Hoja de Datos del LED SMD LTST-B32JEGBK-AT - RGB Color Completo - Altura 0.65mm - Corriente Directa 25mA/20mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-B32JEGBK-AT es un LED de montaje superficial (SMD) compacto y de color completo, diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren indicación de color vibrante o retroiluminación en un espacio mínimo. Este dispositivo integra tres chips semiconductores distintos en un solo encapsulado: un chip de AlInGaP para emisión roja y dos chips de InGaN para emisión verde y azul. Esta combinación permite generar un amplio espectro de colores mediante el control individual o combinado de las tres fuentes de luz primarias. Su característica definitoria es un perfil excepcionalmente bajo de 0.65 mm, lo que lo hace adecuado para aplicaciones donde el espacio vertical está severamente restringido, como en electrónica de consumo ultradelgada, dispositivos portátiles o paneles de control sofisticados.

El LED se suministra en cinta de 8 mm y carretes de 7 pulgadas de diámetro, cumpliendo con los estándares EIA, lo que garantiza compatibilidad con equipos de montaje automático pick-and-place de alta velocidad, comúnmente utilizados en fabricación en volumen. Además, está calificado para procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) sin plomo, alineándose con las regulaciones ambientales y prácticas de fabricación contemporáneas.

1.1 Características

• Cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).
• Perfil de encapsulado extrafino con una altura de solo 0.65 mm.
• Utiliza tecnología de alta eficiencia AlInGaP para la luz roja e InGaN para la luz verde y azul, resultando en una alta intensidad luminosa.
• Encapsulado en cinta de 8 mm en carretes de 7 pulgadas para manejo automatizado.
• Contorno de encapsulado estándar conforme a EIA.
• Diseñado para compatibilidad con niveles de excitación de circuitos integrados (IC).
• Adecuado para su uso con equipos de colocación automática.
• Resiste perfiles estándar de soldadura por reflujo infrarrojo.

1.2 Aplicaciones

• Indicadores de estado y potencia en equipos de telecomunicaciones, dispositivos de automatización de oficinas, electrodomésticos y sistemas de control industrial.
• Retroiluminación para teclados, botoneras y botones de control.
• Iluminación para micro pantallas y luminarias simbólicas.
• Iluminación de señalización de propósito general donde se requiere capacidad multicolor.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

El rendimiento del LTST-B32JEGBK-AT está definido por un conjunto integral de parámetros eléctricos, ópticos y térmicos. Comprender estas especificaciones es crucial para un diseño de circuito confiable y para lograr el rendimiento visual deseado.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los niveles de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se garantiza la operación en o bajo estos límites.

• Disipación de Potencia (Pd):Rojo: 62.5 mW, Verde/Azul: 76 mW. Este parámetro, combinado con la resistencia térmica, determina la potencia máxima permitida para evitar el sobrecalentamiento.
• Corriente Directa de Pico (I_F(PEAK)):Rojo: 60 mA, Verde/Azul: 100 mA. Esta es la corriente pulsada máxima permitida, típicamente especificada con un ciclo de trabajo bajo (1/10) y un ancho de pulso corto (0.1 ms), útil para multiplexación o pulsos breves de alta luminosidad.
• Corriente Directa Continua (I_F):Rojo: 25 mA, Verde/Azul: 20 mA. Esta es la corriente continua máxima recomendada para una operación confiable a largo plazo.
• Resistencia a Descarga Electroestática (ESD):Rojo: 2000V (HBM), Verde/Azul: 1000V (HBM). Los chips verdes y azules de InGaN son generalmente más sensibles a la ESD que el chip rojo de AlInGaP, lo que requiere precauciones de manejo más estrictas.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:-40°C a +85°C (operación), -40°C a +90°C (almacenamiento). Esto define las condiciones ambientales que el dispositivo puede soportar.
• Condición de Soldadura Infrarroja:Resiste una temperatura máxima de 260°C durante 10 segundos, que es una condición estándar para procesos de reflujo sin plomo.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos y garantizados medidos bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C, I_F=5mA a menos que se indique lo contrario).

