Hoja de Datos del LED SMD Bicolor LTST-C195TBKSKT - Paquete Ultraplano de 0.55mm - Azul 3.8V / Amarillo 2.4V - Potencia 76mW/62.5mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED de montaje superficial (SMD) bicolor. El componente integra dos chips semiconductores distintos dentro de un único encapsulado excepcionalmente delgado, permitiendo diseños compactos donde el espacio es limitado. Su aplicación principal es como indicador o luz de estado en equipos electrónicos, ofreciendo dos colores distintos desde una única huella en la PCB.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

La característica definitoria del dispositivo es su perfil ultraplano de 0.55mm, una ventaja crítica para la electrónica de consumo moderna y delgada, dispositivos portátiles y PCBs de alta densidad. Utiliza materiales semiconductores avanzados: un chip de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) para la emisión azul y un chip de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para la emisión amarilla. Estos materiales son conocidos por su alta eficiencia y brillo. El LED cumple plenamente con la directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas). Se suministra en cinta de 8mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, siendo totalmente compatible con equipos de montaje automático pick-and-place de alta velocidad utilizados en fabricación en volumen. El dispositivo también está diseñado para soportar los procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) utilizados para el ensamblaje con soldadura sin plomo.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

Las siguientes secciones proporcionan un desglose detallado de los límites operativos y las características de rendimiento del dispositivo bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C).

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o por encima de estos límites.

• Disipación de Potencia (Pd):La potencia máxima que el LED puede disipar en forma de calor. El chip Azul está clasificado para 76 mW, mientras que el chip Amarillo lo está para 62.5 mW. Exceder este valor puede provocar sobrecalentamiento y degradación acelerada.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):La corriente pulsada máxima (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). El chip Azul puede manejar pulsos de 100 mA, y el chip Amarillo de 60 mA. Este parámetro es importante para aplicaciones de destello breve y alta intensidad.
• Corriente Directa Continua (I_F):La corriente directa continua máxima para una operación confiable a largo plazo. Es de 20 mA para el chip Azul y de 25 mA para el chip Amarillo. Esta es la corriente de excitación estándar para la mayoría de las especificaciones de brillo.
• Rangos de Temperatura:El dispositivo está clasificado para operar entre -20°C y +80°C y puede almacenarse entre -30°C y +100°C.
• Condición de Soldadura:El componente puede soportar soldadura por reflujo IR con una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos, lo que se alinea con los perfiles de proceso sin plomo comunes.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a la corriente directa continua recomendada de 20 mA.

• Intensidad Luminosa (I_V):Una medida del brillo percibido. Para el chip Azul, la intensidad típica varía desde un mínimo de 28.0 mcd hasta un máximo de 180.0 mcd. Para el chip Amarillo, el rango es de 45.0 mcd a 280.0 mcd. El valor real se clasifica en bins (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):El rango angular en el que la intensidad luminosa es al menos la mitad de la intensidad a 0° (en el eje). Ambos colores tienen un típico ángulo de visión amplio de 130 grados, proporcionando buena visibilidad desde ángulos laterales.
• Longitud de Onda de Pico (λ_P):La longitud de onda a la que la potencia de salida óptica es máxima. Los valores típicos son 468 nm (Azul) y 591 nm (Amarillo).
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):La longitud de onda única que mejor describe el color percibido de la luz. Los valores típicos son 470 nm (Azul) y 589 nm (Amarillo). Se deriva del diagrama de cromaticidad CIE.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):El ancho del espectro emitido a la mitad de su potencia máxima. Ambos chips tienen un ancho de banda típico de 25 nm, lo que indica una emisión de color relativamente pura.
• Tensión Directa (V_F):La caída de tensión en el LED cuando se excita a 20 mA. El chip Azul tiene una V_Ftípica de 3.30V (máx. 3.80V), y el chip Amarillo tiene una V_Ftípica de 2.00V (máx. 2.40V). Esto es crucial para el diseño del circuito de excitación y la selección de la fuente de alimentación.
• Corriente Inversa (I_R):La corriente de fuga máxima cuando se aplica una polarización inversa de 5V. Es de 10 μA para ambos chips.Nota Crítica:El dispositivo no está diseñado para operación inversa; aplicar una tensión inversa más allá de la condición de prueba puede causar una falla inmediata.

