Hoja de Datos del LED SMD Bicolor LTST-C195TBTGKT - Tamaño 1.6x0.8x0.55mm - Azul 3.8V / Verde 2.4V - 76mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-C195TBTGKT es un diodo emisor de luz (LED) bicolor de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones electrónicas modernas con espacio limitado. Integra dos chips semiconductores distintos en un solo encapsulado ultracompacto: un chip de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) para emisión azul y un chip de InGaN para emisión verde. Esta configuración permite generar dos colores primarios desde un solo componente, posibilitando indicación de estado, retroiluminación e iluminación decorativa con una huella mínima.

Las ventajas principales de este producto incluyen su perfil excepcionalmente delgado de solo 0.55mm, crucial para aplicaciones como pantallas ultradelgadas, dispositivos móviles y tecnología ponible. Se fabrica como producto ecológico, cumpliendo con los estándares ROHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), garantizando que está libre de sustancias como plomo, mercurio y cadmio. El dispositivo se suministra en cinta de 8mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, siendo totalmente compatible con equipos de ensamblaje automático pick-and-place de alta velocidad utilizados en fabricación en volumen. Su diseño también es compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), el estándar para líneas de ensamblaje de tecnología de montaje superficial (SMT).

1.1 Asignación de Pines y Lente

El dispositivo cuenta con una lente transparente al agua, que no difunde ni colorea la luz, permitiendo que se emita el color puro del chip (azul o verde). La asignación de pines es crucial para un diseño de circuito correcto. Para el LTST-C195TBTGKT, el chip LED azul está conectado a los pines 1 y 3, mientras que el chip LED verde está conectado a los pines 2 y 4. Esta configuración independiente de ánodo/cátodo permite controlar cada color por separado mediante el circuito de excitación.

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 daño permanente al dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o cerca de estos límites. Para ambos chips, azul y verde:

• Disipación de Potencia (Pd):76 mW. Esta es la pérdida de potencia máxima permitida en forma de calor. Excederla puede provocar sobrecalentamiento y degradación acelerada.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100 mA. Esto solo es permisible en condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1ms. Se utiliza para destellos breves de alta intensidad.
• Corriente Directa en CC (I_F):20 mA. Esta es la corriente directa continua recomendada para operación normal, equilibrando brillo y longevidad.
• Rango de Temperatura de Operación (T_opr):-20°C a +80°C. Se garantiza que el dispositivo funcione dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-30°C a +100°C.
• Condición de Soldadura por Infrarrojos:Resiste una temperatura pico de 260°C durante 10 segundos, lo que se alinea con perfiles típicos de reflujo sin plomo (Pb-free).

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a una temperatura ambiente (T_a) de 25°C y una corriente directa (I_F) de 20 mA, salvo que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (I_V):Una medida de la potencia de luz percibida. Para Azul: Mínimo 28.0 mcd, Valor típico no especificado, Máximo 180 mcd. Para Verde: Mínimo 45.0 mcd, Valor típico no especificado, Máximo 280 mcd. El chip verde es inherentemente más eficiente en términos de sensibilidad del ojo humano.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados (típico para ambos colores). Este amplio ángulo de visión indica un patrón de emisión tipo Lambertiano, adecuado para aplicaciones que requieren iluminación de área amplia en lugar de un haz enfocado.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):La longitud de onda a la cual la distribución espectral de potencia es máxima. Azul: 468 nm (típico). Verde: 525 nm (típico).
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):La longitud de onda única que define el color percibido en el diagrama de cromaticidad CIE. Azul: 470 nm (típico). Verde: 530 nm (típico). Este valor es más relevante para la especificación del color que la longitud de onda pico.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):El ancho de banda del espectro emitido a la mitad de su intensidad máxima. Azul: 25 nm (típico). Verde: 17 nm (típico). Un ancho medio más estrecho indica un color espectralmente más puro.
• Tensión Directa (V_F):La caída de tensión a través del LED cuando opera a la corriente especificada. Azul: Típica 3.30V, Máxima 3.80V. Verde: Típica 2.00V, Máxima 2.40V. Esta diferencia se debe a las diferentes energías de banda prohibida de los materiales semiconductores. Es crítica para el diseño del driver, especialmente cuando se alimentan ambos colores desde la misma fuente de tensión.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10 μA a una Tensión Inversa (V_R) de 5V. Los LEDs no están diseñados para operación en polarización inversa; este parámetro es solo para caracterización de fugas.