• Intensidad Luminosa (I_V):Medida en milicandelas (mcd). Los valores mínimos son: Rojo: 26.0 mcd, Verde: 122.0 mcd, Azul: 22.0 mcd. El chip verde exhibe una salida significativamente mayor debido a la alta eficiencia del material InGaN en esta longitud de onda y a la sensibilidad máxima del ojo humano en la región verde.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):Típicamente 120 grados. Este amplio ángulo de visión indica un patrón de emisión Lambertiano o casi Lambertiano, proporcionando brillo uniforme sobre un área amplia.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_P):Valores típicos: Rojo: 632 nm, Verde: 518 nm, Azul: 468 nm. Esta es la longitud de onda en la que la distribución espectral de potencia es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):La longitud de onda única percibida por el ojo humano que define el color. Los rangos especificados son: Rojo: 616-628 nm, Verde: 519-537 nm, Azul: 464-479 nm.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):Valores típicos: Rojo: 12 nm, Verde: 27 nm, Azul: 20 nm. Esto indica la pureza espectral; un valor más pequeño significa una luz más monocromática. La luz roja de AlInGaP tiende a tener un espectro más estrecho que la verde/azul de InGaN.
• Tensión Directa (V_F):A 5mA: Rojo: 1.50-2.15V, Verde: 2.00-3.20V, Azul: 2.00-3.20V. La V_Fmás baja del chip rojo es característica de la tecnología AlInGaP en comparación con InGaN.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10 μA a V_R=5V. Los LED no están diseñados para operación en polarización inversa; este parámetro es solo para fines de prueba de calidad.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y la coincidencia de brillo en la producción, los LED se clasifican en bins según parámetros ópticos clave.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa (Brillo)

Cada color se clasifica en varios rangos (ej., A, B, C...). La intensidad luminosa se mide a una corriente de excitación estándar de 5mA. Por ejemplo, el bin 'A' para Rojo cubre 26.0-31.0 mcd, mientras que el bin 'E' cubre 54.0-65.0 mcd. El verde y el azul tienen sus propias tablas de clasificación. Se aplica una tolerancia de +/-10% dentro de cada bin. Los diseñadores deben especificar el código de bin requerido para garantizar la uniformidad de brillo entre múltiples unidades en un ensamblaje.

3.2 Clasificación por Tono (Longitud de Onda Dominante)

Esta clasificación garantiza la consistencia del color. Los LED se clasifican según su longitud de onda dominante. Por ejemplo, el Rojo se clasifica de 616-628 nm en pasos de 1 nm (bins 1-4). El Verde se clasifica de 519-537 nm (bins 1-6), y el Azul de 464-479 nm (bins 1-5). Cada bin tiene una tolerancia de +/-1 nm. Especificar un bin de tono es crítico para aplicaciones donde se requiere una coincidencia de color precisa, como en pantallas multi-LED o indicadores de estado donde todos los LED rojos deben parecer idénticos.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien se hace referencia a gráficos específicos en la hoja de datos (Fig.1, Fig.5), sus implicaciones son estándar.

• Curva I-V:La tensión directa (V_F) aumenta con la corriente (I_F) de manera no lineal y exponencial, típica de un diodo. La curva será diferente para cada color de chip debido a los diferentes materiales semiconductores y bandgaps.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente:La salida de luz es generalmente proporcional a la corriente directa en el rango de operación normal, pero la eficiencia puede disminuir a corrientes muy altas debido a efectos térmicos y droop.
• Distribución Espectral:Se garantiza que el espectro de salida del chip rojo tenga un solo pico. Los gráficos mostrarían la potencia radiante relativa frente a la longitud de onda, ilustrando la longitud de onda de pico (λ_P) y el ancho medio espectral (Δλ).
• Patrón de Ángulo de Visión:Un diagrama polar (Fig.5) ilustra la distribución angular de la intensidad de la luz, confirmando el ángulo de visión de 120 grados donde la intensidad cae a la mitad de su valor en el eje.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado y Asignación de Pines