2.3 Consideraciones Térmicas

Aunque no se detalla explícitamente la resistencia térmica (θ_JA), las clasificaciones de disipación de potencia y el rango de temperatura de operación son las principales restricciones térmicas. Un diseño eficaz de la PCB con un área de cobre adecuada para disipación de calor es esencial para mantener la temperatura de unión dentro de límites seguros, especialmente cuando se excita a la corriente continua máxima o cerca de ella. Exceder la temperatura máxima de unión reducirá drásticamente la vida útil del LED.

3. Explicación del Sistema de Binning

Para tener en cuenta las variaciones naturales en la fabricación de semiconductores, los LED se clasifican en bins de rendimiento. Esto garantiza la consistencia dentro de un lote de producción.

3.1 Binning de Intensidad Luminosa

La salida luminosa se clasifica en bins definidos por valores mínimos y máximos. Cada bin tiene una tolerancia de ±15%.

Bins del Chip Azul:

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 Amarillo:

P: 45.0 - 71.0 mcd

Q: 71.0 - 112.0 mcd

R: 112.0 - 180.0 mcd

S: 180.0 - 280.0 mcd

Los diseñadores deben especificar los códigos de bin requeridos al realizar el pedido para garantizar el nivel de brillo necesario para su aplicación. Usar un bin inferior (ej., N para azul) puede resultar en una visualización más tenue.

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 reproducen en el texto, sus implicaciones se describen a continuación.

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

Esta curva muestra la relación no lineal entre corriente y tensión. Para ambos chips LED, la tensión aumenta logarítmicamente con la corriente. Los valores típicos de V_Fproporcionados son específicos para 20 mA. Excitar a una corriente más baja resultará en una V_Fmás baja, y excitar a una corriente más alta aumentará la V_Fy la disipación de potencia. Se recomienda encarecidamente un driver de corriente constante sobre uno de tensión constante para garantizar un brillo estable y prevenir la fuga térmica.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

Este gráfico ilustra cómo la salida de luz aumenta con la corriente directa. Generalmente es casi lineal dentro del rango de operación, pero se saturará a corrientes muy altas debido a la caída de eficiencia y los efectos térmicos. La corriente de excitación de 20 mA se elige como un punto estándar que equilibra brillo, eficiencia y fiabilidad.

4.3 Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente

La salida de luz del LED disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. Esta curva es crítica para aplicaciones que operan en entornos de alta temperatura. El factor de derating (porcentaje de disminución de la salida por grado Celsius) se puede estimar a partir de este gráfico. Es necesario un disipador de calor adecuado para minimizar la pérdida de brillo con la temperatura.

4.4 Distribución Espectral

Estas curvas trazan la intensidad relativa frente a la longitud de onda, mostrando la longitud de onda de pico (λ_P) y el ancho de banda espectral (Δλ). El estrecho ancho de banda de 25 nm para ambos colores confirma una buena pureza de color, lo cual es deseable para aplicaciones de indicador donde la distinción de color es importante.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado y Asignación de Pines

El dispositivo se ajusta a un contorno de encapsulado estándar EIA. La característica mecánica clave es la altura total de 0.55mm. La asignación de pines para el chip bicolor es la siguiente: Los pines 1 y 3 son para el chip Azul (InGaN), y los pines 2 y 4 son para el chip Amarillo (AlInGaP). Este diseño de cuatro pads proporciona conexiones eléctricas separadas para cada color, permitiendo que se controlen de forma independiente.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Soldadura

Se proporciona un patrón de soldadura (huella) sugerido para el diseño de PCB. Adherirse a este patrón es crucial para lograr uniones de soldadura confiables durante el reflujo, asegurar una alineación correcta y facilitar la transferencia de calor desde el LED. Las dimensiones de los pads están diseñadas para prevenir el efecto "tombstoning" (el componente se levanta por un extremo) durante el reflujo de soldadura.

