Hoja de Datos Técnicos del LED SMD Bicolor LTST-S327TBKFKT - Azul y Naranja - 20mA/25mA - 76mW/62.5mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-S327TBKFKT es un LED bicolor compacto de montaje superficial, diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren eficiencia de espacio y ensamblaje automatizado. Este dispositivo integra dos chips semiconductores distintos en un solo encapsulado: 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 indicación de dos colores desde una única huella de componente, simplificando el diseño de la PCB y reduciendo el número de piezas.

El mercado principal para este LED incluye dispositivos portátiles y de mano, equipos de telecomunicaciones, periféricos informáticos y diversos productos electrónicos de consumo donde se requiere indicación de estado, retroiluminación o iluminación simbólica. Su compatibilidad con máquinas automáticas de colocación de alta producción y con los procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) lo hace ideal para una fabricación rentable.

1.1 Características y Ventajas Principales

• Integración Bicolor:Combina fuentes de luz azul y naranja en un encapsulado estándar EIA, permitiendo funciones versátiles de señalización y visualización.
• Chips de Alta Luminosidad:Utiliza tecnología semiconductora avanzada de InGaN y AlInGaP para ofrecer una alta intensidad luminosa con valores típicos de 45 mcd (Azul) y 90 mcd (Naranja) a 20mA.
• Preparado para Fabricación:Suministrado en cinta de 8mm montada en carretes de 7 pulgadas, facilitando el ensamblaje automatizado. El encapsulado está diseñado para ser compatible con perfiles de soldadura por reflujo infrarrojo, incluidos los procesos sin plomo (Pb-free).
• Cumplimiento Ambiental:El producto cumple con la directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS).
• Ángulo de Visión Amplio:Presenta un ángulo de visión típico (2θ1/2) de 130 grados para ambos colores, proporcionando una amplia visibilidad.

1.2 Aplicaciones Objetivo

Este LED es adecuado para una amplia gama de aplicaciones donde se necesita una iluminación indicadora compacta y fiable. Las áreas de aplicación clave incluyen:

• Indicadores de Estado:Indicadores de alimentación, conectividad, batería o modo en teléfonos, routers y equipos de red.
• Retroiluminación de Teclado/Teclado:Proporcionando iluminación para las teclas en condiciones de poca luz.
• Electrónica de Consumo y Oficina:Indicadores en electrodomésticos, impresoras y equipos audiovisuales.
• Paneles de Control Industrial:Luces de señal para estado de maquinaria o alertas.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Un examen detallado de las especificaciones eléctricas y ópticas es crucial para un diseño de circuito adecuado y la predicción del rendimiento.

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 se recomienda operar en o más allá de estos límites.

• Disipación de Potencia (Pd):Azul: 76 mW, Naranja: 62.5 mW. Esta es la potencia máxima que el LED puede disipar como calor a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.
• Corriente Directa:La corriente directa continua (IF) está clasificada en 20 mA para el chip Azul y 25 mA para el chip Naranja. Se permite una Corriente Directa Pico más alta de 100 mA (Azul) y 60 mA (Naranja) en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms).
• Rangos de Temperatura:Operación: -20°C a +80°C. Almacenamiento: -30°C a +100°C.
• Límite de Soldadura:El dispositivo puede soportar soldadura por reflujo infrarrojo con una temperatura pico de 260°C durante un máximo de 10 segundos.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas (Ta=25°C)

