Hoja de Datos del LED SMD Bicolor LTST-C235KGKRKT - Montaje Inverso - Verde/Rojo - 20mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas de un LED de montaje superficial (SMD) bicolor con montaje inverso. El componente integra dos chips semiconductores AlInGaP distintos en un solo encapsulado, emitiendo luz verde y roja. Está diseñado para procesos de montaje automatizado y cumple con los estándares ambientales RoHS.

La aplicación principal de este LED es en retroiluminación, indicadores de estado e iluminación decorativa donde el espacio es limitado y se requiere una indicación de dos colores desde la huella de un solo componente. Su configuración de montaje inverso permite la emisión de luz a través de la PCB, posibilitando soluciones de diseño innovadoras y que ahorran espacio.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

El dispositivo no debe operarse más allá de estos límites para evitar daños permanentes.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW por color (Verde/Rojo). Define la potencia máxima que el LED puede disipar como calor.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):80 mA (pulsada, ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Para picos de corriente breves.
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA DC. La corriente de operación estándar para un rendimiento confiable a largo plazo.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Exceder este valor puede causar ruptura de la unión.
• Temperatura de Operación (T_opr):-30°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente para operación normal.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +85°C.
• Temperatura de Soldadura:Resiste 260°C durante 10 segundos, compatible con procesos de reflujo sin plomo (Pb-free).

2.2 Características Electro-Ópticas @ T_a=25°C, I_F=20mA

Estos parámetros definen el rendimiento en condiciones típicas de operación.

• Intensidad Luminosa (I_V):
  • Verde: Típica 35.0 mcd (Mín. 18.0 mcd)
  • Rojo: Típica 45.0 mcd (Mín. 18.0 mcd)
  • Medida usando un sensor filtrado según la curva de respuesta fotópica del ojo CIE.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130 grados (típico para ambos colores). Este ángulo amplio proporciona un patrón de emisión ancho adecuado para iluminación de área.
• Longitud de Onda de Pico (λ_P):
  • Verde: 574 nm (típico)
  • Rojo: 639 nm (típico)
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):
  • Verde: 571 nm (típico)
  • Rojo: 631 nm (típico)
  • Es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, derivada del diagrama de cromaticidad CIE.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):
  • Verde: 15 nm (típico)
  • Rojo: 20 nm (típico)
• Voltaje Directo (V_F):
  • Típico: 2.0 V para ambos colores.
  • Máximo: 2.4 V para ambos colores.
  • Un V_Fbajo contribuye a una mayor eficiencia.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10 µA a V_R=5V.

Precaución ESD:El LED es sensible a descargas electrostáticas (ESD). Es obligatorio un manejo adecuado con pulseras antiestáticas conectadas a tierra, tapetes antiestáticos y equipo para prevenir fallas latentes o catastróficas.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Los LEDs se clasifican (binned) según parámetros ópticos clave para garantizar consistencia dentro de un lote de producción.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los códigos se definen por valores mínimos y máximos de intensidad luminosa a 20mA. La tolerancia dentro de cada código es +/-15%.

• Código M:18.0 – 28.0 mcd
• Código N:28.0 – 45.0 mcd
• Código P:45.0 – 71.0 mcd
• Código Q:71.0 – 112.0 mcd

Esto se aplica por separado a los chips Verde y Rojo.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante (solo verde en esta hoja de datos)

Para el emisor verde, los códigos garantizan consistencia de color. La tolerancia es +/-1 nm.

• Código C:567.5 – 570.5 nm
• Código D:570.5 – 573.5 nm
• Código E:573.5 – 576.5 nm

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque se hace referencia a gráficos específicos en la hoja de datos (ej., Fig.1, Fig.6), sus implicaciones son críticas para el diseño.

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa:La salida de luz es aproximadamente lineal con la corriente hasta la corriente continua máxima nominal. Conducir por encima de I_Faumenta la salida pero reduce la eficiencia y la vida útil debido al calor.
• Voltaje Directo vs. Corriente Directa:Muestra la relación exponencial estándar del diodo. El V_Ftípico de 2.0V a 20mA es un parámetro clave para el diseño del controlador (ej., cálculo de la resistencia limitadora de corriente).
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Para LEDs AlInGaP, la salida de luz típicamente disminuye al aumentar la temperatura. Esta reducción de capacidad debe considerarse para aplicaciones que operan a altas temperaturas ambiente.
• Distribución Espectral:Los gráficos muestran los picos de emisión estrechos característicos de la tecnología AlInGaP, centrados alrededor de 574nm (verde) y 639nm (rojo). El ancho de banda de 15-20nm indica buena pureza de color.
• Patrón del Ángulo de Visión:El ángulo de visión de 130 grados con una distribución casi Lambertiana asegura un brillo uniforme en un área amplia cuando se ve fuera del eje.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Encapsulado y Asignación de Pines

El LED cumple con el contorno de encapsulado SMD estándar de la industria (estándar EIA). Las tolerancias dimensionales clave son ±0.10mm.

