Hoja de Datos del LED SMD Bicolor LTST-C295TBKGKT-5A - Tamaño 2.0x1.25x0.55mm - Voltaje 2.7V/1.75V - Potencia 0.076W/0.075W - Azul/Verde

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED de montaje superficial (SMD) bicolor. El componente integra dos chips LED distintos en un único paquete ultradelgado, permitiendo la emisión de luz azul y verde desde una única huella en la PCB. Está diseñado para procesos modernos de ensamblaje electrónico, siendo compatible con equipos de colocación automática y perfiles de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) aptos para procesos sin plomo. El producto cumple con estándares ambientales como producto ecológico conforme a ROHS.

1.1 Ventajas Principales

• Diseño que Ahorra Espacio:Un perfil extra delgado de 0.55mm permite la integración en dispositivos electrónicos compactos y de bajo perfil.
• Funcionalidad Bicolor:Combina fuentes de luz azul (InGaN) y verde (AlInGaP), ofreciendo flexibilidad de diseño para indicadores de estado, retroiluminación e iluminación decorativa.
• Alta Luminosidad:Utiliza materiales semiconductores avanzados InGaN y AlInGaP para ofrecer una alta intensidad luminosa.
• Amigable para la Fabricación:Empaquetado en cinta de 8mm en carretes de 7 pulgadas, conforme a estándares EIA, ideal para líneas de ensamblaje de PCB automatizadas de alto volumen.
• Compatibilidad de Proceso:Resiste las condiciones estándar de soldadura por reflujo IR, garantizando fiabilidad en los flujos de trabajo de fabricación SMT estándar.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

La siguiente sección proporciona un desglose detallado de las características eléctricas, ópticas y térmicas del dispositivo. Todos los parámetros se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C, salvo que se indique lo contrario.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estas condiciones.

Parámetro	Chip Azul	Chip Verde	Unidad	Condición
Disipación de Potencia	76	75	mW	-
Corriente Directa de Pico	100	80	mA	Ciclo de trabajo 1/10, pulso de 0.1ms
Corriente Directa Continua	20	30	mA	Continua
Temperatura de Operación	-20°C a +80°C		-	-
Temperatura de Almacenamiento	-30°C a +100°C		-	-
Condición de Soldadura IR	260°C durante 10 segundos		-	Temperatura pico

Interpretación:El chip verde puede manejar una corriente continua DC más alta (30mA vs. 20mA), mientras que el chip azul tiene una corriente pulsada permisible más alta. El perfil de reflujo IR especificado es crítico para garantizar la integridad de la unión de soldadura sin dañar el paquete del LED.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de operación típicos que definen el rendimiento del dispositivo en condiciones de prueba estándar (IF = 5 mA).

Parámetro	Símbolo	Chip Azul (Mín/Típ/Máx)	Chip Verde (Mín/Típ/Máx)	Unidad	Condición de Prueba
Intensidad Luminosa	Iv	7.10 / - / 45.0	7.10 / - / 45.0	mcd	IF = 5 mA
Ángulo de Visión	2θ1/2	130 (Típico)		grados	-
Longitud de Onda de Pico	λP	468 (Típico)	574 (Típico)	nm	-
Longitud de Onda Dominante	λd	- / 470 / -	- / 571 / -	nm	IF = 5 mA
Ancho Espectral a Media Altura	Δλ	25 (Típico)	15 (Típico)	nm	-
Voltaje Directo	VF	- / 2.70 / 3.20	- / 1.75 / 2.35	V	IF = 5 mA
Corriente Inversa	IR	10 (Máx)	10 (Máx)	μA	VR= 5V

Análisis Clave:

• Brillo y Clasificación (Binning):La intensidad luminosa tiene un amplio rango (7.1 a 45 mcd), que se gestiona mediante un sistema de clasificación (detallado en la Sección 3). Los diseñadores deben tener en cuenta esta variación en su diseño óptico.
• Diferencia de Voltaje:El voltaje directo (V_F) es significativamente diferente entre los chips azul (~2.7V) y verde (~1.75V). Esta es una consideración crítica para el diseño del circuito, especialmente cuando se alimentan ambos colores desde una fuente de corriente común o un riel de voltaje. Normalmente se requieren resistencias limitadoras de corriente separadas para cada canal de color.
• Ángulo de Visión:Un amplio ángulo de visión de 130 grados hace que este LED sea adecuado para aplicaciones que requieren una amplia visibilidad.
• Sensibilidad a la ESD:La nota sobre precaución ESD indica que el dispositivo es sensible a las descargas electrostáticas. Los procedimientos adecuados de manejo ESD (pulseras, equipo conectado a tierra) son obligatorios durante el ensamblaje y manejo.
• Operación No Rectificadora:La nota de prueba de corriente inversa establece explícitamente que el dispositivo no está diseñado para operación inversa. Aplicar un voltaje inverso más allá de la condición de prueba puede causar una falla inmediata.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en el brillo, los LEDs se clasifican en lotes (bins) según su intensidad luminosa medida a 5 mA. Esto permite a los diseñadores seleccionar un grado de brillo adecuado para su aplicación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La estructura de clasificación es idéntica para los chips azul y verde.

