Hoja de Datos Técnica del LED SMD Bicolor LTST-C195KFKGKT - Naranja y Verde - 20mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas de un componente LED bicolor de montaje superficial. El dispositivo integra dos chips emisores de luz distintos dentro de un encapsulado estándar de la industria, permitiendo generar luz naranja y verde. Está diseñado para ser compatible con procesos de montaje automatizado y técnicas modernas de soldadura, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de fabricación en gran volumen en electrónica de consumo, indicadores e iluminación de fondo.

1.1 Características Clave y Posicionamiento del Producto

Las características principales de este componente incluyen el cumplimiento de normativas medioambientales, la utilización de la tecnología semiconductor AlInGaP de alto brillo para una salida de luz eficiente y un encapsulado optimizado para la colocación automatizada en cinta y carrete. Su diseño es compatible con procesos de soldadura por refusión infrarroja (IR) y por fase de vapor, estándar en las líneas de montaje de tecnología de montaje superficial (SMT). La capacidad bicolor en un solo encapsulado ahorra espacio en la placa de circuito impreso y simplifica el diseño en comparación con el uso de dos LED monocromáticos separados.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Las siguientes secciones proporcionan un análisis detallado de las características eléctricas, ópticas y térmicas del dispositivo, tal como se definen en la hoja de especificaciones.

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 se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites y deben evitarse en el diseño del circuito.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW por chip (Naranja y Verde). Esta es la cantidad máxima de potencia que el LED puede disipar en forma de calor a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Superar este valor conlleva el riesgo de fuga térmica y fallo.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):80 mA. Esta es la corriente directa instantánea máxima permitida, típicamente especificada en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para evitar un aumento excesivo de la temperatura de unión.
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA DC. Esta es la corriente máxima recomendada para operación continua en condiciones normales.
• Reducción de Corriente (Derating):0.4 mA/°C lineal desde 25°C. A medida que la temperatura ambiente supera los 25°C, la corriente directa continua máxima permitida debe reducirse por este factor para mantener la temperatura de unión dentro de límites seguros.
• Tensión Inversa (V_R):5 V. Aplicar una tensión de polarización inversa mayor que esta puede causar ruptura y dañar la unión del LED.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:-30°C a +85°C y -40°C a +85°C, respectivamente. Estas definen los límites ambientales para un funcionamiento fiable y el almacenamiento sin operación.
• Límites de Temperatura de Soldadura:El dispositivo puede soportar soldadura por ola o IR a 260°C durante 5 segundos, y soldadura por fase de vapor a 215°C durante 3 minutos. Estos parámetros son críticos para definir el perfil de refusión durante el montaje de la PCB.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se miden en una condición de prueba estándar de Ta=25°C e I_F=20mA, salvo que se indique lo contrario. Definen el rendimiento típico del dispositivo.

• Intensidad Luminosa (I_V):
  • Chip Naranja:Mínimo 45.0 mcd, Valor típico no especificado, Máximo 280.0 mcd.
  • Chip Verde:Mínimo 18.0 mcd, Valor típico no especificado, Máximo 71.0 mcd.

  El amplio rango entre Mín y Máx indica que el dispositivo está disponible en diferentes clasificaciones de intensidad (ver Sección 3). El chip naranja es significativamente más brillante que el chip verde con la misma corriente de excitación.

• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados (típico) para ambos colores. Este amplio ángulo de visión indica un tipo de lente difusa, adecuada para aplicaciones que requieren iluminación amplia en lugar de un haz enfocado.
• Longitud de Onda:
  • Naranja:Longitud de Onda Pico (λ_P) ~611 nm, Longitud de Onda Dominante (λ_d) ~605 nm.
  • Verde:Longitud de Onda Pico (λ_P) ~574 nm, Longitud de Onda Dominante (λ_d) ~571 nm.

  La longitud de onda dominante es el color percibido por el ojo humano, derivado del diagrama de cromaticidad CIE.

