Hoja de Datos del LED SMD Bicolor LTST-C195TGKRKT - Tamaño 2.0x1.25x0.55mm - Verde 3.5V / Rojo 2.4V - 76mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-C195TGKRKT es un LED de montaje superficial (SMD) bicolor diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren un tamaño compacto y un rendimiento fiable. Este componente integra dos chips semiconductores distintos en un solo encapsulado: un chip de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) para la emisión verde y un chip de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para la emisión roja. Su objetivo principal de diseño es proporcionar una solución de alta luminosidad para indicación de color en un factor de forma excepcionalmente delgado, haciéndolo adecuado para diseños con espacio limitado, como electrónica de consumo ultradelgada, dispositivos portátiles e indicadores de panel avanzados.

La ventaja principal de este LED radica en su capacidad bicolor desde un encapsulado estándar EIA, eliminando la necesidad de dos componentes separados. Es un producto verde conforme a RoHS, asegurando respeto al medio ambiente. El encapsulado se suministra en cinta de 8mm montada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, totalmente compatible con equipos automáticos de pick-and-place de alta velocidad utilizados en fabricación en volumen. Además, está diseñado para soportar procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), facilitando su integración en líneas de ensamblaje automatizadas de PCB.

2. Interpretación Profunda de los Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los niveles de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. Para un funcionamiento fiable, las condiciones no deben exceder estos valores. Los límites se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Disipación de Potencia (Pd):76 mW para el chip Verde, 75 mW para el chip Rojo. Este parámetro indica la potencia máxima que el LED puede disipar en forma de calor sin degradarse.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100 mA para el Verde, 80 mA para el Rojo. Esta es la corriente pulsada máxima permitida, típicamente especificada con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1ms, utilizada para destellos breves de alta intensidad.
• Corriente Directa Continua (I_F):20 mA para el Verde, 30 mA para el Rojo. Esta es la corriente de operación continua recomendada para un funcionamiento estándar de luminosidad.
• Rangos de Temperatura:Operación desde -20°C hasta +80°C; Almacenamiento desde -30°C hasta +100°C.
• Condición de Reflujo IR:Soporta una temperatura pico de 260°C durante 10 segundos, que es una condición estándar para procesos de soldadura sin plomo (Pb-free).

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a Ta=25°C e I_F=20mA, salvo que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (I_V):El chip Verde tiene un mínimo de 112 mcd y un máximo de 450 mcd. El chip Rojo tiene un mínimo de 112 mcd y un máximo de 280 mcd. No se especifica un valor típico, lo que indica que el rendimiento se gestiona a través del sistema de clasificación por bins.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):Un ángulo de visión típicamente amplio de 130 grados para ambos colores, definido como el ángulo fuera del eje donde la intensidad cae a la mitad de su valor en el eje.
• Longitud de Onda de Pico (λ_P):Típicamente 525 nm (Verde) y 639 nm (Rojo). Esta es la longitud de onda en el punto más alto del espectro de emisión.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Típicamente 525 nm (Verde) y 631 nm (Rojo). Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, derivada del diagrama de cromaticidad CIE, y es crucial para la definición del color.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):Típicamente 35 nm (Verde) y 20 nm (Rojo). Esto indica la pureza espectral; un ancho medio más estrecho significa un color más saturado y puro.
• Tensión Directa (V_F):Típicamente 3.30V (máx. 3.50V) para el Verde y 2.00V (máx. 2.40V) para el Rojo a 20mA. Este es un parámetro crítico para el diseño del circuito de excitación y la selección de la fuente de alimentación.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10 µA para ambos a una tensión inversa (V_R) de 5V. La hoja de datos establece explícitamente que el dispositivo no está diseñado para operación inversa; esta prueba es solo para caracterizar la fuga.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto utiliza un sistema de clasificación (binning) para categorizar los LEDs en función de parámetros ópticos clave, asegurando consistencia dentro de un lote. La tolerancia para cada bin de intensidad es de ±15%, y para los bins de longitud de onda dominante es de ±1 nm.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Color Verde (@20mA):

Código de Bin R: 112.0 – 180.0 mcd

Código de Bin S: 180.0 – 280.0 mcd

Código de Bin T: 280.0 – 450.0 mcd

Color Rojo (@20mA):

Código de Bin R: 112.0 – 180.0 mcd

Código de Bin S: 180.0 – 280.0 mcd

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante (solo Verde)

Código de Bin AP: 520.0 – 525.0 nm

Código de Bin AQ: 525.0 – 530.0 nm

Código de Bin AR: 530.0 – 535.0 nm

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque en la hoja de datos se hace referencia a curvas gráficas específicas (p.ej., Fig.1 para distribución espectral, Fig.6 para ángulo de visión), sus interpretaciones típicas son cruciales para el diseño.

