Hoja de Datos del LED SMD Bicolor LTST-C235TBKFWT - Dimensiones del Paquete - Azul/Naranja - 3.3V/2.0V - 76mW/75mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-C235TBKFWT es un LED de montaje superficial (SMD) bicolor, diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren soluciones de indicación compactas, fiables y brillantes. Integra dos chips semiconductores distintos en un único paquete estándar EIA: un chip de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) para emisión azul y un chip de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para emisión naranja. Esta configuración permite una señalización versátil e indicación de estado utilizando la huella de un solo componente.

El producto está clasificado como ecológico, cumpliendo con los estándares de conformidad ROHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), lo que lo hace apto para su uso en mercados con estrictas regulaciones ambientales. Se suministra en cinta de 8 mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, facilitando los procesos de montaje automatizado pick-and-place de alta velocidad comunes en la fabricación electrónica en volumen.

1.1 Características y Ventajas Principales

• Fuente de Dos Colores:Combina la emisión de luz azul (InGaN) y naranja (AlInGaP) a partir de chips separados.
• Alto Brillo:Utiliza tecnología de chip ultrabrillante para una intensidad luminosa potente.
• Compatibilidad de Fabricación:Totalmente compatible con equipos de colocación automática y procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR).
• Compatibilidad con CI:Puede ser controlado directamente por la mayoría de las salidas de nivel lógico.
• Embalaje Estandarizado:El paquete estándar EIA garantiza una amplia compatibilidad con diseños y líneas de montaje de la industria.

2. Análisis de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los principales parámetros eléctricos y ópticos especificados para el LED LTST-C235TBKFWT. Todos los valores se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen las condiciones más allá de las cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.

• Disipación de Potencia (Pd):Azul: 76 mW, Naranja: 75 mW. Esta es la potencia máxima que el LED puede disipar en forma de calor en funcionamiento en CC.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):Azul: 100 mA, Naranja: 80 mA. Esta es la corriente instantánea máxima permitida en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Exceder este valor puede causar una falla catastrófica.
• Corriente Directa en CC (I_F):Azul: 20 mA, Naranja: 30 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para un funcionamiento fiable a largo plazo.
• Rangos de Temperatura:Funcionamiento: -20°C a +80°C; Almacenamiento: -30°C a +100°C.
• Condición de Soldadura:Resiste la soldadura por reflujo infrarrojo a una temperatura máxima de 260°C durante 10 segundos.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos bajo condiciones de prueba especificadas.

• Intensidad Luminosa (I_V):Medida en milicandelas (mcd) a I_F= 20 mA. Azul: Mín. 18.0, Típ. 45.0, Máx. 280.0. Naranja: Mín. 28.0, Valor típico no indicado, Máx. no aplicable según la tabla. Esto indica el brillo percibido del LED por el ojo humano.
• 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, definiendo la dispersión del haz.
• Longitud de Onda de Pico (λ_P):Azul: 468 nm (Típ.), Naranja: 611 nm (Típ.). Esta es la longitud de onda a la que la salida espectral es más fuerte.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Azul: 470 nm (Típ.), Naranja: 605 nm (Típ.). Esta es la longitud de onda única que mejor representa el color percibido del LED, derivada del diagrama de cromaticidad CIE.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):Azul: 25 nm (Típ.), Naranja: 17 nm (Típ.). Mide la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida.
• Tensión Directa (V_F):A I_F= 20 mA. Azul: Típ. 3.30V, Máx. 3.80V. Naranja: Típ. 2.00V, Máx. 2.40V. Esta es la caída de tensión a través del LED durante su funcionamiento.
• Corriente Inversa (I_R):Máx. 10 μA para ambos a V_R= 5V. El dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa; este parámetro es solo para caracterización de fugas.

3. Explicación del Sistema de Binning

La intensidad luminosa de los LED puede variar de un lote a otro. Se utiliza un sistema de binning para clasificar los LED en grupos (bins) según su rendimiento medido, garantizando consistencia para el usuario final.

3.1 Binning de Intensidad Luminosa

El LTST-C235TBKFWT utiliza códigos de letra para denotar rangos de intensidad. La tolerancia dentro de cada bin es de +/-15%.