• Ancho Medio Espectral (Δλ):~17 nm para Naranja, ~15 nm para Verde. Esto indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida.
• Tensión Directa (V_F):Típica 2.0V, Máxima 2.4V a 20mA para ambos colores. Esta baja tensión directa es característica de la tecnología AlInGaP y es importante para calcular los valores de la resistencia en serie y el consumo de potencia.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10 µA a V_R=5V. Esta es la corriente de fuga cuando el LED está polarizado en inversa.
• Capacitancia (C):Típica 40 pF a 0V, 1MHz. Este parámetro puede ser relevante en aplicaciones de conmutación de alta frecuencia.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La intensidad luminosa de los LED se clasifica en lotes (bins) para garantizar la consistencia dentro de un lote de producción. El código de clasificación define un rango específico de intensidad.

3.1 Clasificación de Intensidad del LED Naranja

Intensidad medida a I_F=20mA. Tolerancia en cada clasificación: +/-15%.

• Clasificación P:45.0 - 71.0 mcd
• Clasificación Q:71.0 - 112.0 mcd
• Clasificación R:112.0 - 180.0 mcd
• Clasificación S:180.0 - 280.0 mcd

3.2 Clasificación de Intensidad del LED Verde

Intensidad medida a I_F=20mA. Tolerancia en cada clasificación: +/-15%.

• Clasificación M:18.0 - 28.0 mcd
• Clasificación N:28.0 - 45.0 mcd
• Clasificación P:45.0 - 71.0 mcd

Los diseñadores deben especificar el código de clasificación requerido al realizar el pedido para garantizar el nivel de brillo deseado en su aplicación.

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 variables. Aunque los gráficos específicos no se reproducen aquí, se analizan sus implicaciones.

4.1 Curva Corriente vs. Tensión (I-V)

La curva I-V de un LED es exponencial. La V_Ftípica de 2.0V a 20mA proporciona un punto de operación clave. La curva muestra que un pequeño aumento en la tensión más allá del punto de inflexión resulta en un gran aumento, potencialmente dañino, de la corriente. Esto subraya la necesidad de métodos de limitación de corriente (por ejemplo, una resistencia en serie o un controlador de corriente constante).

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

Esta curva es generalmente lineal en un rango. La intensidad luminosa es aproximadamente proporcional a la corriente directa. Excitar el LED a la corriente continua máxima (30mA) produciría un brillo mayor que la condición de prueba estándar de 20mA, pero se deben evaluar las consideraciones de gestión térmica y vida útil.

4.3 Dependencia de la Temperatura

El rendimiento del LED es sensible a la temperatura. La tensión directa (V_F) típicamente disminuye al aumentar la temperatura de unión. Más críticamente, la intensidad luminosa se degrada a medida que aumenta la temperatura. La especificación de reducción de corriente (0.4 mA/°C) es una restricción de diseño directa para gestionar este efecto térmico y mantener la fiabilidad.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El dispositivo se ajusta a una huella estándar de encapsulado de montaje superficial EIA.

5.1 Asignación de Pines

El LED bicolor tiene cuatro pines (1, 2, 3, 4). Según la hoja de datos:

• Los pines 1 y 3 están asignados al chip LED Naranja.
• Los pines 2 y 4 están asignados al chip LED Verde.

Esta configuración típicamente implica un arreglo interno de cátodo común o ánodo común, lo cual debe verificarse en el dibujo de contorno del encapsulado para una conexión correcta del circuito.

5.2 Dimensiones del Encapsulado y Empaque en Cinta y Carrete

El dispositivo se suministra en cinta de 8mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, compatible con máquinas de colocación automática pick-and-place. Las especificaciones de cinta y carrete siguen los estándares ANSI/EIA 481-1-A-1994. Los detalles clave del empaquetado incluyen:

• 4000 piezas por carrete de 7 pulgadas.
• La cantidad mínima de empaque para piezas restantes es de 500 unidades.
• Se permiten un máximo de dos componentes faltantes consecutivos ("lámparas") en la cinta.

Se proporcionan las dimensiones sugeridas para las almohadillas de soldadura para garantizar una unión de soldadura fiable y una alineación adecuada durante la refusión.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfiles de Refusión Recomendados

Se sugieren dos perfiles de soldadura:

1. Perfil de Refusión IR Estándar:Para procesos convencionales de soldadura con estaño-plomo.
2. Perfil de Refusión IR Sin Plomo (Pb-Free):Debe usarse con pasta de soldadura Sn-Ag-Cu (SAC). Este perfil típicamente tiene una temperatura pico más alta (por ejemplo, 260°C) pero un tiempo cuidadosamente controlado por encima del líquido para evitar daños térmicos en la lente de plástico y la estructura interna del LED.