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

• Intensidad Luminosa (Iv):Medida en milicandelas (mcd) a IF=20mA. El chip Azul tiene un rango desde 28.0 mcd (Mín) hasta 180.0 mcd (Máx), con un valor típico de 45.0 mcd. El chip Naranja varía desde 45.0 mcd hasta 180.0 mcd, con un valor típico de 90.0 mcd.
• Tensión Directa (Vf):A IF=20mA, Vf para Azul está entre 2.8V (Mín) y 3.8V (Máx). Para Naranja, está entre 1.6V (Mín) y 2.4V (Máx). Los diseñadores deben asegurarse de que el circuito de excitación pueda proporcionar tensión suficiente.
• Longitud de Onda:La Longitud de Onda de Emisión Pico (λp) es típicamente 468 nm para Azul y 611 nm para Naranja. La Longitud de Onda Dominante (λd), que define el color percibido, es típicamente 470 nm para Azul y 605 nm para Naranja.
• Ancho Espectral:El Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ) es típicamente 25 nm para Azul y 17 nm para Naranja, indicando la pureza espectral de la luz emitida.
• Corriente Inversa (Ir):Máximo de 10 µA a una Tensión Inversa (Vr) de 5V. El dispositivo no está diseñado para operar bajo polarización inversa.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en el brillo, los LEDs se clasifican en lotes (bins) según la intensidad luminosa medida. Esto permite a los diseñadores seleccionar piezas que cumplan con requisitos específicos de brillo para su aplicación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

El código de lote define un rango mínimo y máximo de intensidad luminosa. Se aplica una tolerancia de +/-15% dentro de cada lote.

Para el Chip Azul:

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

Para el Chip Naranja:

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

Al especificar o pedir, el código de lote garantiza que recibirá LEDs con brillo dentro del rango deseado. Para aplicaciones que requieren una apariencia uniforme en múltiples LEDs, se recomienda especificar un lote estrecho (por ejemplo, Lote Q o R).

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque en la hoja de datos se hace referencia a datos gráficos específicos, las relaciones típicas descritas son críticas para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones variables.

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

La relación I-V no es lineal. Tanto para el chip Azul (InGaN) como para el Naranja (AlInGaP), la tensión directa aumenta con la corriente. El chip Azul exhibe una tensión de encendido y operación más alta (~3.2V típico) en comparación con el chip Naranja (~2.0V típico). Esta diferencia debe tenerse en cuenta en configuraciones de excitación en serie o paralelo.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La intensidad luminosa es aproximadamente proporcional a la corriente directa dentro del rango de operación recomendado. Sin embargo, la eficiencia puede disminuir a corrientes muy altas debido al aumento de la generación de calor. Operar en o por debajo de la corriente continua recomendada garantiza un brillo y longevidad óptimos.

4.3 Dependencia de la Temperatura

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

• Disminuye la Intensidad Luminosa:La luz de salida cae. La reducción de potencia es más pronunciada a temperaturas ambientales o corrientes más altas.
• Disminuye la Tensión Directa:La Vf típicamente tiene un coeficiente de temperatura negativo.
• Desplazamiento de Longitud de Onda:La longitud de onda pico puede desplazarse ligeramente con la temperatura, lo que podría afectar la percepción del color en aplicaciones críticas.

Una gestión térmica adecuada en la PCB es esencial para mantener un rendimiento estable.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

Las dimensiones físicas y los detalles de construcción son vitales para el diseño de la PCB y el ensamblaje.

5.1 Dimensiones del Encapsulado y Asignación de Pines

El dispositivo se ajusta a un contorno de encapsulado SMD estándar de la industria. Las dimensiones clave incluyen el tamaño del cuerpo y el espaciado de los terminales. Todas las tolerancias dimensionales son de ±0.1 mm a menos que se especifique lo contrario. La asignación de pines está claramente definida: el Pin A1 es el ánodo para el chip Azul, y el Pin A2 es el ánodo para el chip Naranja. Los cátodos son comunes o están configurados según el diseño interno del encapsulado (consulte el diagrama del encapsulado para el punto de conexión común exacto).

5.2 Patrón de Soldadura Recomendado y Polaridad

Se proporciona un diseño recomendado de almohadillas de soldadura para garantizar la formación de una unión de soldadura fiable durante el reflujo. El diseño de la almohadilla tiene en cuenta la formación adecuada del filete de soldadura y la alineación del componente. La marca de polaridad en el dispositivo (típicamente un punto, una muesca o un borde biselado) debe alinearse con la marca correspondiente en la serigrafía de la PCB para garantizar la conexión eléctrica correcta.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

El cumplimiento de los procedimientos de soldadura recomendados es fundamental para evitar daños.

