Hoja de Datos del LED SMD Bicolor LTST-S326KGKFKT - Emisión Lateral - Verde/Naranja - 20mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-S326KGKFKT es un LED de Montaje Superficial (SMD) bicolor de emisión lateral. Integra dos chips semiconductores AlInGaP distintos en un solo encapsulado: uno emite luz verde y el otro luz naranja. Esta configuración permite indicación o señalización bicolor desde un único componente compacto. El dispositivo está diseñado para ser compatible con procesos de ensamblaje automatizado y técnicas modernas de soldadura sin plomo (Pb-free).

1.1 Características y Ventajas Principales

Las principales ventajas de este LED derivan de su tecnología de material y diseño de encapsulado. El uso de chips de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) proporciona una alta eficiencia luminosa, resultando en una salida brillante. El diseño de lente de emisión lateral dirige la luz de forma lateral, haciéndolo ideal para aplicaciones donde el LED se monta perpendicular a la superficie de visualización, como en paneles con iluminación de borde o indicadores de estado en el lateral de un dispositivo. Las características clave incluyen el cumplimiento de las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), terminales estañados para mejorar la soldabilidad y envasado en carretes de cinta de 8mm para un ensamblaje automatizado pick-and-place eficiente.

1.2 Aplicaciones y Mercado Objetivo

Este componente está dirigido al mercado general de electrónica. Sus aplicaciones típicas incluyen indicadores de estado, retroiluminación para botones o símbolos, y luces de señal bicolor en electrónica de consumo, equipos de oficina, dispositivos de comunicación y electrodomésticos. La característica de emisión lateral es particularmente valiosa en diseños con limitaciones de espacio donde los LED de emisión frontal no son viables.

2. Especificaciones Técnicas e Interpretación Objetiva

Esta sección proporciona un desglose detallado de los límites operativos y las características de rendimiento del dispositivo en condiciones estándar (Ta=25°C).

2.1 Valores Máximos Absolutos

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

• Disipación de Potencia (Pd):72 mW por chip. Esta es la cantidad máxima de potencia que puede disiparse continuamente en forma de calor. Superar este límite conlleva el riesgo de sobrecalentamiento y degradación acelerada.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):80 mA, permitida solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Esto permite breves períodos de destello de alta intensidad.
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA DC. Esta es la corriente máxima recomendada para operación continua para garantizar una fiabilidad a largo plazo.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Aplicar un voltaje inverso mayor que este puede causar ruptura de la unión.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:-30°C a +85°C y -40°C a +85°C, respectivamente. El dispositivo puede soportar almacenamiento no operativo a temperaturas ligeramente más bajas.
• Temperatura de Soldadura:Resiste soldadura por reflujo infrarrojo a una temperatura máxima de 260°C durante hasta 10 segundos, lo que se alinea con los perfiles comunes de ensamblaje sin plomo.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros definen el rendimiento del dispositivo en el punto de operación típico de 20 mA de corriente directa.

• Intensidad Luminosa (I_V):El chip verde tiene una intensidad típica de 35.0 mcd (mililumen), con un mínimo de 18.0 mcd. El chip naranja es más brillante, con una intensidad típica de 90.0 mcd y un mínimo de 28.0 mcd. La intensidad se mide usando un filtro que imita la respuesta fotópica del ojo humano (curva CIE).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados (típico). Este ángulo amplio indica un patrón de emisión amplio y difuso, adecuado para iluminación lateral.
• Longitud de Onda:
  • Longitud de Onda de Pico (λ_P):574 nm (verde, típico) y 611 nm (naranja, típico). Esta es la longitud de onda en la que la salida espectral es más fuerte.
  • Longitud de Onda Dominante (λ_d):571 nm (verde, típico) y 605 nm (naranja, típico). Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, derivada del diagrama de cromaticidad CIE, y define mejor el color.
  • Ancho de Banda Espectral (Δλ):15 nm (verde) y 17 nm (naranja, típico). Esto indica la pureza espectral; anchos de banda más estrechos resultan en colores más saturados.
• Voltaje Directo (V_F):2.0 V típico, 2.4 V máximo a 20 mA. Este bajo voltaje lo hace compatible con circuitos lógicos comunes de 3.3V y 5V, a menudo sin necesidad de una resistencia limitadora de corriente para indicación de baja corriente.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA máximo a 5 V de polarización inversa. Es deseable una corriente inversa baja.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar un color y brillo consistentes en la producción, los LED se clasifican en lotes de rendimiento (bins). El LTST-S326KGKFKT utiliza un sistema de clasificación por intensidad luminosa.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La salida luminosa a 20 mA se categoriza en lotes identificados por un código de letra. Cada lote tiene un valor mínimo y máximo de intensidad, con una tolerancia de +/-15% permitida dentro de cada lote.

• Lotes del Chip Verde:M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd).
• Lotes 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).

Este sistema permite a los diseñadores seleccionar un lote que cumpla con sus requisitos específicos de brillo. Por ejemplo, una aplicación que requiera un brillo uniforme en un panel especificaría un lote estrecho como P o Q para minimizar la variación entre unidades.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien se hace referencia a curvas gráficas específicas en la hoja de datos (páginas 6-7), sus implicaciones son estándar para la tecnología LED.