5.3 Identificación de Polaridad

Aunque no se muestra explícitamente en el texto, los LED SMD suelen tener una marca en el encapsulado (como un punto, una muesca o un borde biselado) para indicar el cátodo (-) o un pin específico. La tabla de asignación de pines de la hoja de datos debe cotejarse con el diagrama de marcas del encapsulado (implícito en "Dimensiones del Encapsulado") para una orientación correcta durante el ensamblaje y el diseño.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR

Se incluye un perfil de temperatura sugerido para soldadura por reflujo sin plomo. Los parámetros clave incluyen:

- Precalentamiento:Rampa desde ambiente hasta 150-200°C.

- Tiempo de Remojo/Precalentamiento:Máximo de 120 segundos para activar el fundente y minimizar el choque térmico.

- Temperatura Máxima:Máximo de 260°C.

- Tiempo por Encima del Líquidus (TAL):El tiempo transcurrido por encima del punto de fusión de la soldadura (típicamente ~217°C para SnAgCu) debe ser suficiente para una correcta formación de la junta, pero minimizado para reducir el estrés térmico en el LED. El perfil está diseñado para cumplir con los estándares JEDEC.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesario un re-trabajo manual, la temperatura del soldador no debe exceder los 300°C, y el tiempo de contacto debe limitarse a un máximo de 3 segundos por junta. Esto debe realizarse solo una vez para evitar dañar el encapsulado plástico y las conexiones internas por alambre.

6.3 Condiciones de Almacenamiento y Manipulación

Sensibilidad a la Humedad:Los LED se envasan en una bolsa barrera de humedad con desecante. Una vez abierta la bolsa sellada original, los componentes quedan expuestos a la humedad ambiente.

- Almacenamiento del Paquete Abierto:No debe exceder los 30°C y el 60% de Humedad Relativa (HR).

- Vida Útil en Planta:Se recomienda completar el reflujo IR dentro de una semana tras abrir la bolsa.

- Almacenamiento Prolongado:Para almacenamiento superior a una semana, los componentes deben guardarse en un recipiente sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno.

- Secado (Baking):Los componentes almacenados fuera de su embalaje original durante 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 palomita" (agrietamiento del encapsulado debido a la presión de vapor durante el reflujo).

6.4 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, solo deben usarse los disolventes especificados. Productos químicos no especificados pueden dañar la lente plástica o el material del encapsulado. Los limpiadores aceptables incluyen alcohol etílico o alcohol isopropílico (IPA). El LED debe sumergirse a temperatura ambiente durante menos de un minuto.

6.5 Precauciones contra Descargas Electroestáticas (ESD)

Los LED, como la mayoría de los dispositivos semiconductores, son susceptibles a daños por descarga electrostática. Las precauciones de manipulación son obligatorias: usar pulseras antiestáticas conectadas a tierra, guanti antiestáticos y asegurarse de que todo el equipo y las superficies de trabajo estén correctamente conectados a tierra.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora embutida para ensamblaje automático.

- Ancho de la Cinta Portadora:8 mm.

- Diámetro del Carrete:7 pulgadas.

- Cantidad por Carrete:4000 unidades.

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

- Sellado de los Alvéolos:Los alvéolos vacíos se sellan con cinta de cubierta.

- Componentes Faltantes:Se permite un máximo de dos LED faltantes consecutivos (alvéolos vacíos) según la especificación.

- Estándar:El embalaje sigue las especificaciones ANSI/EIA-481.

7.2 Interpretación del Número de Parte

El número de parte LTST-C195TBKSKT probablemente codifica atributos específicos, aunque el desglose completo no se proporciona en este extracto. Típicamente, dichos códigos indican la serie (LTST), tamaño/perfil (C195), color (TB para bicolor Azul/Amarillo) y embalaje (KSKT probablemente se refiere a cinta y carrete). Los códigos de bin exactos para la intensidad luminosa deben especificarse por separado al realizar el pedido.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED bicolor es ideal para indicadores de múltiples estados. Usos comunes incluyen:

- Indicadores de Alimentación/Estado:Azul para "en espera" o "encendido", Amarillo para "cargando" o "advertencia".