• Curva IV:La relación entre la tensión directa (V_F) y la corriente directa (I_F) es no lineal. Para ambos chips, V_Faumentará con I_Fy disminuirá con el aumento de la temperatura de unión. Se recomienda encarecidamente un driver de corriente constante frente a una fuente de tensión constante para garantizar una salida luminosa estable.
• Características de Temperatura:La intensidad luminosa típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. El rango de temperatura de operación de -20°C a +80°C define las condiciones ambientales en las que se garantiza el rendimiento especificado. Los diseñadores deben considerar la gestión térmica en el PCB para evitar un aumento excesivo de temperatura a corrientes altas o en espacios cerrados.
• Distribución Espectral:El chip Verde (InGaN) tiene un ancho medio espectral más amplio (35nm) en comparación con el chip Rojo (AlInGaP) (20nm). Esto influye en la mezcla de colores si se usa con otros LEDs y afecta a la saturación de color percibida.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo se ajusta a un contorno de encapsulado estándar EIA. Las dimensiones clave incluyen un tamaño de cuerpo de aproximadamente 2.0mm x 1.25mm, con una altura de perfil críticamente baja de 0.55mm (típico). Todas las tolerancias dimensionales son de ±0.10mm salvo que se especifique lo contrario. El encapsulado cuenta con una lente transparente al agua, óptima para lograr el amplio ángulo de visión especificado y que no colorea la luz emitida.

5.2 Asignación de Pines y Polaridad

El LED tiene cuatro terminales. El chip Verde está conectado entre los pines 1 y 3. El chip Rojo está conectado entre los pines 2 y 4. Esta configuración permite el control independiente de cada color. La designación de cátodo/ánodo para cada chip debe verificarse en el diagrama de disposición de pads de soldadura recomendado para asegurar la orientación correcta durante el diseño y ensamblaje del PCB.

5.3 Dimensiones Sugeridas para los Pads de Soldadura

La hoja de datos proporciona un patrón de soldadura (huella) recomendado para el diseño del PCB. Adherirse a estas dimensiones es esencial para lograr uniones de soldadura fiables, una alineación adecuada y una disipación de calor efectiva durante el proceso de reflujo. El diseño del pad también ayuda a prevenir el efecto "tombstoning" (el componente se levanta por un extremo) durante la soldadura.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de reflujo IR sugerido para procesos sin plomo. Los parámetros clave incluyen:

- Precalentamiento:150°C a 200°C.

- Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos para calentar gradualmente la placa y los componentes, activando el fundente y minimizando el choque térmico.

- Temperatura Pico:Máximo 260°C.

- Tiempo por Encima del Líquidus:El componente debe estar expuesto a la temperatura pico durante un máximo de 10 segundos, y este ciclo de reflujo no debe realizarse más de dos veces.

El perfil se basa en estándares JEDEC para garantizar fiabilidad. Sin embargo, la hoja de datos señala correctamente que el perfil óptimo depende del diseño específico de la placa, los componentes, la pasta de soldar y el horno, por lo que se recomienda una caracterización.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, utilice un soldador con una temperatura que no exceda los 300°C, y limite el tiempo de contacto a un máximo de 3 segundos por unión. Esto debe hacerse solo una vez para evitar daños térmicos en el chip LED y el encapsulado de plástico.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

Los LEDs son dispositivos sensibles a la humedad (MSD).

- Paquete Sellado:Almacenar a ≤ 30°C y ≤ 90% HR. Usar dentro de un año a partir de la fecha en que se abra la bolsa antihumedad.

- Paquete Abierto:Almacenar a ≤ 30°C y ≤ 60% HR. Se recomienda completar el reflujo IR dentro de una semana tras la apertura. Para un almacenamiento más prolongado fuera de la bolsa original, utilice un contenedor sellado con desecante o un desecador de nitrógeno. Los componentes almacenados durante más de una semana deben ser "baked" (secados) 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

Utilice solo agentes de limpieza especificados. Productos químicos no especificados pueden dañar el encapsulado de plástico. Si se requiere limpieza post-soldadura, sumerja el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. No utilice limpieza ultrasónica a menos que se verifique su compatibilidad, ya que puede causar estrés mecánico.