Bins del Chip Azul:

- M: 18.0 - 28.0 mcd

- N: 28.0 - 45.0 mcd

- P: 45.0 - 71.0 mcd

- Q: 71.0 - 112.0 mcd

- R: 112.0 - 180.0 mcd

Bins del Chip Naranja:

- N: 28.0 - 45.0 mcd

- P: 45.0 - 71.0 mcd

- Q: 71.0 - 112.0 mcd

- R: 112.0 - 180.0 mcd

- S: 180.0 - 280.0 mcd

Este sistema permite a los diseñadores seleccionar un grado de brillo adecuado a los requisitos de su aplicación, ya sea para visibilidad en alta luz ambiente o para indicación de baja potencia.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque en la hoja de datos se hace referencia a gráficos específicos (ej., Fig.1, Fig.5), las curvas de rendimiento típicas para tales LED proporcionan información crítica para el diseño.

4.1 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V)

La relación I-V es exponencial. Para el chip azul (InGaN, V_F~3.3V), la curva tendrá una rodilla más pronunciada en comparación con el chip naranja (AlInGaP, V_F~2.0V). Esto requiere diferentes valores de resistencia limitadora de corriente cuando se alimentan desde la misma fuente de tensión para lograr la misma corriente objetivo (ej., 20mA).

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La intensidad luminosa es aproximadamente proporcional a la corriente directa dentro del rango de funcionamiento recomendado. Sin embargo, la eficiencia (salida de luz por unidad de entrada eléctrica) típicamente disminuye a corrientes muy altas debido al aumento de la generación de calor. Operar en o por debajo de la corriente directa en CC recomendada asegura una eficiencia y longevidad óptimas.

4.3 Dependencia de la Temperatura

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

- La intensidad luminosa generalmente disminuye.

- La tensión directa típicamente disminuye ligeramente para una corriente dada.

- La longitud de onda dominante puede desplazarse (generalmente hacia longitudes de onda más largas).

Una gestión térmica adecuada en el diseño del PCB es crucial para mantener un rendimiento óptico consistente en todo el rango de temperatura de funcionamiento.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete y Asignación de Pines

El dispositivo se ajusta a una huella estándar EIA para LED SMD. Las dimensiones específicas se proporcionan en los dibujos de la hoja de datos. La asignación de pines es crítica para el funcionamiento correcto:

- Pines 1 y 2: Ánodo y Cátodo para elchip Azulde InGaN.

- Pines 3 y 4: Ánodo y Cátodo para elchip Naranjade AlInGaP.

Consultar el dibujo del paquete es esencial para identificar la polaridad ánodo/cátodo de cada color y evitar conexiones incorrectas durante el diseño del PCB.

5.2 Diseño Recomendado de la Pista de Soldadura

La hoja de datos incluye dimensiones sugeridas para las pistas de soldadura. Seguir estas recomendaciones asegura una unión de soldadura fiable, una alineación adecuada durante el reflujo y ayuda en la disipación de calor del paquete del LED. Desviarse significativamente de estos diseños de pista puede provocar "tombstoning" (el componente se levanta), filetes de soldadura deficientes o un rendimiento térmico reducido.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

La hoja de datos proporciona un perfil de reflujo IR sugerido para procesos de soldadura sin plomo (Pb-free). Los parámetros clave incluyen:

- Precalentamiento:150-200°C para calentar gradualmente la placa y activar el fundente.

- Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos para evitar choque térmico.

- Temperatura Máxima:Máximo 260°C.

- Tiempo por Encima del Líquidus:El perfil en la página 3 muestra la zona crítica de reflujo; el componente debe estar expuesto a temperaturas suficientes para fundir la soldadura (típicamente 217°C+ para SnAgCu) durante un tiempo apropiado (ej., 60-90 segundos).

- Tasa de Enfriamiento:Se recomienda un enfriamiento controlado para minimizar la tensión en las uniones de soldadura.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual:

- Utilice un soldador con control de temperatura ajustado a un máximo de 300°C.

- Limite el tiempo de soldadura a un máximo de 3 segundos por unión.

- Aplique calor a la pista del PCB, no directamente al cuerpo del LED, para evitar daños térmicos en la lente de plástico y el dado semiconductor.

6.3 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura:

- Utilice solo agentes de limpieza especificados. Productos químicos no especificados pueden dañar la lente epoxi del LED, causando opacidad o agrietamiento.

- Los disolventes recomendados son alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente normal.

- El tiempo de inmersión debe ser inferior a un minuto para evitar la entrada de disolvente.