- Equipos de Red:Indicar estado del enlace, actividad o velocidad.

- Electrónica de Consumo:Indicadores de nivel de batería, retroalimentación de selección de modo en dispositivos compactos.

- Controles Industriales:Indicación del estado de la máquina (en funcionamiento, fallo, inactiva).

El perfil ultraplano lo hace particularmente adecuado para smartphones, tablets, ultrabooks y otros dispositivos portátiles con espacio limitado.

8.2 Consideraciones de Diseño del Circuito

1. Limitación de Corriente:Siempre use una resistencia limitadora de corriente en serie o un circuito integrado driver LED de corriente constante dedicado para cada canal de color. Calcule el valor de la resistencia usando R = (V_{de alimentación}- V_F) / I_F. Use la V_Fmáxima de la hoja de datos para asegurar que la corriente no exceda los límites incluso con variaciones entre componentes.

2. Control Independiente:El ánodo/cátodo separado para cada color permite un control independiente de atenuación PWM (Modulación por Ancho de Pulso) o parpadeo mediante un microcontrolador.

3. Disipación de Potencia:Verifique que la potencia total (I_F* V_Fpara cada chip) no exceda la clasificación de potencia individual de cada chip, especialmente si ambos se excitan simultáneamente.

4. Protección contra Tensión Inversa:Aunque no es un diodo Zener, un diodo de señal pequeña en paralelo con cada LED (cátodo a ánodo) puede proporcionar protección contra transitorios de tensión inversa accidentales en la PCB.

8.3 Recomendaciones de Diseño de PCB

- Siga precisamente las dimensiones recomendadas de los pads de soldadura.

- Use conexiones de alivio térmico para los pads del LED si están conectados a grandes planos de tierra/alimentación para facilitar la soldadura y a la vez proporcionar cierta conducción térmica.

- Para una disipación de calor óptima, considere añadir pequeñas vías bajo o cerca del pad térmico (si existe) para conducir el calor a las capas internas o inferiores de la PCB.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con LED bicolores antiguos o el uso de dos LED monocromáticos discretos, este dispositivo ofrece ventajas distintivas:

- Ahorro de Espacio:Un único encapsulado de 0.55mm de grosor reemplaza dos componentes, ahorrando área y volumen en la PCB.

- Ensamblaje Simplificado:Una operación pick-and-place en lugar de dos, aumentando el rendimiento del ensamblaje y reduciendo posibles errores de colocación.

- Tecnología de Materiales:El uso de chips InGaN y AlInGaP generalmente ofrece mayor eficiencia y brillo en comparación con tecnologías más antiguas como GaP.

- Compatibilidad de Proceso:La compatibilidad total con los procesos estándar de ensamblaje SMT en volumen y reflujo sin plomo reduce la complejidad de fabricación.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs) Basadas en Parámetros Técnicos

P1: ¿Puedo excitar los LED Azul y Amarillo al mismo tiempo?

R: Sí, eléctricamente son independientes. Sin embargo, debe asegurarse de que no se exceda la disipación de potencia de cada chip y que la temperatura ambiente local de la PCB se mantenga dentro del rango de operación. El calor total generado será la suma de ambos.

P2: ¿Qué sucede si conecto la polaridad incorrectamente?

R: Aplicar una tensión inversa significativa (más allá de la condición de prueba de 5V) probablemente causará una falla inmediata y catastrófica del chip LED debido a la ruptura inversa. Siempre observe la polaridad correcta.

P3: ¿Por qué la tensión directa es diferente para el Azul y el Amarillo?

R: La tensión directa es una propiedad fundamental del bandgap del material semiconductor. El InGaN (Azul) tiene un bandgap más ancho que el AlInGaP (Amarillo), requiriendo una tensión más alta para "empujar" los electrones a través de la unión, resultando en fotones de mayor energía (longitud de onda más corta).