El dispositivo sigue una huella SMD estándar. La asignación de pines está claramente definida: el Pin 2 es el cátodo para el chip Rojo, el Pin 3 para el chip Verde y el Pin 4 para el chip Azul. El ánodo común es probablemente el Pin 1 (implícito por la configuración estándar de LED RGB). Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.1 mm. La altura ultradelgada de 0.65 mm es una característica mecánica clave.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Montaje en PCB

Se proporciona un diseño de patrón de soldadura (land pattern) para garantizar una soldadura adecuada y estabilidad mecánica. Adherirse a esta huella recomendada es esencial para lograr uniones de soldadura confiables, prevenir el efecto "tombstoning" y asegurar la alineación correcta durante el proceso de reflujo.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Condiciones de Soldadura por Reflujo IR (Proceso Libre de Plomo)

Se recomienda un perfil de reflujo detallado. Los parámetros clave incluyen una etapa de precalentamiento, un tiempo definido por encima del líquido y una temperatura máxima que no exceda los 260°C durante un máximo de 10 segundos. El dispositivo está clasificado para soportar este perfil un máximo de dos veces. Para re-trabajo manual con soldador de hierro, la temperatura de la punta no debe exceder los 300°C, y el tiempo de contacto debe limitarse a 3 segundos por unión, una sola vez.

6.2 Almacenamiento y Manipulación

• Precauciones contra ESD:Es obligatorio el uso de pulseras antiestáticas, tapetes antiestáticos y equipos correctamente conectados a tierra, especialmente para los chips verdes y azules sensibles a la ESD.
• Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL):El dispositivo tiene una clasificación MSL 3. Cuando se abre la bolsa original con barrera de humedad, los componentes deben someterse a soldadura por reflujo dentro de una semana cuando se almacenan en condiciones ≤ 30°C/60% HR. Para un almacenamiento más prolongado fuera de la bolsa original, se requiere un horneado a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para evitar el efecto "popcorning" durante el reflujo.
• Limpieza:Si es necesaria una limpieza posterior a la soldadura, solo deben usarse solventes a base de alcohol como alcohol isopropílico o etílico. La inmersión debe ser a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Productos químicos no especificados pueden dañar el encapsulado o la lente del LED.

7. Información de Embalaje y Pedido

Los LED se suministran en cinta portadora embutida, de 8 mm de ancho, enrollada en carretes estándar de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete contiene 4,000 piezas. La cinta tiene una cinta de cubierta para proteger los componentes. Los carretes suelen empaquetarse tres por caja interior. El embalaje cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481. El número de parte LTST-B32JEGBK-AT identifica de manera única esta variante específica de color completo con lente transparente.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Cada canal de color (Rojo, Verde, Azul) debe ser excitado de forma independiente. Una resistencia limitadora de corriente en serie es esencial para cada pin de ánodo para establecer la corriente directa deseada y proteger el LED. El valor de la resistencia se calcula usando la Ley de Ohm: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Dado que V_Fdifiere por color, típicamente se necesitarán tres valores de resistencia diferentes, incluso si se excitan desde la misma tensión de alimentación y a la misma corriente. Para un control preciso de corriente o para multiplexar muchos LED, se recomiendan circuitos integrados excitadores de LED dedicados o fuentes de corriente constante.

8.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja, un diseño térmico adecuado en la PCB es importante para la longevidad y para mantener una salida óptica estable. Asegure un área de cobre adecuada conectada al pad térmico (si existe) o a los pads de soldadura del LED para que actúe como disipador de calor, especialmente cuando se opera cerca de los límites máximos o en altas temperaturas ambientales.

8.3 Diseño Óptico

La lente transparente proporciona un patrón de luz amplio y difuso. Para aplicaciones que requieren luz enfocada o patrones de haz específicos, se deben diseñar ópticas secundarias (como guías de luz, lentes o difusores) considerando el ángulo de visión de 120 grados del LED y la separación espacial de los tres chips de color dentro del encapsulado, lo que puede afectar la mezcla de colores a distancias cortas.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El principal factor diferenciador del LTST-B32JEGBK-AT es su combinación de una gama de colores RGB completa dentro de una altura de encapsulado extrafina de 0.65 mm. En comparación con tecnologías más antiguas que usan LED de un solo color discretos o encapsulados RGB más grandes, este dispositivo permite diseños de productos más elegantes. El uso de AlInGaP para el rojo ofrece mayor eficiencia y mejor estabilidad térmica en comparación con algunas otras tecnologías de LED rojos. Su compatibilidad con el montaje automatizado y los procesos de reflujo estándar reduce la complejidad y el costo de fabricación en comparación con dispositivos que requieren soldadura manual o manejo especial.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Por qué la corriente continua máxima es diferente para el rojo (25mA) frente al verde/azul (20mA)?