6.4 Almacenamiento y Manipulación

• Precauciones ESD:Los LED son sensibles a las descargas electrostáticas (ESD). Utilice pulseras antiestáticas, alfombrillas antiestáticas y equipos correctamente conectados a tierra durante la manipulación.
• Sensibilidad a la Humedad:Al ser un paquete plástico de montaje superficial, es sensible a la humedad. Si se abre la bolsa sellada original con barrera de humedad, los componentes deben usarse dentro de una semana o someterse a un horneado (ej., a 60°C durante 20 horas) antes del reflujo para eliminar la humedad absorbida y prevenir daños por "efecto palomita" durante la soldadura.
• Almacenamiento a Largo Plazo:Para paquetes abiertos, almacene a ≤30°C y ≤60% de humedad relativa. Para almacenamiento prolongado, utilice un recipiente sellado con desecante.

7. Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

El embalaje estándar es cinta portadora de 8 mm en relieve en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro.

- Cantidad por Carrete:3000 unidades.

- Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):500 unidades para cantidades restantes.

- Cinta de Cubierta:Los huecos vacíos se sellan con cinta de cubierta superior.

- Componentes Faltantes:Se permite un máximo de dos LED faltantes consecutivos según el estándar de embalaje (ANSI/EIA 481-1-A-1994).

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Indicadores de Estado:La capacidad bicolor permite múltiples estados (ej., azul para "encendido/en espera", naranja para "fallo/cargando", ambos para un tercer estado).
• Electrónica de Consumo:Botones de encendido, estado de conectividad (Wi-Fi/Bluetooth), indicadores de nivel de batería en portátiles, routers y periféricos.
• Cuadros de Mando Industriales:Estado de máquinas, indicación de modo operativo.
• Iluminación Interior Automotriz:Iluminación de acento o indicación de baja potencia, aunque se requeriría una cualificación específica de grado automotriz.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Utilice siempre una resistencia en serie para cada chip LED para establecer la corriente directa. Calcule el valor de la resistencia como R = (V_fuente- V_F) / I_F. Utilice la V_Fmáxima de la hoja de datos para un diseño conservador que asegure que no se exceda I_Fincluso con variaciones de componentes.
• Circuito de Control:Los LED son compatibles con pines GPIO de microcontroladores. Asegúrese de que el GPIO puede suministrar/absorber la corriente requerida (20-30mA). Para corrientes más altas o multiplexar muchos LED, utilice transistores de control o CI controladores de LED dedicados.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegúrese de que el diseño del PCB proporcione un área de cobre adecuada alrededor de las pistas de soldadura para actuar como disipador de calor, especialmente si opera a altas temperaturas ambiente o a corriente máxima.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 130 grados proporciona un patrón de luz amplio y difuso adecuado para visión directa. Para aplicaciones con guías de luz, el ángulo amplio ayuda a acoplar la luz en la guía de manera efectiva.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTST-C235TBKFWT ofrece ventajas específicas en su clase:

• Doble Chip vs. Chip Único:En comparación con el uso de dos LED monocromáticos separados, este dispositivo ahorra espacio en el PCB, reduce el número de componentes y simplifica el montaje.
• Tecnología de Chip:El uso de InGaN para el azul y AlInGaP para el naranja representa tecnologías semiconductoras maduras y de alta eficiencia para sus respectivos colores, ofreciendo buen brillo y fiabilidad.
• Estandarización del Paquete:El paquete estándar EIA garantiza compatibilidad directa con una amplia gama de huellas de PCB y bibliotecas de diseño existentes, reduciendo el riesgo de diseño.
• Compatibilidad de Proceso:La compatibilidad total con reflujo IR y colocación automática lo hace ideal para fabricación en volumen y sensible a los costos.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P1: ¿Puedo controlar tanto el LED azul como el naranja simultáneamente a su corriente máxima en CC?

R1: Sí, pero debe considerar la disipación de potencia total. La operación simultánea a 20mA (Azul) y 30mA (Naranja) resulta en una disipación de potencia de aproximadamente (3.3V*0.02A) + (2.0V*0.03A) = 0.126W. Esto está por debajo de los máximos individuales, pero requiere verificar que la carga térmica combinada no exceda la capacidad del paquete para disipar calor en su diseño específico.

P2: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda de pico y la longitud de onda dominante?

R2: La longitud de onda de pico (λ_P) es la longitud de onda física del punto de mayor intensidad en el espectro de emisión. La longitud de onda dominante (λ_d) es un valor calculado basado en la percepción del color humano (gráfico CIE) que define el "color" que vemos. Para LED monocromáticos, suelen estar cerca. Para LED con espectros más amplios, pueden diferir.

P3: ¿Cómo interpreto el código de bin al realizar un pedido?

R3: El código de bin (ej., "P" para azul, "Q" para naranja) especifica el rango mínimo y máximo garantizado de intensidad luminosa para ese lote. Debe especificar el bin deseado al realizar el pedido para garantizar la consistencia del brillo en toda su producción. Si no se especifica, puede recibir componentes de cualquier bin disponible dentro del rango general del producto.

