Hoja de Datos del LED SMD de Color Completo LTST-C19FD1WT - Dimensiones 3.2x1.6x0.55mm - Voltaje 2.0-3.8V - Potencia 0.08W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-C19FD1WT es una lámpara LED de montaje superficial (SMD) de color completo, diseñada para aplicaciones electrónicas modernas con limitaciones de espacio. Integra tres chips LED distintos dentro de un único encapsulado ultradelgado, permitiendo la generación de múltiples colores desde una sola huella de componente. Este diseño es particularmente ventajoso para aplicaciones que requieren indicación de estado, retroiluminación o elementos de visualización compactos sin sacrificar la capacidad de color.

Su tamaño miniatura y su compatibilidad con procesos de montaje automatizado lo convierten en una opción versátil para fabricación de alto volumen. El dispositivo está construido para cumplir con la normativa RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), asegurando que se adhiere a los estándares ambientales globales para componentes electrónicos.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

La ventaja principal de este LED es la integración de fuentes de luz Azul (InGaN), Verde (InGaN) y Naranja (AlInGaP) en un encapsulado estándar EIA que mide solo 0.55 mm de altura. Esta configuración multi-chip elimina la necesidad de múltiples LEDs discretos para lograr una funcionalidad de color similar, ahorrando un valioso espacio en la PCB (Placa de Circuito Impreso).

El dispositivo está específicamente dirigido a aplicaciones dentro de:

• Equipos de Telecomunicaciones:Indicadores de estado en routers, módems y teléfonos.
• Automatización de Oficina:Retroiluminación para teclados y keypads en laptops y periféricos.
• Electrónica de Consumo y Electrodomésticos:Indicadores de encendido, modo o función.
• Equipos Industriales:Indicadores de panel y elementos de interfaz de operador.
• Micro-Displays y Señalización:Luminarias informativas o simbólicas a pequeña escala.

Su compatibilidad con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) se alinea con las líneas de montaje estándar de tecnología de montaje superficial (SMT), facilitando un poblamiento de placa eficiente y confiable.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Esta sección proporciona un análisis detallado de las características eléctricas, ópticas y térmicas definidas en la hoja de datos. Comprender estos parámetros es crítico para un diseño de circuito adecuado y para garantizar la fiabilidad a largo plazo.

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 bajo o en estos límites y debe evitarse en el diseño.

• Disipación de Potencia (Pd):80 mW para Azul/Verde, 75 mW para Naranja. Esta es la potencia máxima permitida que el LED puede disipar como calor a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder este límite conlleva el riesgo de fuga térmica y degradación.
• Corriente Directa en CC (IF):20 mA para Azul/Verde, 30 mA para Naranja. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para operación normal. La clasificación más alta para el chip Naranja es típica de la tecnología AlInGaP en comparación con InGaN.
• Corriente Directa Pico:100 mA para Azul/Verde, 80 mA para Naranja (a un ciclo de trabajo de 1/10, ancho de pulso de 0.1ms). Esta clasificación es solo para operación pulsada breve y no debe usarse para cálculos de diseño en CC.
• Rangos de Temperatura:Operación: -20°C a +80°C; Almacenamiento: -30°C a +100°C. La funcionalidad del dispositivo está garantizada dentro del rango de operación. El almacenamiento prolongado fuera del rango especificado puede afectar las propiedades del material.
• Condición de Soldadura Infrarroja:Temperatura pico de 260°C durante un máximo de 10 segundos. Esto define la tolerancia del perfil térmico para procesos de reflujo de soldadura sin plomo (Pb-free).

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C, IF=20mA) y definen el rendimiento del dispositivo.