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo Infrarrojo

Para procesos de ensamblaje sin plomo, se proporciona un perfil de reflujo sugerido. Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento:150-200°C durante hasta 120 segundos para calentar gradualmente la placa y activar el fundente.
• Temperatura Pico:Máximo de 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquido:El tiempo durante el cual los terminales del componente están expuestos a temperaturas por encima del punto de fusión de la soldadura debe controlarse, con un máximo de 10 segundos a la temperatura pico. El dispositivo no debe someterse a más de dos ciclos de reflujo.

El perfil debe desarrollarse y validarse para el ensamblaje específico de la PCB, considerando el grosor de la placa, la densidad de componentes y la pasta de soldadura utilizada.

6.2 Soldadura Manual (Soldador)

Si es necesario un re-trabajo manual, utilice un soldador con control de temperatura ajustado a un máximo de 300°C. El tiempo de soldadura en el terminal no debe exceder los 3 segundos por unión. Aplique calor a la almohadilla de la PCB, no directamente al cuerpo del LED, para minimizar el estrés térmico.

6.3 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, utilice únicamente disolventes aprobados. Sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto es aceptable. Los productos químicos agresivos o no especificados pueden dañar la lente de epoxi o el encapsulado.

6.4 Almacenamiento y Manipulación

• Precauciones ESD:Los LEDs son sensibles a las descargas electrostáticas (ESD). Manipúlelos con controles ESD apropiados: use pulseras antiestáticas conectadas a tierra, alfombrillas antiestáticas y equipos correctamente conectados a tierra.
• Sensibilidad a la Humedad:El encapsulado tiene una clasificación de Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL). Si se abre la bolsa original a prueba de humedad, los componentes deben usarse dentro de una semana (MSL3). Para un almacenamiento más prolongado fuera de la bolsa original, se deben hornear a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el \"efecto palomita\" durante el reflujo.
• Condiciones de Almacenamiento:Almacene en un lugar fresco y seco. Para paquetes abiertos, el ambiente no debe exceder los 30°C y el 60% de humedad relativa.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

El producto se suministra para ensamblaje automatizado. Los detalles clave del embalaje incluyen:

• Ancho de la Cinta:8 mm.
• Tamaño del Carrete:7 pulgadas de diámetro.
• Cantidad por Carrete:3000 piezas.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):Para cantidades menores a un carrete completo, hay un mínimo de 500 piezas disponibles como remanentes.
• Estándar de Embalaje:Conforme a las especificaciones ANSI/EIA-481. Los huecos vacíos en la cinta están cubiertos con una cubierta superior protectora.

8. Consideraciones de Diseño de Aplicación

8.1 Diseño del Circuito de Excitación

Siempre excite los LEDs con una fuente de corriente constante, no de tensión constante, para garantizar una salida de luz estable y evitar la fuga térmica. Se puede usar una simple resistencia en serie para aplicaciones básicas, calculada como R = (Vsuministro - Vf) / If. Para el LED Azul a 20mA con una fuente de 5V y Vf típico de 3.2V: R = (5 - 3.2) / 0.02 = 90 Ohmios. Para el LED Naranja a 20mA con Vf típico de 2.0V: R = (5 - 2.0) / 0.02 = 150 Ohmios. Los CI controladores de LED dedicados ofrecen mejor eficiencia y control para aplicaciones con múltiples LEDs o control de brillo.

8.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja, asegurar una disipación de calor adecuada a través de las almohadillas de cobre de la PCB es una buena práctica, especialmente en entornos de alta temperatura ambiente o cuando se excita cerca de la corriente máxima. Esto ayuda a mantener la intensidad luminosa y prolonga la vida operativa.

8.3 Diseño Óptico

El amplio ángulo de visión de 130 grados hace que este LED sea adecuado para aplicaciones que requieren visibilidad en un área amplia. Para haces enfocados, pueden ser necesarias ópticas secundarias (lentes, guías de luz). La lente transparente proporciona el color verdadero del chip.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTST-S327TBKFKT ofrece ventajas específicas en su clase:

• Doble Chip vs. Dos LEDs Simples:Ahorra espacio en la PCB y coste de ensamblaje en comparación con el uso de dos LEDs monocromáticos separados.
• Tecnología del Chip:Utiliza materiales de InGaN y AlInGaP de alta eficiencia, proporcionando un buen brillo para el consumo de corriente.
• Compatibilidad de Proceso:Compatibilidad total con líneas de ensamblaje SMT estándar, incluidos perfiles de reflujo sin plomo agresivos, lo que reduce las barreras de fabricación.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

10.1 ¿Puedo excitar ambos colores simultáneamente a corriente máxima?