Esta diferencia proviene de las propiedades intrínsecas del material y el diseño del chip. El chip rojo de AlInGaP puede manejar típicamente densidades de corriente ligeramente más altas dentro de las mismas restricciones térmicas del encapsulado en comparación con los chips verdes y azules de InGaN, lo que conduce a una corriente continua nominal más alta.

10.2 ¿Puedo alimentar los tres colores con una sola resistencia en el ánodo común?

No. Debido a las tensiones directas (V_F) significativamente diferentes de los chips rojo, verde y azul, conectarlos en paralelo con una sola resistencia limitadora de corriente resultaría en corrientes severamente desbalanceadas. El color con la V_Fmás baja (rojo) consumiría la mayor parte de la corriente, posiblemente excediendo su clasificación, mientras que los otros podrían estar tenues o no encenderse en absoluto. Cada canal de color debe tener su propio mecanismo limitador de corriente independiente.

10.3 ¿Qué significa "Código de Bin" y por qué es importante especificarlo?

Debido a las variaciones de fabricación, los LED no son idénticos. Se clasifican (binean) después de la producción en función de la intensidad luminosa y la longitud de onda dominante medidas. Especificar un código de bin al realizar un pedido garantiza que reciba LED con brillo y color casi idénticos. Esto es crítico para aplicaciones que utilizan múltiples LED donde se requiere uniformidad visual (por ejemplo, un panel de retroiluminación o una pantalla multi-segmento). Usar LED de diferentes bins puede resultar en diferencias notables de brillo o color.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un Indicador de Estado Multicolor para un Router de Red

Un diseñador necesita tres LED de estado (Alimentación, Internet, Wi-Fi) pero solo tiene espacio para una huella de LED en la PCB. Se selecciona el LTST-B32JEGBK-AT. El microcontrolador excita cada color de forma independiente: Rojo para "Alimentación Apagada/Error", Verde para "Operación Normal", Azul para "Wi-Fi Activo", y combinaciones como Cian (Verde+Azul) para otros estados. La altura de 0.65 mm cabe dentro de la carcasa delgada del router. El diseñador especifica un bin de tono ajustado (ej., Verde Bin 2: 522-525 nm) y un bin de intensidad de rango medio para garantizar un color y brillo consistentes en todas las unidades fabricadas. Se utiliza el perfil de reflujo recomendado en el montaje, y el dispositivo pasa todas las pruebas de confiabilidad.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

La emisión de luz en los LED se basa en la electroluminiscencia en materiales semiconductores. Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan. Esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). El color (longitud de onda) de la luz emitida está determinado por la energía del bandgap del material semiconductor. El AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) tiene un bandgap correspondiente a la luz roja y ámbar-naranja. El InGaN (Nitruro de Indio y Galio) tiene un bandgap más amplio y ajustable capaz de emitir luz desde el ultravioleta hasta los espectros azul y verde. Al integrar chips de estos diferentes materiales en un solo encapsulado, se logra la capacidad de color completo.

13. Tendencias de Desarrollo

La tendencia en los LED SMD para indicadores y retroiluminación continúa hacia una mayor eficiencia (más salida de luz por vatio), tamaños de encapsulado más pequeños y perfiles más bajos para permitir productos finales más delgados. También existe un impulso hacia una mejor reproducción cromática y consistencia. Además, la integración de electrónica de control (como excitadores o circuitos de modulación por ancho de pulso) dentro del propio encapsulado del LED es un desarrollo en curso para simplificar el diseño del sistema. El uso de materiales avanzados y tecnologías de encapsulado a escala de chip (CSP) probablemente impulsará aún más los límites de la miniaturización y el rendimiento.