Hoja de Datos Técnica del LED SMD Bicolor LTW-C195DSKF-5A - Blanco y Naranja - 20-30mA - 72-75mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTW-C195DSKF-5A es un LED de montaje superficial (SMD) bicolor diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren soluciones de indicación o retroiluminación compactas, fiables y brillantes. Integra dos chips semiconductores distintos en un único encapsulado estándar EIA: un chip de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) para emisión de luz blanca y un chip de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para emisión de luz naranja. Esta configuración permite el funcionamiento bicolor desde una única huella de componente, ahorrando un valioso espacio en la PCB. El dispositivo 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. Está clasificado como Producto Verde y cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los niveles de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o cerca de estos límites y debe evitarse para un rendimiento fiable a largo plazo.

• Disipación de Potencia (Pd):Chip Blanco: 72 mW, Chip Naranja: 75 mW. Esta es la pérdida de potencia máxima permitida en forma de calor. Excederla puede provocar una temperatura de unión excesiva y una degradación acelerada.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):Blanco: 100 mA, Naranja: 80 mA. Esta es la corriente instantánea máxima, típicamente especificada en condiciones de pulso (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1 ms) para evitar sobrecarga térmica durante transitorios cortos.
• Corriente Directa Continua (I_F):Blanco: 20 mA, Naranja: 30 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para el funcionamiento normal. El chip naranja puede manejar una corriente continua más alta.
• Tensión Inversa (V_R):5 V para ambos chips. Aplicar una tensión inversa superior a esta puede causar ruptura y daños. La hoja de datos señala explícitamente que la operación con tensión inversa no puede ser continua.
• Rangos de Temperatura:Funcionamiento: -20°C a +80°C; Almacenamiento: -30°C a +100°C. Estos definen los límites ambientales para el uso funcional y el almacenamiento sin operación.
• Soldadura por Reflujo Infrarrojo:Resiste una temperatura máxima de 260°C durante 10 segundos, lo que se ajusta a los perfiles comunes de reflujo sin plomo (Pb-free).

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos y garantizados medidos en una condición de prueba estándar de Ta=25°C e I_F=5mA, a menos que se especifique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (I_V):Una medida clave del brillo.
  • Blanco: Mínimo 45.0 mcd, Valor típico no indicado, Máximo 180.0 mcd.
  • Naranja: Mínimo 11.2 mcd, Valor típico no indicado, Máximo 71.0 mcd.
  • La medición sigue la curva de respuesta del ojo CIE utilizando equipos de prueba específicos (ej., CAS140B).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados (típico) para ambos colores. Este amplio ángulo de visión es característico del diseño de la lente del encapsulado, proporcionando un patrón de emisión amplio adecuado para aplicaciones de indicación.
• Parámetros de Longitud de Onda (Chip Naranja):
  • Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_P): 611 nm (típico). La longitud de onda a la que la potencia espectral de salida es más alta.
  • Longitud de Onda Dominante (λ_d): 605 nm (típico). La longitud de onda única percibida por el ojo humano que coincide con el color del LED.
  • Ancho Medio Espectral (Δλ): 20 nm (típico). El ancho de banda del espectro emitido a la mitad de la intensidad máxima, indicando la pureza del color.
• Coordenadas de Cromaticidad (Chip Naranja):x=0.3, y=0.3 (típico). Estas coordenadas CIE 1931 definen el punto de color naranja preciso en el diagrama de cromaticidad. Se aplica una tolerancia de ±0.01 a estas coordenadas.
• Tensión Directa (V_F):
  • Blanco: Típica 2.75V, Máxima 3.15V a I_F=5mA.
  • Naranja: Típica 2.00V, Máxima 2.40V a I_F=5mA.
  • La V_Fmás baja del chip naranja es consistente con el sistema de material AlInGaP.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10 µA (Blanco) y 100 µA (Naranja) a V_R=5V. Esta es la pequeña corriente de fuga cuando el dispositivo está polarizado inversamente.

Precaución de Descarga Electroestática (ESD):Los LED son sensibles a la electricidad estática. Los procedimientos de manipulación deben incluir el uso de pulseras antiestáticas, guantes antiestáticos y equipos y estaciones de trabajo correctamente conectados a tierra para prevenir daños por ESD o sobretensiones.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para gestionar las variaciones naturales en la fabricación de semiconductores, los LED se clasifican en bins de rendimiento. El LTW-C195DSKF-5A utiliza una clasificación separada para intensidad luminosa y tensión directa.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa (I_V)

• Chip Blanco:Bins P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd), R (112.0-180.0 mcd). La tolerancia dentro de cada bin es de ±15%.
• Chip Naranja:Bins L (11.2-18.0 mcd), M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd). La tolerancia dentro de cada bin es de ±15%.
• El código de bin específico está marcado en el embalaje, permitiendo a los diseñadores seleccionar LED con brillo consistente para su aplicación.

