Hoja de Datos Técnicos del LED SMD Bicolor LTST-S327KGJRKT - Dimensiones del Paquete - Verde/Rojo - 30mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas de una lámpara LED bicolor de montaje superficial (SMD). El componente está diseñado en un paquete miniatura adecuado para procesos de ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB), lo que lo hace ideal para aplicaciones donde el espacio es limitado. Su función principal es servir como indicador visual o fuente de luz de fondo.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

El LED ofrece varias ventajas clave para la fabricación moderna de electrónica. Cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas). El paquete presenta un diseño de visión lateral con terminales estañados, mejorando la soldabilidad y la fiabilidad. Utiliza tecnología semiconductor AlInGaP ultrabrillante para una salida de luz eficiente. El componente se suministra en cinta estándar de 8 mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, facilitando el ensamblaje automatizado de alta velocidad. Es totalmente compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), alineándose con líneas de ensamblaje modernas sin plomo (Pb-free). El dispositivo también está diseñado para ser directamente compatible con niveles lógicos de circuitos integrados (IC).

Las aplicaciones objetivo son amplias, cubriendo equipos de telecomunicaciones, dispositivos de automatización de oficinas, electrodomésticos y sistemas de control industrial. Los usos específicos incluyen retroiluminación de teclados, indicación de estado, integración en micro-pantallas e iluminación general de señales o símbolos.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Esta sección detalla los límites absolutos y las características operativas del dispositivo. Todos los parámetros se definen a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C, a menos que se indique lo contrario.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores representan límites de estrés que no deben excederse bajo ninguna condición, ya que hacerlo puede causar daños permanentes al dispositivo. No se implica la operación fuera de estos límites.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW máximo para ambos chips, verde y rojo. Esta es la potencia total (voltaje directo * corriente directa) que puede disiparse de forma segura como calor.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):80 mA máximo, permitido solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Esto permite destellos breves de alta intensidad.
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA máximo de corriente continua. Esta es la corriente de operación estándar para la cual se especifican la mayoría de las características ópticas.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V máximo. Aplicar un voltaje inverso mayor que este puede romper la unión semiconductor del LED.
• Rango de Temperatura de Operación:-30°C a +85°C. Se garantiza que el dispositivo funcione dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +85°C. El dispositivo puede almacenarse sin degradación dentro de estos límites.
• Condición de Soldadura por Infrarrojos:Resiste una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos durante la soldadura por reflujo.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos en condiciones de prueba estándar (I_F= 20mA, Ta=25°C).

• Intensidad Luminosa (I_V):Varía desde un mínimo de 18.0 mcd hasta un máximo de 112.0 mcd para ambos colores. El valor típico cae dentro de este rango y está sujeto a clasificación (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados (típico). Este amplio ángulo de visión indica un patrón de emisión difuso, no enfocado, adecuado para iluminación de área amplia.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_P):574 nm (típico) para verde, 639 nm (típico) para rojo. Esta es la longitud de onda en la que la salida espectral es más fuerte.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):571 nm (típico) para verde, 631 nm (típico) para rojo. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que define el color.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):15 nm (típico) para verde, 20 nm (típico) para rojo. Este parámetro define la pureza del color; un valor más pequeño indica una luz más monocromática.
• Voltaje Directo (V_F):2.0 V (típico), con un máximo de 2.4 V a 20mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED durante la operación.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA máximo a un voltaje inverso de 5V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar un rendimiento consistente en la producción, los LED se clasifican en lotes (bins) según parámetros ópticos clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes con características estrechamente controladas.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa (I_V)

Tanto el chip verde como el rojo se clasifican de manera idéntica por intensidad luminosa a 20mA. Los lotes se definen de la siguiente manera, con una tolerancia de ±15% dentro de cada lote:

• Código de Lote M:18.0 mcd (Mín) a 28.0 mcd (Máx)
• Código de Lote N:28.0 mcd a 45.0 mcd
• Código de Lote P:45.0 mcd a 71.0 mcd
• Código de Lote Q:71.0 mcd a 112.0 mcd

3.2 Clasificación por Tono (Longitud de Onda Dominante) para Verde

El chip verde se clasifica además por su longitud de onda dominante para controlar la consistencia del color. La tolerancia para cada lote es de ±1 nm.