3. Explicación del Sistema de Binning

Para garantizar consistencia en la producción en masa, los LEDs se clasifican en bins de rendimiento basados en la intensidad luminosa. Esto permite a los diseñadores seleccionar un grado de brillo adecuado para su aplicación.

3.1 Binning de Intensidad Luminosa

El código de bin es una sola letra que define un rango mínimo/máximo de intensidad. La tolerancia dentro de cada bin es de +/-15%.

Para el Chip Azul (medido en mcd @ 20mA):

• Bin N: 28.0 – 45.0 mcd
• Bin P: 45.0 – 71.0 mcd
• Bin Q: 71.0 – 112.0 mcd
• Bin R: 112.0 – 180.0 mcd

Para el Chip Verde (medido en mcd @ 20mA):

• Bin P: 45.0 – 71.0 mcd
• Bin Q: 71.0 – 112.0 mcd
• Bin R: 112.0 – 180.0 mcd
• Bin S: 180.0 – 280.0 mcd

El bin específico para un lote de producción dado se indicaría en el embalaje o en la documentación del pedido.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas de rendimiento típicas que son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar. Aunque los gráficos específicos no se reproducen en el texto, sus implicaciones son estándar.

• Curva I-V (Corriente-Tensión):Mostraría la relación exponencial entre la tensión directa y la corriente. La tensión de rodilla está alrededor de los valores típicos de V_F. Esta curva es vital para diseñar circuitos limitadores de corriente.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Mostraría que la intensidad aumenta aproximadamente de forma lineal con la corriente hasta un punto, después del cual la eficiencia cae debido al calentamiento y otros efectos. Operar a los 20mA recomendados asegura una eficiencia y vida útil óptimas.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Demostraría la extinción térmica, donde la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. Esta es una consideración crítica para aplicaciones de alta potencia o alta temperatura ambiente.
• Distribución Espectral:Graficaría la intensidad relativa frente a la longitud de onda, mostrando las longitudes de onda pico y dominante y el ancho medio espectral.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo se ajusta a un contorno de encapsulado estándar EIA. Las dimensiones clave (todas en mm, tolerancia ±0.10mm salvo que se indique) incluyen la longitud total (1.6mm), el ancho (0.8mm) y la altura crítica de 0.55mm. Los dibujos dimensionales detallados mostrarían las ubicaciones de las almohadillas, la forma de la lente y la orientación del marcado.

5.2 Diseño Sugerido de Almohadillas de Soldadura

Se proporciona un patrón de tierra (huella) recomendado para el PCB para garantizar la formación confiable de la unión de soldadura durante el reflujo. Adherirse a este patrón evita el efecto "tombstoning" (componente de pie) y asegura una alineación y alivio térmico adecuados.

5.3 Empaquetado en Cinta y Carrete

Los LEDs se suministran en cinta portadora con relieve y cinta protectora, enrollados en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Este es el estándar para el ensamblaje automático.

• Paso de bolsillo: 8mm.
• Cantidad por carrete: 4000 piezas.
• Cantidad mínima de pedido para restos: 500 piezas.
• El empaquetado cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR

Se proporciona un perfil de temperatura sugerido para el proceso de soldadura sin plomo (Pb-free). Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento:150-200°C.
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos para permitir un calentamiento uniforme y la activación del fundente.
• Temperatura Pico:Máximo 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquido:10 segundos máximo (y máximo dos ciclos de reflujo).

El perfil se basa en estándares JEDEC, garantizando la fiabilidad del componente. El perfil exacto debe caracterizarse para el diseño específico de PCB, la pasta de soldar y el horno utilizados.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria una reparación manual:

• Temperatura del Soldador:Máximo 300°C.
• Tiempo de Soldadura:Máximo 3 segundos por unión.
• Límite:Solo una vez para soldadura manual para prevenir daños térmicos.