Código de Lote (Bin)	Intensidad Mínima (mcd)	Intensidad Máxima (mcd)
K	7.10	11.2
L	11.2	18.0
M	18.0	28.0
N	28.0	45.0

Tolerancia:Cada lote de intensidad tiene una tolerancia de +/-15%. Por ejemplo, un LED del lote "M" podría tener una intensidad real entre 15.3 mcd y 32.2 mcd a la corriente de prueba.

Implicación de Diseño:Cuando se requiere una coincidencia precisa de brillo (por ejemplo, en matrices de múltiples LEDs o mezcla de colores), puede ser necesario especificar un código de lote más estricto o implementar calibración en el circuito de control.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien los datos gráficos específicos se hacen referencia en la hoja de datos (páginas 6-7), las tendencias de rendimiento típicas se pueden inferir de los parámetros:

• Curva I-V (Corriente-Voltaje):El voltaje directo (V_F) aumentará con la corriente directa (I_F). La relación no es lineal y es característica de un diodo. Los diferentes valores de V_F para los chips azul y verde significan que sus curvas I-V estarán desplazadas entre sí.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente:La salida de luz (Iv) generalmente aumenta con la corriente directa, pero eventualmente se saturará. Operar por encima de la corriente continua máxima absoluta reducirá la eficiencia y la vida útil.
• Dependencia de la Temperatura:La intensidad luminosa típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. El rango de temperatura de operación de -20°C a +80°C define las condiciones ambientales en las que se mantiene el rendimiento óptico especificado. El voltaje directo también tiene un coeficiente de temperatura negativo (disminuye con la temperatura).
• Distribución Espectral:Las longitudes de onda de pico (468nm azul, 574nm verde) y los anchos espectrales a media altura (25nm azul, 15nm verde) definen la pureza del color. El chip verde, con un ancho a media altura más estrecho, emite una luz verde espectralmente más pura en comparación con la emisión azul más amplia.

5. Información Mecánica y del Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete

El dispositivo presenta un paquete SMD estándar de la industria. Las dimensiones clave incluyen un tamaño de cuerpo de aproximadamente 2.0mm x 1.25mm con una altura de solo 0.55mm. Se proporcionan dibujos dimensionales detallados con tolerancias de ±0.10mm en la hoja de datos para un diseño preciso de la huella en la PCB.

5.2 Asignación de Pines y Polaridad

El LED bicolor tiene cuatro pines (1, 2, 3, 4). La asignación de pines es la siguiente:

• Chip Azul:Conectado a los pines 1 y 3.
• Chip Verde:Conectado a los pines 2 y 4.

Esta configuración típicamente implica una estructura de cátodo común o ánodo común internamente, pero la hoja de datos especifica los pares de pines para cada color. Se debe observar la polaridad al conectar al circuito de control. El paquete está marcado para la orientación (probablemente con un punto o un chaflán en el pin 1).

5.3 Diseño Recomendado de Pads de Soldadura

Se incluye un diseño sugerido de pads de soldadura para garantizar una soldadura confiable y una alineación mecánica adecuada durante el reflujo. Seguir estas recomendaciones ayuda a prevenir el efecto "tombstoning" (el componente se levanta por un extremo) y asegura buenos filetes de soldadura.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR

Se proporciona un perfil de reflujo sugerido detallado para procesos de soldadura sin plomo (Pb-free). Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento:150-200°C durante un máximo de 120 segundos para calentar gradualmente la placa y activar el fundente.
• Temperatura Pico:Máximo de 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquidus:El componente debe estar expuesto a la temperatura pico durante un máximo de 10 segundos.
• Límite:El dispositivo no debe someterse a más de dos ciclos de reflujo bajo estas condiciones.

Este perfil se basa en estándares JEDEC para garantizar la integridad del paquete. La baja masa térmica del LED requiere un ajuste cuidadoso del perfil para evitar el sobrecalentamiento.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, debe realizarse con sumo cuidado:

• Temperatura del Soldador:Máximo 300°C.
• Tiempo de Soldadura:Máximo 3 segundos por unión de soldadura.
• Límite:Solo se permite un ciclo de soldadura manual.

El calor excesivo o el contacto prolongado pueden dañar el chip LED o la lente de plástico.