• Código de Lote C:567.5 nm a 570.5 nm
• Código de Lote D:570.5 nm a 573.5 nm
• Código de Lote E:573.5 nm a 576.5 nm

Nota: La hoja de datos no especifica la clasificación por tono para el chip rojo en el contenido proporcionado.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien las curvas gráficas específicas no se detallan en el extracto de texto, las hojas de datos típicas de LED incluyen varios gráficos clave para el análisis de diseño. Basándose en la práctica estándar, las siguientes curvas serían esenciales:

4.1 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V)

Esta curva muestra la relación no lineal entre la corriente que fluye a través del LED y el voltaje a través de él. Es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente (por ejemplo, resistencia en serie o controlador de corriente constante). La curva mostrará un voltaje umbral (alrededor de 1.8-2.0V para estos LED AlInGaP) después del cual la corriente aumenta rápidamente con un pequeño aumento en el voltaje.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

Este gráfico ilustra cómo aumenta la salida de luz con la corriente de accionamiento. Generalmente es lineal en un rango, pero se saturará a corrientes más altas debido a efectos térmicos y caída de eficiencia. Operar en o por debajo de la corriente operativa recomendada de 20mA garantiza una eficiencia y longevidad óptimas.

4.3 Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente

La salida de luz del LED disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esta curva es vital para aplicaciones que operan en un amplio rango de temperaturas, ya que permite a los diseñadores reducir la brillo esperado o implementar gestión térmica si es necesario.

4.4 Distribución Espectral

Estos gráficos mostrarían la potencia radiante relativa emitida a través del espectro visible para ambos chips, verde y rojo, centrados alrededor de sus longitudes de onda pico de 574nm y 639nm, respectivamente, con los anchos medios especificados.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete e Identificación de Polaridad

El LED está alojado en un paquete SMD estándar. La lente es transparente. La asignación de pines es crítica para el funcionamiento correcto: El Pin A1 es el ánodo para el chip verde, y el Pin A2 es el ánodo para el chip rojo. Los cátodos probablemente son comunes, pero el esquema debe verificarse en el diagrama del paquete. Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.1mm, a menos que se indique lo contrario.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de PCB y Orientación de Soldadura

La hoja de datos incluye un patrón de pistas recomendado (footprint) para los pads de PCB para garantizar la formación confiable de la unión de soldadura durante el reflujo. También indica la orientación correcta del componente en la cinta en relación con la PCB para el ensamblaje automatizado.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo para Proceso sin Plomo

Se proporciona un perfil de reflujo infrarrojo sugerido. Si bien las tasas de rampa específicas no se detallan en el texto, los parámetros clave son la temperatura máxima (260°C máx.) y el tiempo por encima del líquido (probablemente adaptado a la pasta de soldadura sin plomo). El perfil debe incluir una etapa de precalentamiento (por ejemplo, 150-200°C) para activar el fundente y minimizar el choque térmico, seguido de una rampa controlada a la temperatura máxima y una fase de enfriamiento controlado.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, debe realizarse con un soldador controlado por temperatura configurado a un máximo de 300°C. El tiempo de soldadura por terminal no debe exceder los 3 segundos, y esto debe hacerse solo una vez para evitar daños térmicos al paquete de plástico y al dado semiconductor.

6.3 Limpieza

Si se requiere limpieza después de la soldadura, solo deben usarse disolventes especificados. Sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto es aceptable. Productos químicos no especificados pueden dañar el material del paquete o la lente.

6.4 Almacenamiento y Manipulación

Descarga Electroestática (ESD):El dispositivo es sensible a la ESD. Deben seguirse los procedimientos de manipulación adecuados, incluido el uso de pulseras conectadas a tierra, tapetes antiestáticos y empaques y equipos seguros contra ESD.

Sensibilidad a la Humedad:El paquete tiene una clasificación MSL3 (Nivel de Sensibilidad a la Humedad 3). Esto significa que una vez abierta la bolsa original con barrera de humedad, los componentes deben someterse a soldadura por reflujo dentro de las 168 horas (una semana) cuando se almacenan en condiciones ≤ 30°C / 60% HR. Para un almacenamiento más prolongado después de abrir, los componentes deben hornearse a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes del ensamblaje para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" durante el reflujo.