6.3 Limpieza

Si se requiere limpieza después de la soldadura, solo deben usarse disolventes especificados para evitar dañar el encapsulado plástico. Los agentes recomendados son alcohol etílico o alcohol isopropílico (IPA). El LED debe sumergirse a temperatura normal durante menos de un minuto.

6.4 Precauciones contra Descargas Electroestáticas (ESD)

Los LEDs son sensibles a la electricidad estática y a sobretensiones. Las precauciones de manejo son obligatorias:

• Utilice una pulsera antiestática conectada a tierra o guantes antiestáticos.
• Asegúrese de que todo el equipo, las estaciones de trabajo y las herramientas estén correctamente conectadas a tierra.

7. Almacenamiento y Manipulación

• Paquete Sellado (Bolsa Barrera de Humedad):Almacenar a ≤30°C y ≤90% de Humedad Relativa (HR). La vida útil es de un año cuando se almacena en la bolsa original con desecante.
• Paquete Abierto:El ambiente de almacenamiento no debe exceder 30°C / 60% HR. Los componentes retirados de la bolsa sellada deben soldarse por reflujo dentro de una semana.
• Almacenamiento Prolongado (Fuera de la Bolsa):Almacenar en un contenedor sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno.
• Secado (Baking):Si los componentes han estado expuestos a condiciones ambientales por más de una semana, deben secarse a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el efecto "palomitas de maíz" ("popcorning") durante el reflujo.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Indicadores de Estado:La capacidad bicolor permite múltiples estados (ej., azul para "encendido/activo", verde para "en espera/completado", ambos encendidos para un tercer estado).
• Retroiluminación para Teclados e Iconos:En teléfonos móviles, controles remotos y electrónica de consumo, donde el espacio es extremadamente limitado.
• Iluminación Decorativa:En dispositivos ponibles, donde el perfil delgado es esencial.
• Indicadores de Panel:En equipos de control industrial, hardware de red e interiores automotrices.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Excitación de Corriente:Siempre utilice una resistencia limitadora de corriente en serie o un driver de corriente constante. Calcule el valor de la resistencia por separado para cada color debido a sus diferentes tensiones directas (ej., R_limit= (V_supply- V_F) / I_F).
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegure un área de cobre de PCB adecuada o vías térmicas si opera a altas temperaturas ambiente o a corriente máxima, para mantener la temperatura de unión dentro de los límites.
• Diseño del PCB:Siga las dimensiones sugeridas de las almohadillas de soldadura para garantizar estabilidad mecánica y la formación adecuada del filete de soldadura.
• Protección contra Tensión Inversa:Como el dispositivo no está diseñado para polarización inversa, asegúrese de que el diseño del circuito evite la aplicación de tensión inversa, que podría exceder la condición de prueba de 5V y causar una falla inmediata.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Los principales factores diferenciadores del LTST-C195TBTGKT en comparación con LEDs bicolores genéricos o más gruesos son:

• Perfil Ultra Delgado (0.55mm):Permite el diseño en dispositivos delgados de próxima generación donde el espacio vertical es escaso.
• Chips Duales de InGaN:Proporciona azul y verde a partir de materiales semiconductores modernos y eficientes, ofreciendo buen brillo y pureza de color.
• Compatibilidad Total con SMT:Diseñado para compatibilidad con colocación automática y perfiles de reflujo sin plomo estándar, reduciendo el costo y la complejidad del ensamblaje.
• Binning Estandarizado:Proporciona un rendimiento luminoso predecible, ayudando en el diseño para una salida visual consistente en diferentes lotes de producción.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Puedo excitar los LEDs azul y verde simultáneamente desde la misma fuente de alimentación?

R: Sí, pero deben excitarse de forma independiente con caminos limitadores de corriente separados (ej., dos resistencias) porque sus tensiones directas difieren significativamente (3.3V vs. 2.0V). Conectarlos en paralelo directamente haría que la mayor parte de la corriente fluya a través del LED verde debido a su menor V_F.

