Hoja de Datos del LED SMD a Color Completo LTST-C19HE1WT-5A - Dimensiones 3.2x1.6x0.35mm - Voltaje 1.6-3.2V - Potencia 0.08W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-C19HE1WT-5A es un LED de montaje superficial (SMD) a color completo, diseñado para aplicaciones electrónicas modernas que requieren un tamaño compacto e indicación multicolor. Este dispositivo integra chips LED rojo, verde y azul (RGB) dentro de un único encapsulado ultradelgado, permitiendo la creación de un amplio espectro de colores mediante el control individual o combinado de los tres canales. Su objetivo principal de diseño es proporcionar una solución de iluminación versátil para entornos de ensamblaje automatizado con espacio limitado.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

La ventaja clave de este componente es su combinación de una huella miniatura con capacidad de color completo. La altura del encapsulado es excepcionalmente baja, de 0.35 mm, lo que lo hace adecuado para aplicaciones donde el espacio vertical es limitado, como en pantallas ultradelgadas o módulos de retroiluminación para teclados y paneles táctiles. El dispositivo cumple con las directivas RoHS, garantizando que cumple con los estándares ambientales internacionales. Se suministra en cinta de 8 mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, compatible con el equipo estándar de pick-and-place automatizado utilizado en la fabricación de electrónica de alto volumen. Los mercados objetivo principales incluyen equipos de telecomunicaciones (por ejemplo, teléfonos móviles), dispositivos de automatización de oficinas (por ejemplo, ordenadores portátiles), sistemas de red, electrodomésticos y señalización interior. Sus características de accionamiento compatibles con circuitos integrados y su idoneidad para procesos de soldadura por reflujo infrarrojo mejoran aún más su integración en las líneas de ensamblaje modernas de placas de circuito impreso (PCB).

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis objetivo de las características eléctricas, ópticas y térmicas especificadas en la hoja de datos.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Comprender los límites absolutos máximos es fundamental para garantizar la fiabilidad del dispositivo y prevenir fallos prematuros. Los límites se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. La disipación de potencia difiere ligeramente entre colores: 80 mW para los chips azul y verde, y 75 mW para el chip rojo. Esto indica una posible variación en las características térmicas o en la eficiencia de los diferentes materiales semiconductores. La corriente directa de pico, permitida bajo un ciclo de trabajo de 1/10 con un ancho de pulso de 0.1 ms, es de 100 mA para azul/verde y 80 mA para rojo. La corriente directa continua en DC nominal es de 20 mA para azul/verde y 30 mA para rojo. El dispositivo está clasificado para operar entre -20°C y +80°C, con un rango de temperatura de almacenamiento más amplio de -30°C a +100°C. Una especificación clave de soldadura es la condición de reflujo infrarrojo, que no debe exceder los 260°C durante más de 10 segundos, un estándar para procesos de ensamblaje sin plomo (Pb-free).

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

La condición de prueba típica para los parámetros ópticos y eléctricos clave es a Ta=25°C con una corriente directa (IF) de 5 mA. La intensidad luminosa (Iv) varía significativamente según el color, lo cual es esperado debido a las diferentes eficiencias de las tecnologías semiconductoras subyacentes (AlInGaP para rojo, InGaN para verde y azul). Para el LED azul, la intensidad luminosa mínima es de 11.2 mcd, con un máximo de 45.0 mcd. El LED verde muestra un rango de salida mucho más alto, desde un mínimo de 28.0 mcd hasta un máximo de 280.0 mcd. El LED rojo oscila entre 11.2 mcd y 71.0 mcd. El ángulo de visión (2θ1/2) es amplio, de 130 grados, típico de un encapsulado con lente difusa, proporcionando una distribución de luz amplia y uniforme. Las longitudes de onda de emisión pico (λP) son 468 nm (azul), 530 nm (verde) y 632 nm (rojo). Las longitudes de onda dominantes correspondientes (λd) son 470 nm, 528 nm y 624 nm. Los valores de ancho medio espectral (Δλ) son 26 nm (azul), 35 nm (verde) y 17 nm (rojo), lo que indica la pureza espectral, siendo el rojo el más estrecho. El voltaje directo (VF) a 5 mA oscila entre 2.50 V y 3.20 V para azul/verde y entre 1.60 V y 2.30 V para rojo. La corriente inversa máxima (IR) a VR=5 V es de 10 μA para todos los colores.