7. Información de Empaque y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora de 8 mm de ancho. La cinta se enrolla en carretes estándar de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete contiene 3000 piezas. Para cantidades menores a un carrete completo, se aplica una cantidad mínima de empaque de 500 piezas para las partes restantes. El empaque cumple con los estándares ANSI/EIA-481.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El método de accionamiento más común es una simple resistencia en serie. El valor de la resistencia (R_s) se calcula usando la Ley de Ohm: R_s= (V_suministro- V_F) / I_F. Usar el V_Fmáximo (2.4V) garantiza suficiente corriente incluso con variaciones de componentes. Por ejemplo, con una fuente de 5V y un objetivo I_Fde 20mA: R_s= (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ohmios. Una resistencia estándar de 130Ω o 150Ω sería adecuada. Para un control de corriente preciso o multiplexar muchos LED, se recomienda un controlador de corriente constante.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre use un dispositivo limitador de corriente (resistencia o controlador). Conectar el LED directamente a una fuente de voltaje causará un flujo de corriente excesivo y una falla inmediata.
• Gestión Térmica:Si bien la disipación de potencia es baja, el diseño de la PCB aún debe considerar la disipación de calor, especialmente si se agrupan múltiples LED o se operan en altas temperaturas ambiente. Un área de cobre adecuada alrededor de las almohadillas térmicas (si las hay) o vías a capas internas puede ayudar.
• Selección de Lotes (Binning):Para aplicaciones que requieren brillo o color uniforme, especifique los códigos de lote apropiados (por ejemplo, Lote Q para el brillo más alto, Lote D para un tono verde específico).
• Protección contra Voltaje Inverso:Si existe la posibilidad de que se aplique un voltaje inverso (por ejemplo, en configuraciones espalda con espalda o con cargas inductivas), considere agregar un diodo de protección en paralelo con el LED.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La diferenciación principal de este LED bicolor radica en su combinación de dos fuentes de luz distintas (AlInGaP verde y rojo) en un solo paquete SMD compacto. En comparación con el uso de dos LED monocromáticos separados, esto ahorra espacio en la PCB, reduce el número de componentes y simplifica el ensamblaje. El uso de tecnología AlInGaP para ambos colores ofrece mayor eficiencia y mejor estabilidad térmica en comparación con tecnologías más antiguas como GaP estándar. El amplio ángulo de visión de 130 grados es una característica clave para aplicaciones que requieren amplia visibilidad, a diferencia de los LED de ángulo estrecho utilizados para haces enfocados.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo accionar este LED a 30mA continuamente?

R: Sí, 30mA es la corriente directa continua máxima nominal. Sin embargo, para una longevidad óptima y teniendo en cuenta las condiciones térmicas reales, se recomienda diseñar para la corriente operativa típica de 20mA.

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

R: La longitud de onda pico (λ_P) es el punto físico de mayor intensidad en el espectro emitido. La longitud de onda dominante (λ_d) es un valor calculado basado en la percepción del color humano (cromaticidad CIE) que representa el "color" que vemos. A menudo están cerca pero no son idénticas.

P: ¿Por qué existe un sistema de clasificación (binning)?

R: Las variaciones de fabricación causan ligeras diferencias en el rendimiento. El binning clasifica los LED en grupos con características similares (brillo, color), permitiendo a los fabricantes ofrecer productos consistentes y a los diseñadores seleccionar piezas que cumplan con sus necesidades específicas de uniformidad.

P: ¿Qué tan crítica es la especificación de reflujo de 260°C durante 10 segundos?

R: Muy crítica. Exceder esta combinación tiempo-temperatura puede sobrecargar los alambres de unión internos, degradar la lente de epoxi o dañar el chip semiconductor, lo que lleva a una falla inmediata o a una vida útil reducida.

11. Ejemplo Práctico de Caso de Uso

Escenario: Indicador de Estado de Dos Estados en un Router de Red

Un diseñador necesita un solo indicador para mostrar dos estados: "Sistema Encendido/Activo" (Verde) y "Error de Red" (Rojo). Usar el LTST-S327KGJRKT simplifica el diseño. Un pin GPIO del microcontrolador puede conectarse al ánodo verde (A1), otro al ánodo rojo (A2), con ambos cátodos conectados a tierra. El microcontrolador puede encender independientemente el chip verde o rojo. Se puede colocar una sola resistencia limitadora de corriente en el cátodo común si ambos LED nunca están encendidos simultáneamente, o se pueden usar resistencias separadas en cada ánodo para un control independiente. El amplio ángulo de visión garantiza que el indicador sea visible desde varios ángulos alrededor del dispositivo.

12. Introducción al Principio de Operación

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones del material tipo n se recombinan con los huecos del material tipo p en la región activa. Esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por el intervalo de banda de energía del material semiconductor utilizado. Este dispositivo utiliza Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para ambos chips, rojo y verde, que es un sistema de material conocido por su alta eficiencia en el espectro de amarillo a rojo, con ajustes específicos de dopaje y estructura para lograr la emisión verde.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en los LED indicadores SMD es hacia una mayor eficiencia (más salida de luz por unidad de potencia eléctrica), tamaños de paquete más pequeños y una fiabilidad mejorada. También hay un movimiento hacia tolerancias de clasificación más estrictas para satisfacer las demandas de aplicaciones que requieren alta consistencia de color y brillo, como pantallas a todo color e iluminación automotriz. La integración de múltiples colores o incluso chips RGB en un solo paquete sigue siendo una tendencia significativa para aplicaciones de múltiples indicadores con espacio limitado. Además, la compatibilidad con estándares de temperatura y fiabilidad automotriz e industrial cada vez más estrictos es un factor clave para el desarrollo de productos.