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

R: La longitud de onda pico (λ_P) es la longitud de onda física de mayor emisión espectral. La longitud de onda dominante (λ_d) es un valor calculado a partir del gráfico de color CIE que representa el color percibido. λ_des más relevante para la especificación del color en el diseño.

P3: ¿Por qué la condición de almacenamiento para paquetes abiertos es más estricta que para los sellados?

R: El encapsulado plástico del LED puede absorber humedad del aire. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede vaporizarse rápidamente, creando presión interna y potencialmente agrietando el encapsulado (efecto "palomitas de maíz" o "delaminación"). La bolsa sellada con desecante previene la absorción de humedad.

P4: ¿Puedo usar este LED para iluminación exterior automotriz?

R: La hoja de datos especifica que el LED es para "equipo electrónico ordinario". Las aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional, como la iluminación exterior automotriz (sujeta a temperaturas extremas, vibración y humedad), requieren consultar con el fabricante para productos calificados diseñados y probados según estándares de grado automotriz (ej., AEC-Q102).

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseñando un Indicador de Doble Estado para un Altavoz Bluetooth Portátil

El altavoz requiere un solo indicador diminuto para mostrar la alimentación (azul) y el estado de emparejamiento Bluetooth (verde parpadeante cuando busca, verde fijo cuando está conectado). El LTST-C195TBTGKT es ideal debido a su altura de 0.55mm que cabe detrás de un difusor plástico delgado. El microcontrolador (MCU) tiene dos pines GPIO configurados como salidas de drenador abierto. Cada pin está conectado al ánodo de un color de LED a través de una resistencia limitadora de corriente. Los cátodos están conectados a tierra. Los valores de las resistencias se calculan en base a la alimentación de 3.3V de la MCU: R_Azul= (3.3V - 3.3V) / 0.02A ≈ 0Ω (use una resistencia pequeña como 10Ω por seguridad). R_Verde= (3.3V - 2.0V) / 0.02A = 65Ω (use una resistencia estándar de 68Ω). El firmware de la MCU controla los pines para crear las secuencias de iluminación requeridas.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LEDs) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de electroluminiscencia. Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n, los electrones del material tipo n se recombinan con los huecos del material tipo p. Este evento de recombinación libera energía. En semiconductores de banda prohibida indirecta, esta energía se libera principalmente como calor. En semiconductores de banda prohibida directa como el InGaN (utilizado en este dispositivo), la energía se libera como fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por la energía de banda prohibida (E_g) del material semiconductor, según la ecuación λ = hc/E_g, donde h es la constante de Planck y c es la velocidad de la luz. El sistema de material InGaN permite la ingeniería de banda prohibida para producir luz en todo el espectro azul, verde y ultravioleta. La lente de epoxi transparente al agua encapsula el chip, proporcionando protección mecánica y dando forma al patrón de salida de luz.

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LEDs como el LTST-C195TBTGKT sigue varias tendencias clave de la industria:

• Miniaturización:Impulso continuo hacia tamaños de encapsulado más pequeños (ej., 01005, micro-LEDs) para permitir electrónica de mayor densidad y nuevos factores de forma como pantallas flexibles y enrollables.
• Mayor Eficiencia:Mejoras continuas en la eficiencia cuántica interna (IQE) y técnicas de extracción de luz para ofrecer mayor intensidad luminosa (mcd) con la misma o menor corriente de excitación, mejorando la duración de la batería en dispositivos portátiles.
• Encapsulado Avanzado:Desarrollo de encapsulado sobre encapsulado (PoP) y encapsulado a escala de chip (CSP) para LEDs para reducir aún más el grosor y mejorar el rendimiento térmico.
• Mezcla de Colores e Iluminación Inteligente:Integración de múltiples chips de color (RGB, RGBW) o LEDs blancos convertidos por fósforo con ICs de control integrados en un solo encapsulado, permitiendo luz blanca ajustable y efectos de color dinámicos para interfaces hombre-máquina avanzadas e iluminación ambiental.
• Fiabilidad y Estandarización:Estándares de prueba mejorados (como JEDEC) para sensibilidad a la humedad, ciclado térmico y ESD para garantizar la fiabilidad en aplicaciones exigentes, incluyendo entornos automotrices e industriales.