3. Explicación del Sistema de Bineo

El producto utiliza un sistema de bineo para categorizar las unidades en función de su intensidad luminosa a la corriente de prueba estándar de 5 mA. Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs con niveles de brillo consistentes para su aplicación.

3.1 Bineo por Intensidad Luminosa

Se proporcionan listas de códigos de bin separadas para cada color, reflejando sus diferentes rangos de rendimiento. Cada bin tiene un valor mínimo y máximo de intensidad luminosa, y se aplica una tolerancia de +/-15% dentro de cada bin. Para el LED azul, los bins son L (11.2-18.0 mcd), M (18.0-28.0 mcd) y N (28.0-45.0 mcd). Para el LED verde, los bins son N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd), R (112.0-180.0 mcd) y S (180.0-280.0 mcd). Para el LED rojo, los bins son L (11.2-18.0 mcd), M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd) y P (45.0-71.0 mcd). Este bineo es crucial para aplicaciones que requieren mezcla de color uniforme o niveles de brillo específicos, ya que garantiza la previsibilidad en la apariencia del producto final.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas de rendimiento típicas que representan gráficamente la relación entre varios parámetros. Aunque los gráficos específicos no se detallan en el texto proporcionado, las curvas estándar para tales dispositivos suelen incluir la corriente directa frente al voltaje directo (curva I-V) para cada color, que es no lineal y difiere entre los chips rojo (Vf más bajo) y azul/verde (Vf más alto). Las curvas de intensidad luminosa frente a corriente directa mostrarían cómo la salida de luz aumenta con la corriente, acercándose potencialmente a la saturación a corrientes más altas. Las curvas de intensidad luminosa relativa frente a temperatura ambiente son críticas para comprender la degradación del brillo a temperaturas de operación elevadas. Los gráficos de distribución espectral representarían visualmente la longitud de onda pico y el ancho medio espectral para cada color. Analizar estas curvas permite a los diseñadores optimizar las corrientes de accionamiento para el brillo y la eficiencia deseados, mientras gestionan los efectos térmicos y el consumo de energía.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado y Asignación de Pines

El dispositivo presenta un encapsulado SMD estándar de la industria. El color de la lente es blanco difuso, lo que ayuda a mezclar las fuentes de luz de colores individuales para crear una apariencia de color mixto uniforme. La asignación de pines está claramente definida: el Pin 1 es el ánodo para el chip rojo AlInGaP, el Pin 2 es el ánodo para el chip verde InGaN y el Pin 3 es el ánodo para el chip azul InGaN. Los cátodos de los tres chips están conectados internamente a un terminal común (típicamente la almohadilla térmica o un pin de cátodo designado, como implica la configuración estándar de LED RGB, aunque el punto de conexión común exacto debe verificarse en el dibujo dimensional). Todas las tolerancias dimensionales son de ±0.1 mm a menos que se especifique lo contrario.

5.2 Almohadilla de Montaje en PCB Recomendada

Se proporciona un patrón de soldadura (huella) recomendado para la placa de circuito impreso para garantizar una soldadura adecuada y estabilidad mecánica. Adherirse a este patrón recomendado es esencial para lograr uniones de soldadura fiables, gestionar la disipación de calor y prevenir el efecto "tombstoning" durante el proceso de reflujo.