No. Se deben considerar los Valores Máximos Absolutos de disipación de potencia (76 mW Azul, 62.5 mW Naranja) y el diseño térmico del encapsulado. Excitar ambos chips a su corriente continua máxima (20mA Azul, 25mA Naranja) simultáneamente generaría un calor significativo. Es recomendable consultar las curvas de reducción de potencia o operar a corrientes más bajas si ambos LEDs deben estar encendidos continuamente.

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

La Longitud de Onda Pico (λp) es la longitud de onda a la que el espectro de emisión tiene su máxima intensidad. La Longitud de Onda Dominante (λd) es la longitud de onda única de luz monocromática que parecería tener el mismo color que la salida del LED para el ojo humano, calculada a partir del diagrama de cromaticidad CIE. λd suele ser más relevante para la especificación del color.

10.3 ¿Cómo interpreto el código de lote al hacer un pedido?

Especifique el código de lote deseado para cada color (por ejemplo, Azul: Lote P, Naranja: Lote Q) para asegurarse de recibir LEDs con intensidad luminosa dentro del rango correspondiente. Esto es crucial para lograr un brillo uniforme en una matriz de LEDs.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Indicador de Doble Estado para un Dispositivo Inalámbrico

Un diseñador necesita un solo componente para indicar tanto \"Conexión Bluetooth\" (azul intermitente) como \"Batería Baja\" (naranja fijo) en un dispositivo portátil compacto.

Implementación:El LTST-S327TBKFKT se coloca en la PCB principal. Un pin GPIO de un microcontrolador excita el ánodo del LED Azul (A1) a través de una resistencia limitadora de corriente de 100Ω. Otro pin GPIO excita el ánodo del LED Naranja (A2) a través de una resistencia de 150Ω. El cátodo común está conectado a tierra. El firmware del microcontrolador controla el patrón de parpadeo para el LED azul y enciende el LED naranja cuando el voltaje de la batería cae por debajo de un umbral. Esta solución utiliza un espacio mínimo en la placa, requiere solo dos pines del microcontrolador y simplifica la lista de materiales.

12. Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LEDs) son dispositivos semiconductores que emiten luz cuando una corriente eléctrica pasa a través de ellos. Este fenómeno, llamado electroluminiscencia, ocurre cuando los electrones se recombinan con huecos de electrones dentro del dispositivo, liberando energía en forma de fotones. El color específico de la luz está determinado por el intervalo de banda de energía del material semiconductor utilizado. El chip de InGaN tiene un intervalo de banda más amplio, emitiendo fotones de mayor energía percibidos como luz azul. El chip de AlInGaP tiene un intervalo de banda más estrecho, emitiendo fotones de menor energía percibidos como luz naranja/roja. Los dos chips están alojados en un solo encapsulado de epoxi con una lente transparente que no altera el color emitido.

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LEDs SMD como el LTST-S327TBKFKT está impulsado por varias tendencias continuas en la electrónica:

• Miniaturización:Demanda continua de tamaños de encapsulado más pequeños para permitir productos finales más compactos.
• Mayor Eficiencia:Los avances en la epitaxia de semiconductores y el diseño de chips producen una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio de entrada eléctrica).
• Integración de Múltiples Chips:Combinar más de dos colores (por ejemplo, RGB) o integrar circuitos de control (por ejemplo, LEDs direccionables) dentro de un solo encapsulado se está volviendo más común.
• Fiabilidad Mejorada:Las mejoras en los materiales y procesos de encapsulado conducen a una mayor vida operativa y un mejor rendimiento en condiciones ambientales adversas.
• Espectro Más Amplio:La investigación en nuevos materiales como perovskitas y puntos cuánticos tiene como objetivo ampliar el rango de colores disponibles y la calidad de reproducción cromática de los LEDs.