• Asignación de Pines:
  • Pines 1 & 2: Ánodo/Cátodo para el chipVerde chip.
  • Pines 3 & 4: Ánodo/Cátodo para el chipRojo chip.
• Lente:Transparente. Esto proporciona el mayor ángulo de visión posible y no tiñe la luz emitida.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Soldadura

Se proporciona un diagrama del patrón de pistas para asegurar la formación adecuada de la unión de soldadura, una conexión eléctrica confiable y estabilidad mecánica durante el reflujo. Adherirse a este patrón previene el efecto "tombstoning" y asegura la alineación correcta.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de reflujo por infrarrojos (IR) sugerido, compatible con los estándares JEDEC para montaje sin plomo.

• Precalentamiento:150-200°C hasta 120 segundos para aumentar la temperatura lentamente y activar el fundente.
• Temperatura de Pico:Máximo 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquido:El perfil asegura que la pasta de soldadura esté fundida durante la duración correcta para formar uniones confiables sin daño térmico al encapsulado del LED. El componente puede soportar 260°C durante 10 segundos.

Nota:El perfil óptimo depende del diseño específico de la PCB, la pasta de soldadura y el horno. Se recomienda caracterización a nivel de placa.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesario, la soldadura manual es posible con límites estrictos:

• Temperatura del Soldador:Máx. 300°C.
• Tiempo de Contacto:Máx. 3 segundos por unión.
• Intentos:Una sola vez. El calentamiento repetido puede dañar el encapsulado o los alambres de unión (wire bonds).

6.3 Limpieza

Solo deben usarse limpiadores especificados:

• Recomendado:Alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente.
• Tiempo de Inmersión:Menos de un minuto.
• Evitar:Solventes químicos no especificados que puedan dañar la lente de epoxi o el encapsulado.

6.4 Almacenamiento y Manipulación

• Bolsa Sellada (con desecante):Almacenar a ≤30°C y ≤90% HR. Usar dentro de un año tras abrir la bolsa.
• Después de Abrir la Bolsa:Almacenar a ≤30°C y ≤60% HR. Para mejores resultados, completar el reflujo IR dentro de una semana.
• Almacenamiento Extendido (Abierto):Almacenar en un contenedor sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno.
• Secado (Baking):Si se almacena fuera de la bolsa original por más de una semana, secar a 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para eliminar humedad y prevenir el efecto "popcorning" durante el reflujo.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

El dispositivo se suministra para montaje automatizado pick-and-place.

• Ancho de la Cinta Portadora:8 mm.
• Diámetro del Carrete:7 pulgadas.
• Cantidad por Carrete:3000 piezas.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):500 piezas para cantidades restantes.
• Sellado de Cavidades:Una cinta de cubierta superior sella las cavidades vacías.
• Componentes Faltantes:Se permiten un máximo de dos componentes faltantes consecutivos, según estándares de la industria (ANSI/EIA 481-1-A-1994).

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Electrónica de Consumo:Indicadores de doble estado en routers, cargadores o equipos de audio (ej., verde para encendido/listo, rojo para carga/error).
• Iluminación Interior Automotriz:Iluminación de acento o indicadores de baja potencia, aprovechando el amplio ángulo de visión.
• Paneles de Control Industrial:Indicadores de estado de máquina multi-estado.
• Dispositivos Portátiles:Dispositivos con espacio limitado que requieren retroalimentación de dos colores.
• Aplicaciones de Montaje Inverso:Paneles de retroiluminación o logotipos donde el LED se monta en el lado opuesto de la PCB, con la luz guiada a través de un orificio o material translúcido.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Conducción de Corriente:Siempre use un controlador de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente en serie con cada chip LED. Calcule el valor de la resistencia usando R = (V_fuente- V_F) / I_F.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegúrese de que la PCB proporcione un alivio térmico adecuado, especialmente si se conduce a la corriente máxima o cerca de ella, para mantener la vida útil del LED y la estabilidad del color.
• Protección ESD:Incorpore diodos de protección ESD en las líneas de señal conectadas a los ánodos del LED si están expuestas a interfaces de usuario.
• Mezcla de Colores:Al controlar la corriente de cada chip de forma independiente, se pueden crear colores intermedios (ej., amarillo, naranja) mediante mezcla aditiva de colores.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Este dispositivo ofrece ventajas específicas en su nicho:

• vs. LEDs de un Solo Color:Reduce el número de componentes, la huella en la PCB y el costo de montaje al proporcionar dos colores en un solo encapsulado.
• vs. LEDs RGB:Ofrece una solución más simple y a menudo más rentable cuando solo se requieren verde y rojo, sin la complejidad de un chip azul y fósforo o tres controladores separados.
• Capacidad de Montaje Inverso:Un diferenciador clave que permite diseños ópticos únicos no posibles con LEDs emisores superiores estándar.
• Tecnología AlInGaP:Proporciona alta eficiencia y excelente pureza de color (espectro estrecho) para verde y rojo, en comparación con tecnologías más antiguas.
• Amplio Ángulo de Visión (130°):Ofrece mejor visibilidad fuera del eje que LEDs con ángulos de visión más estrechos, ideal para indicadores de panel.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P1: ¿Puedo conducir los chips verde y rojo simultáneamente a 30mA cada uno?

