaP, esta energía se libera principalmente en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor, que se diseña durante el proceso de crecimiento del cristal. Los colores verde y naranja en este dispositivo se logran variando ligeramente la composición de los átomos de Aluminio, Indio, Galio y Fósforo en los respectivos chips, lo que cambia la energía de la banda prohibida y, por lo tanto, el color de la luz emitida.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en la tecnología LED SMD continúa hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), una mayor densidad de potencia y una mayor miniaturización. También hay un fuerte impulso hacia una mejor reproducción cromática y consistencia de color para aplicaciones de iluminación. Para LEDs indicadores y de retroiluminación, la tendencia incluye integrar más características en el encapsulado, como resistencias limitadoras de corriente incorporadas, controladores CI para direccionabilidad (como los \"LEDs inteligentes\" estilo WS2812), e incluso múltiples colores más allá del doble (ej., RGB). La demanda de pantallas ultradelgadas y flexibles también está impulsando el desarrollo de perfiles de encapsulado aún más delgados y LEDs en sustratos flexibles. El uso de materiales avanzados como GaN-on-Si (Nitruro de Galio sobre Silicio) y la tecnología micro-LED representan la vanguardia para futuras pantallas de alto brillo y miniaturizadas.