La condición máxima absoluta es 260°C durante 5 segundos para soldadura IR/por ola y 215°C durante 3 minutos para fase de vapor.

6.2 Precauciones de Almacenamiento y Manipulación

• Almacenamiento:Se recomienda no superar los 30°C y el 70% de humedad relativa. Los LED extraídos de su bolsa original de barrera de humedad deben soldarse por refusión en un plazo de una semana. Para un almacenamiento más prolongado, deben mantenerse en un entorno seco y sellado (por ejemplo, con desecante o en nitrógeno) y hornearse a aproximadamente 60°C durante 24 horas antes de su uso para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" durante la refusión.
• Limpieza:Solo deben usarse agentes de limpieza especificados. Se recomienda alcohol isopropílico o etílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Productos químicos no especificados pueden dañar el encapsulado o la lente del LED.
• Protección contra ESD:Los LED son sensibles a las descargas electrostáticas. Deben implementarse controles ESD adecuados durante la manipulación: usar pulseras con conexión a tierra, alfombrillas antiestáticas, ionizadores para neutralizar la estática en la lente y asegurar que todo el equipo esté correctamente conectado a tierra.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED bicolor es adecuado para una variedad de aplicaciones de indicación y visualización de estado, incluyendo pero no limitado a:

• Indicadores de potencia/estado en electrónica de consumo (por ejemplo, routers, cargadores, electrodomésticos).
• Luces de estado bicolor (por ejemplo, verde para "encendido/ok", naranja para "en espera/advertencia").
• Iluminación de fondo para iconos o botones pequeños.
• Luces indicadoras para interiores automotrices (sujeto a calificación apropiada).
• Paneles de estado de equipos industriales.

7.2 Consideraciones de Diseño del Circuito

Método de Excitación:Los LED son dispositivos excitados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme, especialmente cuando se conectan múltiples LED en paralelo, se debe colocar una resistencia limitadora de corriente en serie concadaLED (Modelo de Circuito A). No se recomienda confiar en las características I-V naturales para equilibrar la corriente en una configuración en paralelo sin resistencias individuales (Modelo de Circuito B), ya que pequeñas variaciones en V_Fentre los LED pueden conducir a diferencias significativas en la corriente y, por lo tanto, en el brillo.

El valor de la resistencia en serie (R_s) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R_s= (V_{de alimentación}- V_F) / I_F. Utilice la V_Fmáxima de la hoja de datos (2.4V) para garantizar suficiente corriente en todas las condiciones.

7.3 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja (75mW por chip), un diseño adecuado de la PCB puede ayudar al rendimiento térmico. Asegure un área de cobre adecuada conectada a las almohadillas térmicas del LED (si las hay) o alrededor de las almohadillas de soldadura para actuar como disipador de calor, especialmente cuando se opera cerca de los valores máximos o en altas temperaturas ambientales.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Los factores diferenciadores clave de este componente son sucapacidad bicolor en un solo encapsulado SMDy el uso detecnología AlInGaPpara el emisor naranja.

• vs. LED Monocromáticos:Ahorra espacio en la PCB, reduce el número de componentes y simplifica el montaje en comparación con colocar dos LED separados.
• AlInGaP vs. Otras Tecnologías:AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) es conocido por su alta eficiencia y estabilidad en las regiones de longitud de onda roja, naranja y amarilla, ofreciendo a menudo mayor brillo y mejor rendimiento térmico que tecnologías más antiguas como GaAsP.
• Amplio Ángulo de Visión (130°):Ofrece un patrón de luz difuso ideal para indicación de área amplia, a diferencia de los LED de ángulo estrecho utilizados para iluminación enfocada.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

9.1 ¿Puedo alimentar este LED directamente desde un pin de un microcontrolador de 5V o 3.3V?

No, no directamente.Un LED requiere control de corriente. Conectarlo directamente a una fuente de tensión como un pin de un MCU (que típicamente tiene limitación de corriente pero no está diseñado para excitar LED) puede dañar tanto el LED como la salida del microcontrolador. Siempre use una resistencia limitadora de corriente en serie o un circuito controlador de LED dedicado.