7. Embalaje e Información de Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

El dispositivo se suministra en cinta portadora con relieve con una cinta protectora superior, enrollada en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. La cantidad estándar por carrete es de 4000 piezas. Hay disponible una cantidad mínima de embalaje de 500 piezas para cantidades restantes. El embalaje cumple con las especificaciones ANSI/EIA 481-1-A-1994. Se permite un máximo de dos componentes faltantes consecutivos (bolsillos vacíos) por carrete.

7.2 Interpretación del Número de Parte

El número de parte LTST-C195TGKRKT sigue el sistema de codificación interno del fabricante, que típicamente codifica información sobre la serie, tamaño, color, códigos de bin y embalaje. En este caso, "TG" y "KR" probablemente indican las combinaciones de color/clasificación (bin) verde y rojo, respectivamente.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Indicadores de Estado:La capacidad bicolor permite múltiples señales de estado (p.ej., Verde=OK/Encendido, Rojo=Fallo/Alerta, Ambos=En espera/Advertencia) desde un solo punto de componente.
• Retroiluminación para Teclados e Iconos:Su perfil delgado es ideal para retroiluminar botones o símbolos finos en electrónica de consumo, electrodomésticos e interiores automotrices.
• Indicadores de Montaje en Panel:Para paneles de control industrial, equipos de red e instrumentación donde el espacio es limitado y se necesita una clara diferenciación de color.
• Dispositivos Portátiles y Vestibles:Relojes inteligentes, monitores de actividad física y monitores médicos se benefician de la baja altura y el indicador de doble función.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Utilice siempre una resistencia limitadora de corriente en serie o un driver de corriente constante para cada canal de color. Calcule el valor de la resistencia en función de la tensión de alimentación (V_CC), la V_Ftípica del LED a la corriente deseada, y la I_Fdeseada (p.ej., 20mA). Ejemplo para el Verde: R = (V_CC - 3.3V) / 0.020A.
• Protección contra ESD:Los LEDs son sensibles a las descargas electrostáticas (ESD). Implemente medidas de protección ESD en el PCB (p.ej., diodos TVS) cerca de las conexiones del LED si la longitud de la traza es significativa o el entorno es propenso a ESD. Manipule siempre los componentes con las precauciones ESD adecuadas (pulseras, estaciones de trabajo conectadas a tierra).
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegure un área de cobre adecuada alrededor de los pads térmicos (si los hay) o de las patillas para conducir el calor, especialmente si opera a altas temperaturas ambientales o cerca de la corriente máxima.
• Diseño Óptico:La lente transparente al agua y el ángulo de visión de 130 grados proporcionan una luz amplia y difusa. Para luz dirigida, pueden ser necesarias lentes externas o guías de luz.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La diferenciación principal del LTST-C195TGKRKT radica en su combinación de características:

1. Perfil Ultradelgado (0.55mm):Más delgado que muchos LEDs bicolores estándar, permitiendo diseños en productos cada vez más finos.

2. Tecnología del Chip:Utiliza InGaN de alta eficiencia para el verde y AlInGaP para el rojo, ofreciendo buena luminosidad y rendimiento de color.

3. Integración de Doble Chip:Combina dos colores en una huella de encapsulado estándar de la industria, ahorrando espacio en el PCB y coste de ensamblaje en comparación con el uso de dos LEDs separados.

4. Compatibilidad de Fabricación:La compatibilidad total con procesos de cinta y carrete, colocación automática y reflujo IR sin plomo lo hace ideal para producción automatizada de alto volumen.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Puedo excitar simultáneamente los LEDs Verde y Rojo a su corriente continua máxima?

R: Los Límites Absolutos Máximos especifican la disipación de potencia por chip (76mW Verde, 75mW Rojo). La operación simultánea a 20mA (Verde) y 30mA (Rojo) resulta en consumos de potencia aproximados de 66mW (3.3V*0.02A) y 60mW (2.0V*0.03A) respectivamente, que están dentro de los límites. Sin embargo, debe considerarse el calor total generado en el pequeño encapsulado, y puede ser necesario aplicar un factor de reducción (derating) a altas temperaturas ambientales.

P2: ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda de Pico y Longitud de Onda Dominante?

R: La Longitud de Onda de Pico (λ_P) es la longitud de onda física en el punto de mayor intensidad del espectro emitido. La Longitud de Onda Dominante (λ_d) es un valor calculado basado en la percepción del color humano (diagrama CIE) que representa el "color" que vemos. Para LEDs monocromáticos, suelen estar cerca, pero para espectros más amplios (como el chip Verde aquí), pueden diferir ligeramente. λ_des más relevante para la especificación del color.