3.2 Clasificación por Tensión Directa (V_F) (Solo Chip Blanco)

• Bins A (2.55-2.75V), B (2.75-2.95V), C (2.95-3.15V). La tolerancia dentro de cada bin es de ±0.1V.
• La clasificación de V_Fayuda a diseñar circuitos de excitación de corriente más consistentes, especialmente cuando se conectan múltiples LED en serie.

3.3 Clasificación por Tono (Color del Chip Naranja)

El color naranja se controla con precisión utilizando seis bins de tono (S1 a S6) definidos por cuadriláteros en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. Cada bin tiene límites de coordenadas (x, y) específicos (ej., S1: x 0.274-0.294, y 0.226-0.286). La tolerancia para las coordenadas de cromaticidad (x, y) dentro de cada bin de tono es de ±0.01. Esto garantiza una consistencia de color muy ajustada para aplicaciones donde el tono naranja preciso es crítico.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas características típicas que son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar. Aunque los gráficos específicos no se detallan completamente en el texto proporcionado, las curvas estándar de LED típicamente incluirían:

• Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V):Muestra la relación exponencial. La curva diferirá entre los chips de InGaN (blanco) y AlInGaP (naranja) debido a sus diferentes bandgaps semiconductores, lo que explica las diferentes V_F values.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva I-L):Demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, típicamente de manera sub-lineal a corrientes más altas debido a la caída térmica y de eficiencia.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Muestra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión. Esto es crítico para el diseño de gestión térmica.
• Distribución de Potencia Espectral:Para el chip naranja, este gráfico mostraría el pico de emisión alrededor de 611 nm con el ancho medio especificado de 20 nm, confirmando las características de color.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado y Asignación de Pines

El dispositivo utiliza un contorno de encapsulado estándar EIA. Las tolerancias dimensionales clave son de ±0.10 mm a menos que se indique lo contrario. La asignación de pines para la función bicolor está claramente definida:

• Pines 1 y 3: Ánodo/Cátodo para el chip InGaN Blanco.
• Pines 2 y 4: Ánodo/Cátodo para el chip AlInGaP Naranja.

Esta configuración de 4 pines permite el control independiente de los dos colores. El material de la lente se especifica como amarillo, lo que puede actuar como difusor o convertidor de longitud de onda para el chip blanco y puede teñir ligeramente la salida naranja.

5.2 Diseño Sugerido de Pistas de Soldadura

La hoja de datos incluye un patrón de pistas recomendado (dimensiones de las almohadillas de soldadura) para el diseño de PCB. Seguir esta guía asegura la formación adecuada de la junta de soldadura durante el reflujo, una buena estabilidad mecánica y una disipación térmica óptima desde el encapsulado del LED hacia la PCB.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Proceso de Soldadura por Reflujo

El LED es compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR). La condición máxima que puede soportar es de 260°C durante 10 segundos, lo cual es estándar para el montaje sin plomo. Se sugiere implícitamente un perfil de reflujo, que típicamente incluye una zona de precalentamiento, un rápido aumento térmico hasta la temperatura máxima, un breve tiempo por encima del punto líquido y una fase de enfriamiento controlada. Adherirse a este perfil previene el choque térmico y los defectos de soldadura.

6.2 Almacenamiento y Manipulación

• Paquete Sellado:Almacenar a ≤30°C y ≤90% HR. Usar dentro de un año cuando la bolsa anti-humedad con desecante esté intacta.
• Paquete Abierto:Para componentes retirados de su bolsa sellada, el ambiente de almacenamiento no debe exceder 30°C / 60% HR. Se recomienda encarecidamente completar el proceso de reflujo IR dentro de una semana tras la apertura.
• Almacenamiento Extendido (Abierto):Si el almacenamiento excede una semana, los LED deben guardarse en un contenedor sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno. Los componentes almacenados fuera de la bolsa por más de una semana requieren un pretratamiento de horneado (aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas) antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" durante el reflujo.