R1: No. La disipación de potencia absoluta máxima es de 75 mWpor chip. A 30mA y un V_Ftípico de 2.0V, la potencia por chip es de 60 mW (P=IV). Conducir ambos simultáneamente a corriente completa resulta en una disipación total de 120 mW, lo que puede exceder la capacidad del encapsulado para disipar calor, especialmente a altas temperaturas ambiente. Se recomienda reducir la capacidad (derating) u operación pulsada para uso simultáneo de dos colores.

P2: ¿Cuál es la diferencia entre longitud de onda de pico y longitud de onda dominante?

R2: La longitud de onda de pico (λ_P) es la longitud de onda física en la que la salida de potencia espectral es más alta. La longitud de onda dominante (λ_d) es un valor calculado a partir del gráfico de color CIE que representa el colorpercibidoúnico de la luz. Para LEDs monocromáticos como estos, son muy cercanas, pero λ_des más relevante para la especificación del color.

P3: ¿Cómo interpreto los códigos de clasificación al hacer un pedido?

R3: Especifique los códigos de clasificación requeridos para intensidad luminosa (ej., Código N) y longitud de onda dominante (ej., Código D para verde) para asegurar que reciba LEDs con brillo y color consistentes. Si no se especifica, puede recibir cualquier código dentro del rango del producto.

P4: ¿Se requiere un disipador de calor?

R4: Para operación continua a la corriente continua máxima (30mA) en un entorno de alta temperatura ambiente, la gestión térmica a través de la PCB (áreas de cobre, vías térmicas) es importante. Normalmente no se requiere un disipador de calor separado para este dispositivo SMD de baja potencia si la PCB está diseñada apropiadamente.

11. Caso de Estudio de Implementación

Escenario:Diseñar un nodo sensor IoT compacto con un indicador de estado múltiple.

Desafío:Espacio limitado en la PCB, necesidad de estados claros de "Encendido/Red/Error".

Solución:Usar el LED bicolor.

Implementación:

• Solo Verde (20mA): Dispositivo encendido y operando normalmente.
• Solo Rojo (20mA): Condición de error (ej., falla del sensor).
• Verde y Rojo Simultáneamente (ej., 10mA cada uno para mantenerse dentro de los límites térmicos): Actividad de red/patrón de parpadeo.

Este único componente proporciona tres estados visuales distintos, ahorrando espacio y simplificando la lista de materiales en comparación con usar dos LEDs separados.

12. Introducción al Principio Tecnológico

Este LED utiliza material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para ambos chips emisores de luz. AlInGaP es un semiconductor de banda prohibida directa donde la recombinación electrón-hueco libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica de la luz (color) está determinada por la energía de la banda prohibida del material, que se diseña controlando con precisión las proporciones de Aluminio, Indio, Galio y Fósforo durante el crecimiento del cristal. El chip verde tiene una banda prohibida más ancha (~2.16 eV para 574nm) que el chip rojo (~1.94 eV para 639nm). Los chips están unidos por alambres (wire-bonded) dentro de un encapsulado de epoxi reflectante con una lente transparente que da forma a la salida de luz. El diseño de montaje inverso significa que la superficie emisora de luz principal del chip está orientada hacia la PCB, requiriendo una vía o apertura en la placa para que la luz escape.

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LEDs SMD como este sigue varias tendencias de la industria:

• Miniaturización e Integración:Combinar múltiples funciones (dos colores) en un solo encapsulado ahorra espacio en la placa, un impulsor constante en la electrónica.
• Mayor Eficiencia:Mejoras continuas en el crecimiento epitaxial de AlInGaP y el diseño de chips conducen a una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio eléctrico).
• Robustez para la Automatización:Los encapsulados están diseñados para soportar temperaturas de reflujo más altas (para soldadura sin plomo) y los esfuerzos mecánicos del manejo en cinta y carrete y la colocación.
• Gama de Colores Expandida:Aunque este LED usa verde y rojo discretos, existe una tendencia hacia encapsulados multi-chip (RGB, RGBW) y LEDs avanzados convertidos por fósforo para lograr una gama más amplia de colores y mayores índices de reproducción cromática para aplicaciones de iluminación.
• Mejor Rendimiento Térmico:Nuevos materiales y diseños de encapsulado gestionan mejor el calor, permitiendo corrientes de conducción más altas y mayor salida de luz desde una huella pequeña.