P3: ¿Por qué se realiza la prueba de Corriente Inversa a 5V si el dispositivo no es para operación inversa?

R: La prueba de I_R a V_R=5V es una prueba de calidad y fuga para la unión semiconductora. Verifica la integridad del chip. Aplicar una tensión inversa en un circuito real no es recomendable y puede dañar rápidamente el LED, ya que no está diseñado para bloquear una tensión inversa significativa.

P4: ¿Cómo selecciono el código de bin apropiado para mi aplicación?

R: Para aplicaciones que requieren una luminosidad consistente entre múltiples unidades (p.ej., indicadores de estado en un panel), especifique un bin de intensidad más estrecho (p.ej., Bin S o T). Para aplicaciones críticas en color (p.ej., mezcla de colores), especifique el bin de longitud de onda dominante (AP, AQ, AR para el Verde). Consulte con el proveedor durante la compra para asegurar que el lote entregado cumple con sus requisitos de clasificación.

11. Caso de Uso Práctico

Escenario: Diseño de un Indicador de Doble Estado para un Módulo Sensor IoT

Un módulo sensor IoT compacto necesita indicar alimentación (Verde) y actividad de transmisión de datos (Rojo) usando un solo LED debido a limitaciones de espacio. Se selecciona el LTST-C195TGKRKT.

1. Diseño del PCB:Se utiliza la huella de pads de soldadura recomendada. Los pines 1&3 (Verde) se conectan a un pin GPIO configurado como salida en alto para "ON" a través de una resistencia de 100Ω (para una alimentación de 3.3V: (3.3V-3.3V)/0.02A ≈ 0Ω, por lo que una resistencia pequeña limita la corriente de irrupción). Los pines 2&4 (Rojo) se conectan a otro pin GPIO a través de una resistencia de 68Ω (para alimentación de 3.3V: (3.3V-2.0V)/0.02A = 65Ω).

2. Firmware:El LED Verde se enciende continuamente cuando la alimentación es correcta. El LED Rojo parpadea brevemente durante los paquetes de transmisión de datos.

3. Resultado:El módulo proporciona una indicación clara de doble estado desde un solo punto de 2.0x1.25mm, consumiendo un espacio y altura mínimos en la placa, y se ensambla utilizando procesos SMT estándar.

12. Introducción al 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 una tensión directa, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor utilizado en la región activa.

- ElLED Verdeutiliza un semiconductor compuesto deInGaN(Nitruro de Galio e Indio). Ajustar la proporción de Indio a Galio permite sintonizar la banda prohibida para producir luz verde (~525 nm).

- ElLED Rojoutiliza un semiconductor compuesto deAlInGaP(Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio). Este sistema de materiales es eficiente para producir luz roja, naranja y ámbar. Aquí, está sintonizado para emisión roja (~631-639 nm).

Ambos chips están alojados en un solo encapsulado de plástico con una lente de epoxi transparente al agua que protege los chips, proporciona estabilidad mecánica y da forma al patrón de salida de luz.

13. Tendencias de Desarrollo

El mercado de LEDs SMD como el LTST-C195TGKRKT continúa evolucionando impulsado por varias tendencias clave:

1. Miniaturización:La demanda de componentes más delgados y pequeños persiste, impulsando alturas de encapsulado por debajo de 0.5mm y huellas aún más pequeñas.

2. Mayor Integración:Más allá del bicolor, las tendencias incluyen integrar RGB (tres chips) o RGBW (tres chips + blanco) en encapsulados únicos, e incluso incorporar circuitos integrados drivers dentro del encapsulado LED ("LEDs inteligentes").

3. Mayor Eficiencia y Luminancia:Las mejoras continuas en el crecimiento epitaxial y el diseño de chips producen una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio eléctrico), permitiendo un menor consumo de energía o mayor brillo a la misma corriente.

4. Fiabilidad y Rendimiento Térmico Mejorados:Los avances en materiales de encapsulado (compuestos de moldeo, frames de conexión) mejoran la resistencia a la humedad, alta temperatura y ciclos térmicos, extendiendo la vida operativa, especialmente en aplicaciones automotrices e industriales.

5. Consistencia de Color y Clasificación Avanzada:Tolerancias de clasificación más estrictas para flujo luminoso, coordenadas de cromaticidad (x, y en el diagrama CIE) y tensión directa se están convirtiendo en requisitos estándar para aplicaciones como retroiluminación de pantallas e iluminación arquitectónica, impulsando pruebas de producción y clasificación más sofisticadas.