6. Guía de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo IR

Para procesos de ensamblaje sin plomo, se sugiere un perfil de reflujo específico. La temperatura máxima no debe exceder los 260°C, y el tiempo a o por encima de esta temperatura máxima debe limitarse a un máximo de 10 segundos. También se recomienda una etapa de precalentamiento. La hoja de datos enfatiza que, debido a que los diseños de placas, las pastas y los hornos varían, el perfil proporcionado es una guía, y se debe realizar una caracterización específica para cada placa. El componente está verificado para soportar perfiles de reflujo estándar JEDEC.

6.2 Condiciones de Almacenamiento y Manipulación

Los LEDs son sensibles a la descarga electrostática (ESD). Las precauciones de manipulación, como el uso de pulseras antiestáticas y equipo conectado a tierra, son obligatorias. Para el almacenamiento, las bolsas herméticas sin abrir (con desecante) deben mantenerse a ≤30°C y ≤90% HR, con un período de uso recomendado de un año. Una vez abierto el embalaje original, el entorno de almacenamiento debe ser ≤30°C y ≤60% HR. Los componentes extraídos de su embalaje deben soldarse por reflujo dentro de una semana (Nivel de Sensibilidad a la Humedad 3, MSL 3). Si se almacenan más tiempo fuera de la bolsa, requieren secado (por ejemplo, 60°C durante 20 horas) antes de soldar para prevenir el efecto "popcorning" durante el reflujo.

6.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, solo deben usarse los 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 encapsulado.

7. Información de Embalaje y Pedido

El dispositivo se suministra en formato de cinta y carrete compatible con el ensamblaje automatizado. El ancho de la cinta es de 8 mm, enrollada en un carrete estándar de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete contiene 4000 piezas. Para cantidades más pequeñas, está disponible una cantidad mínima de embalaje de 500 piezas para restos. El embalaje sigue las especificaciones ANSI/EIA 481. La cinta utiliza una cubierta superior para sellar los bolsillos vacíos, y el número máximo permitido de componentes faltantes consecutivos en la cinta es de dos.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED es muy adecuado para una variedad de aplicaciones:Indicadores de Estado:La capacidad multicolor permite que un solo LED indique múltiples estados del sistema (por ejemplo, encendido=verde, en espera=azul, fallo=rojo).Retroiluminación:Ideal para retroiluminación de teclados, paneles táctiles o pequeños paneles decorativos, donde se desean efectos de cambio de color.Micro-Pantallas:Puede usarse en matrices para formar pantallas gráficas o simbólicas simples a color completo.Electrónica de Consumo:Se encuentra en teléfonos, portátiles y electrodomésticos para iluminación estética y funcional.

8.2 Consideraciones de Diseño

Los diseñadores deben considerar varios factores:Limitación de Corriente:Cada canal de color debe tener su propia resistencia limitadora de corriente o ser accionado por una fuente de corriente constante, ya que los voltajes directos difieren.Mezcla de Colores:Lograr un punto blanco específico o un color mixto requiere una calibración cuidadosa de las corrientes de accionamiento para cada chip, considerando las variaciones de bineo.Gestión Térmica:A pesar de su baja potencia, asegurar que no se exceda la temperatura máxima de unión es vital para la longevidad, especialmente en espacios cerrados.Protección contra ESD:Puede ser necesario incorporar protección contra ESD en las líneas de señal que accionan los ánodos del LED en entornos sensibles.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La diferenciación principal del LTST-C19HE1WT-5A radica en su perfil ultradelgado de 0.35 mm combinado con funcionalidad RGB completa en un único encapsulado estándar EIA. En comparación con LEDs discretos de un solo color o encapsulados RGB más grandes, ofrece un ahorro de espacio significativo en el PCB. El uso de tecnologías avanzadas de chips InGaN y AlInGaP proporciona una buena eficiencia luminosa. Su compatibilidad con el reflujo IR estándar y el embalaje en cinta y carrete lo convierte en una solución lista para usar en líneas SMT modernas, reduciendo la complejidad del ensamblaje en comparación con la colocación manual de tres LEDs separados.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo accionar los tres colores desde una sola fuente de alimentación de 5V?R: Sí, pero necesitará resistencias limitadoras de corriente separadas para cada canal. Calcule el valor de la resistencia usando R = (Vcc - Vf) / If, donde Vf es el voltaje directo del color específico a su corriente deseada. Tenga en cuenta que Vf para el rojo es más bajo que para el azul/verde.