P4: ¿Es adecuado este LED para uso en exteriores?

R4: El rango de temperatura de funcionamiento (-20°C a +80°C) cubre muchas condiciones exteriores. Sin embargo, la exposición prolongada al aire libre requiere considerar factores adicionales no cubiertos en esta hoja de datos: resistencia a los UV de la lente (para evitar el amarilleamiento), resistencia a ciclos térmicos y protección contra la entrada de humedad. Para aplicaciones críticas en exteriores, consulte al fabricante para obtener datos de fiabilidad extendida o considere productos específicamente cualificados para uso exterior.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de un Botón de Encendido con Doble Estado para un Conmutador de Red

Un diseñador necesita un LED para indicar tanto el estado de encendido (On/Off) como la actividad de red (Activo/Inactivo) en un solo botón.

Implementación:

1. El LTST-C235TBKFWT se coloca detrás de una tapa de botón translúcida.

2. El microcontrolador controla los LED:

- Naranja Fijo:La alimentación está ON, el dispositivo está arrancando/inactivo.

- Azul Fijo:La alimentación está ON, el dispositivo está completamente operativo e inactivo.

- Azul Parpadeante:La alimentación está ON, se detecta actividad de red.

- Apagado:La alimentación está OFF.

3. Las resistencias limitadoras de corriente se calculan por separado para cada color. Para un riel de 3.3V del MCU: R_Azul= (3.3V - 3.3V) / 0.02A = 0Ω (teórico). En la práctica, se utiliza una pequeña resistencia (ej., 10Ω) para limitar la corriente de entrada y tener en cuenta la caída de tensión del pin del MCU. R_Naranja= (3.3V - 2.0V) / 0.02A = 65Ω (se utiliza un valor estándar de 68Ω).

4. El amplio ángulo de visión de 130 grados asegura que el botón esté uniformemente iluminado desde varios ángulos de visión.

Resultado:Una interfaz de usuario limpia y compacta con retroalimentación clara y de múltiples estados utilizando solo la huella de un componente, simplificando el diseño del PCB y el montaje.

12. Introducción al Principio Tecnológico

Principio de Emisión de Luz:Los LED son diodos semiconductores. Cuando se aplica una tensión directa, los electrones cruzan la unión p-n y se recombinan con huecos en la región activa. Esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor utilizado.

Ciencia de Materiales:

- InGaN (Nitruro de Galio e Indio):Este sistema de materiales permite ajustar la banda prohibida para producir luz desde el ultravioleta pasando por el verde y el azul. El chip azul en este LED utiliza esta tecnología.

- AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio):Este sistema de materiales se utiliza para LED de alto brillo en el espectro amarillo, naranja y rojo. El chip naranja en este LED utiliza esta tecnología.

La combinación de estas dos tecnologías de materiales maduras en un solo paquete proporciona una solución fiable para aplicaciones bicolor.

13. Tendencias y Evolución de la Industria

El campo de los LED SMD continúa evolucionando. Las tendencias generales relevantes para componentes como el LTST-C235TBKFWT incluyen:

• Mayor Eficiencia (lm/W):Las mejoras continuas en el crecimiento epitaxial y el diseño de chips conducen a una mayor eficacia luminosa, lo que significa más salida de luz para la misma potencia de entrada eléctrica.
• Miniaturización:Aunque este producto utiliza un paquete estándar, la industria impulsa huellas más pequeñas (ej., 0402, 0201) para aplicaciones con espacio limitado como dispositivos móviles.
• Mejor Consistencia de Color:Tolerancias de binning más estrictas y avances en el control de fabricación producen LED con cromaticidad y brillo más consistentes de lote a lote.
• Mayor Fiabilidad y Vida Útil:Las mejoras en materiales de empaquetado (epoxi, marcos de conexión) y estructuras de chips tienen como objetivo extender la vida útil operativa y mejorar el rendimiento en condiciones de alta temperatura y alta humedad.
• Integración:Más allá del bicolor, existe una tendencia hacia la integración de más funciones, como LED RGB (Rojo, Verde, Azul) en un solo paquete, o incluso combinar LED con CI de control (como chips controladores o secuenciadores) en módulos más complejos.

El LTST-C235TBKFWT representa una solución bien establecida y fiable dentro de este panorama en evolución, ofreciendo un equilibrio entre rendimiento, costo y fabricabilidad para aplicaciones principales de indicación bicolor.