4.1 Corriente vs. Intensidad Luminosa (Curva I_V)

La salida de luz de un LED es aproximadamente proporcional a la corriente directa en un rango. Operar por encima de los 20 mA recomendados aumentará el brillo pero también aumentará la disipación de potencia (calor) y podría reducir la vida útil operativa. La clasificación de corriente de pico pulsada (80mA) permite destellos cortos y brillantes sin acumulación térmica.

4.2 Dependencia de la Temperatura

El rendimiento del LED es sensible a la temperatura. Típicamente, el voltaje directo (V_F) disminuye ligeramente al aumentar la temperatura. Más significativamente, la intensidad luminosa generalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Una gestión térmica adecuada en el diseño del PCB (por ejemplo, área de cobre suficiente para disipación de calor) es crucial para mantener un brillo consistente, especialmente en entornos de alta temperatura ambiente o a corrientes de accionamiento más altas.

4.3 Distribución Espectral

Las curvas espectrales referenciadas mostrarían el perfil de emisión de cada chip. Se especifican las longitudes de onda de pico y dominante, y las curvas ilustrarían el ancho de banda espectral (Δλ). El chip naranja de AlInGaP típicamente tiene un ancho espectral más amplio que el verde, lo que se refleja en la especificación de 17 nm frente a 15 nm.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones Físicas y Polaridad

El dispositivo se ajusta a un contorno de encapsulado SMD estándar EIA. La asignación de pines está claramente definida: Cátodo 1 (C1) es para el chip naranja, y Cátodo 2 (C2) es para el chip verde. El ánodo común no está explícitamente etiquetado en el fragmento, pero es estándar para este tipo de LED bicolor de ánodo común. La lente de emisión lateral es una característica mecánica clave.

5.2 Patrón de Soldadura Recomendado para PCB

La hoja de datos proporciona dimensiones y orientación sugeridas para las almohadillas de soldadura. Seguir estas recomendaciones es crítico para lograr uniones de soldadura fiables, prevenir el efecto "tombstoning" (levantamiento de un extremo) y garantizar una alineación adecuada para la emisión de luz lateral. Se proporciona la dirección de soldadura sugerida para optimizar el proceso de reflujo.

6. Guías de Ensamblaje, Soldadura y Manipulación

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de reflujo infrarrojo sugerido detallado para procesos sin plomo. Los parámetros clave incluyen una zona de precalentamiento (150-200°C), una rampa controlada hasta una temperatura máxima de 260°C, y un tiempo por encima del líquido (TAL) que asegura la formación adecuada de la junta de soldadura sin daño térmico al encapsulado del LED. El perfil se basa en estándares JEDEC para garantizar fiabilidad.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual con cautín, la temperatura no debe exceder los 300°C, y el tiempo de contacto debe limitarse a un máximo de 3 segundos por evento de soldadura. El calor o tiempo excesivo puede dañar los alambres de unión internos o la lente de epoxi.

6.3 Limpieza

Solo deben usarse agentes de limpieza especificados. Los solventes recomendados son alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente, con un tiempo de inmersión limitado a menos de un minuto. Productos químicos agresivos o no especificados pueden agrietar, empañar o dañar la lente del LED.

6.4 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LED son sensibles a la humedad. Los carretes sellados en fábrica sin abrir, con desecante, tienen una vida útil de un año cuando se almacenan a ≤30°C y ≤90% HR. Una vez abierta la bolsa a prueba de humedad, los componentes deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% HR y, idealmente, usarse dentro de una semana. Para un almacenamiento más prolongado fuera del embalaje original, deben mantenerse en un entorno seco y sellado (por ejemplo, con desecante o en nitrógeno) y pueden requerir un ciclo de horneado (por ejemplo, 60°C durante 20 horas) antes de soldar para prevenir daños por "efecto palomita" durante el reflujo.

6.5 Precauciones contra ESD (Descarga Electroestática)

Los LED son susceptibles a daños por descarga electrostática. Deben implementarse controles ESD adecuados durante la manipulación: usar pulseras antiestáticas conectadas a tierra, tapetes antiestáticos y asegurar que todo el equipo esté correctamente conectado a tierra.

7. Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

El producto se suministra estándar en cinta portadora embutida de 8mm de ancho enrollada en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Cada carrete completo contiene 3000 piezas. Las especificaciones de cinta y carrete cumplen con los estándares ANSI/EIA-481 para garantizar compatibilidad con equipos automatizados. Se aplica una cantidad mínima de pedido de 500 piezas para carretes parciales (restos). El embalaje garantiza la orientación del componente y protege los dispositivos durante el envío y manipulación.