P4: ¿Cómo selecciono la resistencia limitadora de corriente correcta?

R: Use la fórmula R = (V_{de alimentación}- V_F) / I_F. Para fiabilidad, use la V_Fmáxima de la hoja de datos (3.80V para Azul, 2.40V para Amarillo) y su I_Fdeseada (ej., 20mA). Para una fuente de 5V: R_Azul= (5 - 3.8) / 0.02 = 60 Ω; R_Amarillo= (5 - 2.4) / 0.02 = 130 Ω. Use el siguiente valor de resistencia estándar superior.

P5: El LED parece más tenue de lo esperado. ¿Qué podría estar mal?

R: 1) Verifique que está usando el código de bin correcto; un bin inferior (ej., N para azul) es menos brillante. 2) Compruebe la corriente directa real con un multímetro; una resistencia mal calculada o una tensión de alimentación baja pueden reducir la corriente. 3) Asegúrese de que el LED no esté sobrecalentado; una alta temperatura de unión reduce la salida de luz. 4) Confirme el ángulo de visión; el brillo se mide en el eje.

11. Ejemplos Prácticos de Diseño y Uso

Ejemplo 1: Indicador de Puerto USB de Doble Estado.En un portátil, este LED puede colocarse junto a un puerto USB-C. Puede ser excitado por el controlador embebido (EC): Azul fijo cuando un dispositivo está conectado y activo, Amarillo parpadeando cuando el puerto está suministrando corriente de carga, y ambos apagados en caso contrario. El perfil delgado permite que encaje en el bisel estrecho.

Ejemplo 2: Estado de Dispositivo IoT.En un sensor inalámbrico compacto, el LED puede indicar el estado de la red: Azul para "conectado a la nube", Amarillo para "transmitiendo datos", y colores alternos para "error". El bajo consumo de energía es adecuado para dispositivos alimentados por batería, y el amplio ángulo de visión garantiza la visibilidad desde varios ángulos.

Ejemplo 3: Manipulación de Componentes Sensibles a la Humedad.Un fabricante recibe un carrete. Utiliza todo el carrete en un turno de producción. Si queda un carrete parcial, lo almacena en un recipiente sellado con desecante. Dos semanas después, antes de usar el resto, secan el carrete a 60°C durante 24 horas antes de cargarlo en la máquina pick-and-place, siguiendo las directrices de la hoja de datos para prevenir defectos de soldadura.

12. Introducción al Principio de Operación

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz mediante 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. Esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por el bandgap de energía del material semiconductor. El chip de InGaN tiene un bandgap correspondiente a la luz azul (~470 nm), mientras que el chip de AlInGaP tiene un bandgap correspondiente a la luz amarilla (~589 nm). El encapsulado plástico sirve para proteger el delicado dado semiconductor y las conexiones por alambre, dar forma al haz de salida de luz (lente) y proporcionar el factor de forma físico para el montaje.

13. Tendencias y Avances Tecnológicos

El dispositivo descrito refleja varias tendencias actuales en la tecnología LED:

- Miniaturización:La tendencia hacia encapsulados de 0.55mm y más delgados continúa permitiendo diseños de productos más elegantes.

- Materiales de Alta Eficiencia:InGaN y AlInGaP representan sistemas de materiales maduros y de alto rendimiento para LED visibles, ofreciendo buena eficacia (lúmenes por vatio) para aplicaciones de indicador.

- Integración:Combinar múltiples funciones (dos colores) en un solo encapsulado es parte de una tendencia más amplia de integración de componentes para ahorrar espacio y simplificar el ensamblaje.

- Compatibilidad Robusta de Fabricación:El énfasis en el embalaje en cinta y carrete, la tolerancia al reflujo IR y la clasificación de sensibilidad a la humedad se alinean con las necesidades de la fabricación electrónica totalmente automatizada y de alto volumen. Los desarrollos futuros pueden incluir encapsulados aún más delgados, resistencias limitadoras integradas ("módulos" LED) o chips de tres colores (RGB) en una huella similar, impulsados por las demandas de los sectores de electrónica de consumo y automoción.