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

Longitud de Onda Pico (λ_P)es la longitud de onda a la cual la distribución de potencia espectral es máxima.Longitud de Onda Dominante (λ_d)es la longitud de onda única de la luz monocromática que coincidiría con el color percibido del LED, calculada a partir de las coordenadas de cromaticidad CIE. λ_des más relevante para la especificación del color en aplicaciones centradas en el ser humano.

9.3 ¿Por qué es necesaria la reducción de corriente (derating)?

A medida que aumenta la temperatura ambiente, la temperatura de unión del LED se eleva para una corriente de operación dada. Temperaturas de unión más altas aceleran los mecanismos de degradación, reduciendo la vida útil del LED y pudiendo causar un fallo catastrófico. Reducir la corriente (derating) disminuye la disipación de potencia y, por lo tanto, la temperatura de unión, asegurando la fiabilidad a largo plazo.

10. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un indicador de estado bicolor para un dispositivo alimentado por una línea de 5V. El indicador debe mostrar Verde para "Operación Normal" y Naranja para "Cargando/Advertencia".

Pasos de Diseño:

1. Topología del Circuito:Utilice dos pines GPIO del microcontrolador. Cada pin excita un color del LED a través de una resistencia limitadora de corriente separada. Configure la conexión interna (ánodo común/cátodo común) correctamente según el dibujo del encapsulado.
2. Cálculo de la Resistencia (para excitación a 20mA):
   • Suponga V_F(máx) = 2.4V, V_{de alimentación}= 5V, I_F= 20mA.
   • R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ohmios.
   • Seleccione el valor estándar más cercano (por ejemplo, 130Ω o 120Ω). Una resistencia de 120Ω produciría una corriente ligeramente mayor (~21.7mA), lo cual es aceptable ya que está por debajo del máximo de 30mA.
3. Diseño de la PCB:Coloque el LED y sus resistencias en serie cerca uno del otro. Proporcione una cantidad moderada de relleno de cobre alrededor de las almohadillas del LED para disipación de calor. Siga el diseño sugerido para las almohadillas de soldadura de la hoja de datos.
4. Software:Implemente la lógica para activar el pin GPIO Verde para el estado normal y el pin GPIO Naranja para el estado de advertencia. Asegúrese de que no estén ambos encendidos simultáneamente a menos que se desee un color mixto, considerando los límites de corriente de excitación para el encapsulado.

11. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LED) 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 y los huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan. La energía liberada durante esta recombinación se emite como fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor utilizado en la región activa. En este dispositivo, la luz naranja es producida por un chip de AlInGaP, y la luz verde es producida por otro chip (probablemente basado en tecnología InGaN, aunque no se especifica explícitamente aquí para el verde). Los dos chips están alojados juntos en un solo encapsulado de epoxi con una lente difusa que moldea la salida de luz en un amplio ángulo de visión.

12. Tendencias Tecnológicas

El campo de la tecnología LED continúa evolucionando con varias tendencias claras relevantes para componentes como este:

• Mayor Eficiencia:Las mejoras continuas en ciencia de materiales y diseño de chips conducen a una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio de entrada eléctrica), permitiendo indicadores más brillantes o un menor consumo de energía.
• Miniaturización:La tendencia hacia dispositivos electrónicos más pequeños impulsa el desarrollo de LED en huellas de encapsulado cada vez más pequeñas mientras se mantiene o mejora el rendimiento óptico.
• Fiabilidad y Vida Útil Mejoradas:Las mejoras en materiales de encapsulado, métodos de unión del chip y tecnología de fósforo (para LED blancos) continúan extendiendo la vida útil operativa y la estabilidad en condiciones adversas.
• Integración:Más allá de los multicolor, existe una tendencia hacia la integración de electrónica de control (como controladores de corriente constante o controladores PWM) directamente con el chip LED o dentro del encapsulado, creando módulos "LED inteligente" que simplifican el diseño del sistema.
• Cumplimiento Ambiental:El cambio hacia la soldadura sin plomo (Pb-free) y materiales libres de halógenos es ahora estándar, como se refleja en los perfiles de soldadura separados proporcionados en esta hoja de datos.