6.3 Limpieza

Si es necesaria una limpieza posterior al montaje, usar solo los disolventes especificados. Sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto es aceptable. Se prohíbe el uso de limpiadores químicos no especificados, ya que pueden dañar la lente de epoxi o el encapsulado del LED.

7. Embalaje e Información de Pedido

7.1 Especificaciones de la Cinta y el Carrete

El producto se suministra en una cinta portadora embutida estándar de la industria con una cinta de cubierta protectora, enrollada en un carrete de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro.

• Cantidad por Carrete:3000 piezas.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):500 piezas para cantidades restantes.
• Ancho de la Cinta:8 mm.
• Estándares de Embalaje:Cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481-1-A-1994 para el embalaje de componentes.
• Calidad:El número máximo de componentes faltantes consecutivos (bolsillos vacíos) en la cinta es de dos.

Se proporcionan planos dimensionales detallados tanto para la cinta portadora (espaciado y profundidad de bolsillos) como para el carrete (diámetro del núcleo, diámetro de la brida) para garantizar la compatibilidad con los alimentadores de equipos automatizados.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Indicadores de Estado Bicolor:Ideal para paneles de equipos donde un solo LED puede mostrar múltiples estados (ej., blanco para "encendido/activo", naranja para "en espera/advertencia").
• Retroiluminación de Electrónica de Consumo:Puede usarse para iluminación de botones o de acento en dispositivos donde se desean efectos bicolor.
• Iluminación Interior Automotriz:Para iluminación ambiental que puede cambiar entre tonos blancos y naranjas.
• Paneles de Control Industrial:Proporcionando una indicación de estado clara y brillante en varios modos de operación.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre usar una resistencia limitadora de corriente en serie o un driver de corriente constante para cada chip. Calcular basándose en la tensión de alimentación y la tensión directa máxima (V_{F MAX}) a la corriente de operación deseada (sin exceder I_FDC).
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegurar un área de cobre adecuada en la PCB alrededor de las pistas de soldadura ayuda a conducir el calor, manteniendo la salida luminosa y la longevidad, especialmente a temperaturas ambiente o corrientes de excitación más altas.
• Protección ESD:Incorporar diodos de protección ESD en las líneas de señal que excitan el LED en entornos propensos a descargas estáticas.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 130 grados proporciona una cobertura amplia. Para una luz más dirigida, pueden requerirse ópticas secundarias (lentes, guías de luz).

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTW-C195DSKF-5A ofrece ventajas específicas en su clase:

• Integración de Doble Chip:Combina dos tecnologías semiconductoras diferentes (InGaN para blanco, AlInGaP para naranja) en un solo encapsulado, ofreciendo un rendimiento de color y brillo superior para cada color en comparación con un LED de un solo chip con fósforo que intenta lograr dos colores.
• Control Independiente:Ánodos/cátodos separados permiten la excitación y atenuación completamente independientes de cada color, permitiendo mezclas de color dinámicas o secuencias no posibles con LED bicolor de cátodo/ánodo común.
• Naranja de Alto Brillo:El uso de la tecnología AlInGaP para el chip naranja típicamente produce una mayor eficiencia y una salida más brillante en longitudes de onda específicas en comparación con tecnologías más antiguas.
• Encapsulado Robusto:La compatibilidad con reflujo IR y el embalaje en cinta y carrete lo hace adecuado para líneas de montaje superficial totalmente automatizadas y de alto volumen.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Puedo excitar simultáneamente los chips blanco y naranja a su corriente continua máxima?

R: No necesariamente. Debes considerar la disipación de potencia total. Excitar simultáneamente el Blanco a 20mA (~2.75V) y el Naranja a 30mA (~2.00V) da una potencia combinada de ~112.5 mW, lo que puede exceder los límites de diseño térmico del pequeño encapsulado si no hay suficiente disipación de calor. Es más seguro operar por debajo de los máximos absolutos o implementar una reducción térmica.

P2: ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda de Pico y Longitud de Onda Dominante?

R: La Longitud de Onda de Pico (λ_P=611 nm) es el pico físico del espectro de luz que emite el LED. La Longitud de Onda Dominante (λ_d=605 nm) es el pico perceptual: la longitud de onda única de luz espectral pura que el ojo humano igualaría al color del LED. A menudo difieren, especialmente para espectros más amplios.

P3: ¿Por qué el requisito de humedad de almacenamiento es más estricto para paquetes abiertos?

R: El compuesto de moldeo de epoxi utilizado en los LED SMD puede absorber humedad del aire. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede vaporizarse rápidamente, creando presión interna que puede agrietar el encapsulado ("efecto palomita"). El proceso de horneado antes de soldar elimina esta humedad absorbida.