8. Consideraciones de Diseño para Aplicación

8.1 Diseño del Circuito

Casi siempre se requiere una resistencia limitadora de corriente en serie con cada chip LED para establecer la corriente directa. El valor de la resistencia se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_fuente- V_F) / I_F. Usando el V_Ftípico de 2.0V y una I_Fdeseada de 20mA desde una fuente de 5V: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. Se puede usar un valor ligeramente mayor (por ejemplo, 180 Ω) para aumentar el margen y reducir ligeramente la corriente/potencia. Para multiplexar o accionar desde un pin GPIO de un microcontrolador, asegúrese de no exceder la capacidad de suministro/absorción de corriente del pin.

8.2 Gestión Térmica

Si bien la disipación de potencia es baja (72mW máximo por chip), la operación continua en los valores máximos en una alta temperatura ambiente puede llevar a que las temperaturas de la unión excedan las especificaciones. Proporcionar un área de cobre adecuada en el PCB alrededor de las almohadillas del LED ayuda a disipar el calor. Evite colocar el LED cerca de otras fuentes de calor significativas.

8.3 Integración Óptica

La emisión lateral de 130 grados debe considerarse en el diseño mecánico. Pueden ser necesarias guías de luz, difusores o cavidades reflectantes para dirigir o dar forma a la salida de luz para el efecto visual deseado. El lote de intensidad elegido impactará directamente en el brillo final.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Los diferenciadores clave de este componente son sucapacidad bicolor en un encapsulado de emisión lateral. En comparación con los LED monocromáticos, ahorra espacio en la placa y simplifica el ensamblaje para indicación bicolor. En comparación con los LED de emisión superior, resuelve un desafío específico de diseño mecánico. El uso de la tecnología AlInGaP ofrece mayor eficiencia y mejor estabilidad térmica que tecnologías más antiguas como GaAsP para estos colores, resultando en una salida más brillante y consistente.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

10.1 ¿Puedo accionar ambos colores simultáneamente?

Sí, pero debe considerar la disipación de potencia total. La potencia combinada de ambos chips a su corriente continua máxima (30mA cada uno a ~2.0V) sería aproximadamente 120mW, lo que excede la clasificación individual de 72mW por chip. Debe gestionarse el calor combinado en el encapsulado compartido. Para una operación confiable a largo plazo, es recomendable accionar ambos chips a una corriente más baja (por ejemplo, 15-20mA cada uno) si van a estar encendidos simultáneamente durante períodos prolongados.

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

La longitud de onda de pico (λ_P) es la medición física del punto más alto en la curva de salida espectral. La longitud de onda dominante (λ_d) es un valor calculado basado en cómo el ojo humano percibe la mezcla de colores del LED; es la longitud de onda única que mejor coincide con el tono percibido. Para LED con un espectro relativamente estrecho, a menudo están cerca, pero λ_des más relevante para la especificación del color.

10.3 ¿Por qué se requiere un proceso de horneado antes de soldar?

Los componentes SMD absorben humedad del aire. Durante el calentamiento rápido de la soldadura por reflujo, esta humedad atrapada puede vaporizarse explosivamente, causando delaminación interna, grietas o "efecto palomita". El horneado elimina esta humedad absorbida, haciendo que los componentes sean seguros para el proceso de reflujo a alta temperatura.

11. Ejemplo de Aplicación Práctica

Escenario: Indicador de Doble Estado en un Router de Red.Un router utiliza una sola abertura en su panel lateral para indicación de estado. El LTST-S326KGKFKT se monta en el PCB directamente detrás de esta abertura. El microcontrolador acciona los LED: Verde fijo indica operación normal y conexión de red. Naranja intermitente indica actividad de datos. Naranja fijo indica un error del sistema o secuencia de arranque. Este diseño utiliza una única huella de componente para proporcionar tres estados visuales claros, aprovechando la emisión lateral para ser visible desde el frente del dispositivo, ahorrando espacio y simplificando el diseño del panel frontal en comparación con el uso de dos LED de emisión superior separados.

12. Introducción al Principio Tecnológico

Un LED es un diodo semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones y huecos se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). El color específico de la luz está determinado por la energía de la banda prohibida del material semiconductor. El AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) es un semiconductor compuesto cuya banda prohibida puede ajustarse variando las proporciones de sus constituyentes. Para el LTST-S326KGKFKT, un chip está diseñado con una banda prohibida correspondiente a la luz verde (~571 nm), y otro con una banda prohibida correspondiente a la luz naranja (~605 nm). El encapsulado de emisión lateral incorpora una lente de epoxi moldeada que da forma a la luz emitida en un patrón lateral amplio.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en la tecnología LED para aplicaciones de indicación continúa hacia una mayor eficiencia (más salida de luz por unidad de potencia eléctrica), lo que permite corrientes de operación más bajas y un menor consumo de energía del sistema. También hay un impulso hacia la miniaturización manteniendo o mejorando el rendimiento óptico. Además, la integración es una tendencia clave, como incorporar resistencias limitadoras de corriente o circuitos integrados de accionamiento dentro del propio encapsulado del LED para simplificar el diseño del circuito. Si bien esta hoja de datos específica representa un producto maduro, las ofertas más nuevas en el mercado pueden presentar estos avances, ofreciendo a los diseñadores soluciones aún más pequeñas, eficientes y fáciles de usar para indicación de estado e iluminación de paneles.