6.3 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura:

• Usar solo los disolventes especificados: alcohol etílico o alcohol isopropílico.
• El tiempo de inmersión debe ser inferior a un minuto a temperatura ambiente normal.
• Evitar limpiadores químicos agresivos o no especificados, ya que pueden dañar el material del paquete LED y la lente óptica.

6.4 Condiciones de Almacenamiento

El almacenamiento adecuado es esencial para prevenir la absorción de humedad, que puede causar "popcorning" (agrietamiento del paquete) durante el reflujo.

• Paquete Sellado:Almacenar a ≤30°C y ≤90% HR. Usar dentro de un año desde la apertura de la bolsa con barrera de humedad.
• Paquete Abierto:Almacenar a ≤30°C y ≤60% HR. Usar dentro de una semana. Para almacenamiento más prolongado, colocar en un recipiente sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno.
• Re-secado (Rebaking):Los componentes almacenados fuera de su empaque original por más de una semana deben secarse a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

El dispositivo se suministra en un formato optimizado para máquinas pick-and-place automáticas:

• Ancho de la Cinta: 8mm.
• Tamaño del Carrete:7 pulgadas de diámetro.
• Cantidad por Carrete:4000 piezas.
• Cantidad Mínima de Pedido:500 piezas para cantidades restantes.
• Estándar de Empaquetado:Cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481. Los huecos vacíos se sellan con cinta de cubierta.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Indicadores de Estado:La capacidad bicolor permite múltiples señales de estado (por ejemplo, encendido=verde, espera=azul, fallo=alternante).
• Retroiluminación:Para pantallas LCD pequeñas, teclados o indicadores de panel donde el espacio es limitado.
• Iluminación Decorativa:En electrónica de consumo, juguetes o electrodomésticos donde se desean efectos de iluminación de colores.
• Iluminación Interior Automotriz:Para iluminación interior no crítica, dado el rango de temperatura de operación.
• Dispositivos IoT y Wearables:El perfil delgado y el bajo consumo de energía lo hacen adecuado para electrónica portátil y compacta.

8.2 Consideraciones Críticas de Diseño

• Limitación de Corriente:SIEMPRE use resistencias limitadoras de corriente externas en serie con cada chip LED. Calcule los valores de las resistencias en función del voltaje de alimentación, la corriente directa deseada (sin exceder la clasificación DC) y la V_F típica para cada color. No conectar directamente a una fuente de voltaje.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegure un área de cobre en la PCB o alivio térmico adecuado, especialmente si opera cerca de la corriente máxima o en altas temperaturas ambientales, para evitar sobrecalentamiento y degradación prematura del brillo.
• Protección ESD:Implemente diodos de protección ESD en las líneas de la PCB conectadas a los pines del LED si el entorno de ensamblaje o el escenario de uso final presenta un riesgo de ESD.
• Diseño Óptico:Tenga en cuenta el amplio ángulo de visión y la posible variación de brillo (clasificación) en el diseño de guías de luz, difusores o lentes.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con LEDs de un solo color o paquetes bicolores más antiguos, este dispositivo ofrece ventajas distintivas:

• vs. Dos LEDs Discretos:Ahorra un espacio significativo en la PCB (una huella vs. dos), reduce el tiempo de colocación y simplifica la lista de materiales (BOM).
• vs. LEDs Bicolores Más Gruesos:La altura de 0.55mm permite su uso en dispositivos ultradelgados como smartphones modernos, tabletas y portátiles delgados donde la altura (z) es una restricción crítica.
• vs. LEDs No Compatibles con Reflujo:La compatibilidad directa con los procesos de reflujo SMT estándar elimina la necesidad de pasos secundarios de soldadura manual, mejorando el rendimiento de fabricación y la fiabilidad.
• Tecnología del Chip:El uso de InGaN para azul y AlInGaP para verde representa materiales semiconductores avanzados conocidos por su alta eficiencia y brillo en comparación con tecnologías más antiguas.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

10.1 ¿Puedo alimentar simultáneamente los LEDs azul y verde a su corriente continua máxima?

No. Los Valores Máximos Absolutos especifican límites de disipación de potencia por chip (76mW para azul, 75mW para verde). Alimentar ambos simultáneamente a su corriente DC máxima (20mA para azul, 30mA para verde) y la V_F típica resultaría en niveles de potencia de aproximadamente 54mW y 52.5mW respectivamente, que están dentro de los límites. Sin embargo, se debe considerar el calor total generado en el pequeño paquete. Para una operación confiable a largo plazo, es recomendable alimentarlos a corrientes inferiores a la máxima, especialmente si ambos están encendidos continuamente.

10.2 ¿Por qué los voltajes directos son tan diferentes?