P4: ¿Cómo interpreto las coordenadas del Bin de Tono (ej., S1)?

R: Los cuatro pares de coordenadas (x,y) para un bin como S1 definen las esquinas de un cuadrilátero en el diagrama de cromaticidad CIE. Cualquier LED cuyas coordenadas de cromaticidad medidas caigan dentro de este cuadrilátero se asigna al bin S1. Este es un método más preciso que los simples bins de longitud de onda para definir el espacio de color.

11. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un botón de encendido multiestado para un amplificador de audio de consumo. El botón necesita indicar: Apagado (oscuro), En espera (naranja pulsante), Encendido (blanco fijo).

Implementación con LTW-C195DSKF-5A:

1. El LED se coloca detrás de una tapa de botón translúcida.

2. Un microcontrolador (MCU) excita los dos colores a través de dos pines GPIO separados, cada uno con su propia resistencia limitadora de corriente en serie calculada para una excitación de 5mA (para larga vida y brillo moderado).

3. Estado Apagado:Ambos pines del MCU se configuran como entrada de alta impedancia o salida baja.

4. Estado En Espera:El pin del MCU conectado al LED Naranja (Pines 2/4) se excita con una señal PWM (Modulación por Ancho de Pulso) para crear un efecto pulsante. El pin del LED Blanco permanece apagado.

5. Estado Encendido:El pin del MCU para el LED Blanco (Pines 1/3) se excita continuamente en alto. El pin del LED Naranja está apagado.



Este diseño utiliza solo una huella de componente, simplifica el montaje y proporciona una retroalimentación visual clara y distinta utilizando luz de alta calidad y consistente de ambos chips.

12. Introducción al Principio Tecnológico

El LTW-C195DSKF-5A utiliza dos tecnologías distintas de iluminación de estado sólido:

• InGaN (Chip Blanco):Típicamente, un chip LED emisor de azul de InGaN se combina con un recubrimiento de fósforo amarillo (YAG:Ce). Parte de la luz azul escapa, y el resto es convertida a menor frecuencia (down-converted) por el fósforo a luz amarilla. La mezcla de luz azul y amarilla es percibida por el ojo humano como blanca. La lente amarilla del encapsulado también puede contribuir a la mezcla de colores o difusión.
• AlInGaP (Chip Naranja):Este sistema de material se cultiva sobre un sustrato (a menudo GaAs) y está diseñado para tener un bandgap directo correspondiente a la emisión de luz en las regiones roja, naranja y amarilla del espectro (aproximadamente 590-650 nm). Es altamente eficiente para producir colores saturados en este rango. La salida naranja se genera directamente por la recombinación electrón-hueco dentro del propio material semiconductor, sin fósforos.

La electroluminiscencia es el principio central: cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n del semiconductor, los electrones y huecos se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda (color) de la luz está determinada por la energía del bandgap del material semiconductor.

13. Tendencias de Desarrollo

El campo de los LED SMD continúa evolucionando, con tendencias que contextualizan dispositivos como el LTW-C195DSKF-5A:

• Mayor Eficiencia y Flujo Luminoso:Las mejoras continuas en el crecimiento epitaxial, el diseño de chips y la eficiencia de extracción del encapsulado conducen a una mayor salida en mcd por mA de corriente de entrada, permitiendo un menor consumo de energía o pantallas más brillantes.
• Miniaturización:Aunque este es un encapsulado EIA estándar, la industria impulsa huellas más pequeñas (ej., 0402, 0201) para dispositivos ultracompactos, aunque a menudo a expensas de la salida de luz total o el rendimiento térmico.
• Mejor Consistencia de Color y Clasificación:Los avances en el control del proceso de fabricación producen distribuciones más ajustadas en V_F, I_Vy cromaticidad, reduciendo el número de bins necesarios y asegurando un rendimiento más uniforme en la producción por lotes.
• Soluciones Integradas:Una tendencia hacia LED con reguladores de corriente incorporados, protección ESD o incluso lógica de control simple ("LED inteligentes") para simplificar el diseño del circuito para el usuario final.
• Enfoque en Fiabilidad y Vida Útil:Materiales mejorados para lentes y encapsulantes que ofrecen una mejor resistencia al calor, la humedad y la luz de longitud de onda corta, lo que conduce a una mayor vida operativa, especialmente importante para aplicaciones industriales y automotrices.