P: ¿Por qué el rango de intensidad luminosa para el verde es mucho más amplio que para el rojo o el azul?R: Esto refleja la mayor eficiencia típica de la tecnología de chip verde basada en InGaN utilizada en este producto y la estructura de bineo implementada para categorizar las piezas en este amplio rango de rendimiento.

P: ¿Cuál es el significado de la "Longitud de Onda Dominante" frente a la "Longitud de Onda Pico"?R: La longitud de onda pico (λP) es la única longitud de onda a la que el espectro de emisión tiene su potencia máxima. La longitud de onda dominante (λd) se deriva de las coordenadas de color en el diagrama de cromaticidad CIE y representa el color percibido de la luz; es la única longitud de onda que coincidiría con la sensación de color del LED para el ojo humano.

P: ¿Es este LED adecuado para uso exterior?R: El rango de temperatura de operación es de -20°C a +80°C. Si bien podría funcionar en algunas condiciones exteriores, la hoja de datos no especifica clasificaciones de protección contra ingreso (IP) frente a humedad y polvo. Para entornos exteriores severos, se debe seleccionar un producto con sellado ambiental apropiado.

11. Caso de Uso Práctico

Escenario: Diseñando un Indicador de Estado para un Router de Red.Un diseñador necesita un solo LED para mostrar actividad de la red (parpadeo verde), tipo de conexión (azul sólido para 5 GHz, cian sólido para 2.4 GHz) y estado de error (rojo sólido). Se elige el LTST-C19HE1WT-5A por su pequeño tamaño y funcionalidad tres en uno. El diseñador utiliza un microcontrolador con salidas capaces de PWM para accionar cada canal a través de pequeñas resistencias limitadoras de corriente. El firmware está programado para controlar los LEDs: parpadeo verde rápido para actividad, una mezcla de azul y verde (en proporciones PWM específicas para lograr cian) para la banda de 2.4 GHz, y rojo sólido para errores. El amplio ángulo de visión garantiza que el indicador sea visible desde varios ángulos. El perfil ultradelgado le permite caber detrás de un panel frontal delgado.

12. Introducción al Principio

Los Diodos Emisores de Luz (LEDs) son dispositivos semiconductores que emiten luz cuando una corriente eléctrica pasa a través de ellos. Este fenómeno, llamado electroluminiscencia, ocurre cuando los electrones se recombinan con huecos de electrones dentro del dispositivo, liberando energía en forma de fotones. El color de la luz emitida está determinado por la banda prohibida de energía del material semiconductor. El LTST-C19HE1WT-5A utiliza dos sistemas de materiales principales: Nitruro de Galio e Indio (InGaN) para los chips azul y verde, y Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para el chip rojo. Al controlar independientemente la corriente hacia estos tres chips de color primario, se puede producir una gran variedad de colores secundarios, incluido el blanco (cuando los tres están apropiadamente equilibrados), mediante la mezcla aditiva de colores.

13. Tendencias de Desarrollo

La tendencia general en la tecnología LED SMD continúa hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), tamaños de encapsulado más pequeños y una mejor reproducción y consistencia del color. También existe un impulso hacia una mayor fiabilidad y una vida operativa más larga. Para LEDs multicolor como el LTST-C19HE1WT-5A, las tendencias incluyen tolerancias de bineo más estrictas para una mezcla de colores más predecible, circuitos integrados de accionamiento integrados dentro del encapsulado (creando "LEDs inteligentes") y perfiles aún más delgados para las próximas pantallas flexibles y plegables. Los materiales semiconductores subyacentes también se están refinando para mejorar la eficiencia, particularmente para los LEDs verdes, que tradicionalmente han estado por detrás del rojo y el azul en rendimiento.