El voltaje directo es una propiedad fundamental de la banda prohibida (bandgap) del material semiconductor. La luz azul, con su mayor energía de fotón (longitud de onda más corta), requiere un semiconductor con una banda prohibida más ancha (InGaN), que inherentemente tiene un voltaje directo más alto. La luz verde (AlInGaP) tiene una energía de fotón ligeramente menor, correspondiendo a una banda prohibida más baja y, por lo tanto, un voltaje directo más bajo. Esta es una característica física, no un defecto.

10.3 ¿Cómo interpreto el código de lote (bin code) al realizar un pedido?

El código de lote (por ejemplo, "K", "L", "M", "N") define el brillo mínimo garantizado del LED. Si su diseño requiere un brillo mínimo de 18 mcd, debe especificar el código de lote "M" o superior ("N"). Si el brillo no es crítico, un código de lote más bajo ("K" o "L") puede ser más rentable. Consulte con el proveedor los códigos de lote disponibles.

10.4 ¿Es adecuado este LED para uso en exteriores?

El rango de temperatura de operación (-20°C a +80°C) cubre muchas condiciones exteriores. Sin embargo, la hoja de datos no especifica una clasificación de Protección contra Ingestión (IP) contra polvo y agua. Para uso en exteriores, el LED necesitaría estar adecuadamente encapsulado o alojado dentro de un conjunto sellado para protegerlo de la exposición ambiental directa, la humedad y la radiación UV, que pueden degradar la lente de plástico con el tiempo.

11. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un nodo sensor IoT compacto con un LED indicador bicolor. El dispositivo es alimentado por un regulador de 3.3V y utiliza un microcontrolador con pines GPIO capaces de suministrar 20mA.

Implementación:

1. Diseño del Circuito:Se utilizan dos pines GPIO. Cada pin se conecta a una resistencia limitadora de corriente, luego a un color del LED (Pin1-3 para azul, Pin2-4 para verde). La conexión común (por ejemplo, los cátodos) se conecta a tierra.
2. Cálculo de la Resistencia (Ejemplo para 10mA):
   • Azul: R_Azul= (3.3V - 2.7V) / 0.01A = 60Ω. Usar una resistencia estándar de 62Ω o 68Ω.
   • Verde: R_Verde= (3.3V - 1.75V) / 0.01A = 155Ω. Usar una resistencia estándar de 150Ω.
   Esto asegura que ambos colores tengan un brillo percibido similar a la misma corriente, aunque los valores finales pueden necesitar ajustes según la V_F real y la intensidad deseada.
3. Diseño de la PCB:La huella sigue el diseño recomendado de pads de soldadura. Se utilizan pequeñas conexiones de alivio térmico en los pads para facilitar la soldadura mientras proporcionan cierta conducción térmica al plano de tierra de la PCB para la disipación de calor.
4. Software:El firmware del microcontrolador puede controlar los LEDs para varios estados: Verde fijo (operativo), Azul intermitente (transmisión de datos), Alternante (error), etc.

Este caso destaca la importancia de los cálculos separados de limitación de corriente y la utilidad de un solo componente para múltiples estados de retroalimentación visual.

12. Principio de Funcionamiento

La emisión de luz en los LEDs se basa en la electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo que excede la banda prohibida del material, los electrones y huecos se inyectan a través de la unión. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía en forma de fotones (luz). El color (longitud de onda) de la luz emitida está directamente determinado por la banda prohibida del material semiconductor. El chip InGaN tiene una banda prohibida más ancha, emitiendo fotones azules de mayor energía, mientras que el chip AlInGaP tiene una banda prohibida más estrecha, emitiendo fotones verdes de menor energía. Los dos chips están alojados en un solo paquete con una lente transparente que altera mínimamente la luz emitida, proporcionando una solución compacta de fuente de luz dual.

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LEDs como este es parte de tendencias más amplias en optoelectrónica:

• Miniaturización:Reducción continua del tamaño del paquete (huella y altura) para permitir productos finales cada vez más pequeños y delgados.
• Mayor Integración:Más allá de los bicolores hacia paquetes RGB (Rojo, Verde, Azul) e incluso paquetes con controladores integrados o ICs de control ("LEDs inteligentes").
• Mayor Eficiencia:Mejoras continuas en la eficiencia cuántica interna (IQE) y técnicas de extracción de luz producen LEDs más brillantes con corrientes de control más bajas, reduciendo el consumo total de energía del sistema.
• Fiabilidad Mejorada:Avances en materiales de empaquetado (epoxis, siliconas) y diseño de chips mejoran la longevidad y la resistencia al estrés térmico y factores ambientales.
• Gama de Colores Expandida:Desarrollo de nuevos materiales semiconductores y fósforos para producir colores más puros y saturados, así como temperaturas de color blanco precisas, para aplicaciones avanzadas de pantallas e iluminación.

Dispositivos como el descrito aquí representan una solución madura y rentable para necesidades estándar de iluminación indicadora y funcional, beneficiándose de estos avances continuos de la industria.