• Intensidad Luminosa (Iv):Medida en milicandelas (mcd). La hoja de datos proporciona valores mínimos y máximos para cada color, que se subdividen en bins (ver Sección 3). Los valores típicos son: Azul: 28-180 mcd, Verde: 71-450 mcd, Naranja: 45-180 mcd. El chip Verde generalmente exhibe una mayor eficiencia.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):Típicamente 130 grados. Este amplio ángulo de visión indica una lente difusora, que distribuye la luz sobre un área amplia en lugar de un haz enfocado, lo cual es ideal para indicadores de estado destinados a ser vistos desde varios ángulos.
• Voltaje Directo (VF):La caída de voltaje a través del LED cuando conduce 20mA. Típico/Máx: Azul/Verde: 3.5V/3.8V; Naranja: 2.0V/2.4V. Este es un parámetro crucial para el diseño del driver. El VF más bajo del chip Naranja requiere consideraciones diferentes de limitación de corriente si los colores se activan de forma independiente.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λp) y Longitud de Onda Dominante (λd):λp es la longitud de onda en el punto más alto del espectro de emisión. λd es la longitud de onda única percibida por el ojo humano. Valores típicos: Azul: λp=468nm, λd=470nm; Verde: λp=520nm, λd=525nm; Naranja: λp=611nm, λd=605nm. La diferencia entre λp y λd se debe a la forma del espectro de emisión y a la respuesta fotópica del ojo.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):El ancho del espectro de emisión a la mitad de su intensidad máxima. Típico: Azul: 26nm, Verde: 35nm, Naranja: 17nm. Un Δλ más estrecho, como se ve con el Naranja, indica un color espectralmente más puro.
• Corriente Inversa (IR):Máximo 10 µA a VR=5V. Los LEDs no están diseñados para operación en polarización inversa. Este parámetro de prueba indica una fuga muy menor. Aplicar un voltaje inverso significativo dañará el dispositivo.

3. Explicación del Sistema de Bineo

Para gestionar las variaciones naturales en la fabricación de semiconductores, los LEDs se clasifican en bins de rendimiento. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de brillo.

3.1 Bineo de Intensidad Luminosa

El LTST-C19FD1WT utiliza un sistema de bineo basado en letras para la intensidad luminosa, con una tolerancia de +/-15% dentro de cada bin. Los bins disponibles difieren por color debido a las eficiencias inherentes del material.

• Azul (InGaN):Bins N (28-45 mcd), P (45-71 mcd), Q (71-112 mcd), R (112-180 mcd).
• Verde (InGaN):Bins Q (71-112 mcd), R (112-180 mcd), S (180-280 mcd), T (280-450 mcd). Nótese el rango superior más alto en comparación con el Azul.
• Naranja (AlInGaP):Bins P (45-71 mcd), Q (71-112 mcd), R (112-180 mcd).

Al realizar un pedido, especificar el código del bin asegura la consistencia en el brillo a lo largo de una producción. Por ejemplo, especificar "Verde, Bin T" garantiza los chips verdes de mayor brillo disponibles para este producto.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque la hoja de datos hace referencia a curvas típicas, su interpretación general se basa en la física estándar de los LEDs.

• Curva IV (Corriente vs. Voltaje):El voltaje directo (VF) aumenta logarítmicamente con la corriente. La curva para el chip Naranja (AlInGaP) típicamente tendrá un voltaje de rodilla más bajo (~1.8-2.0V) que los chips Azul/Verde (InGaN, ~3.0-3.2V). Más allá de la rodilla, el voltaje aumenta de manera más lineal.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:La intensidad es aproximadamente proporcional a la corriente directa hasta la corriente máxima nominal. Sin embargo, la eficiencia (lúmenes por vatio) a menudo disminuye a corrientes muy altas debido al aumento del calor.
• Características de Temperatura:La intensidad luminosa típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. El voltaje directo también disminuye con el aumento de la temperatura (coeficiente de temperatura negativo para VF).
• Distribución Espectral:Cada chip emite luz a través de una banda estrecha de longitudes de onda, con un pico en λp. El espectro del Naranja AlInGaP es típicamente más estrecho que los espectros InGaN para Azul y Verde.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado y Asignación de Pines

El dispositivo se ajusta a una huella SMD estándar de la industria. Las dimensiones clave incluyen un tamaño de cuerpo de aproximadamente 3.2mm x 1.6mm con una altura de solo 0.55mm. La asignación de pines es crítica para la orientación correcta: Pin 1: Ánodo Azul (InGaN), Pin 2: Ánodo Naranja (AlInGaP), Pin 3: Ánodo Verde (InGaN). Los cátodos de los tres chips están internamente conectados al terminal(es) restante(s). Se debe seguir el diseño exacto de las almohadillas como se muestra en el diagrama "Recomendación de Almohadilla de Fijación en Placa de Circuito Impreso" de la hoja de datos para garantizar una soldadura adecuada y un alivio térmico.

5.2 Identificación de Polaridad

La polaridad típicamente se indica mediante una marca en el encapsulado del LED, como un punto, una muesca o un borde biselado cerca del Pin 1. La serigrafía de la PCB debe reflejar claramente esta marca para evitar errores de montaje. Una polaridad incorrecta impedirá que el LED se ilumine y puede estresar el dispositivo si el circuito driver aplica un alto voltaje inverso.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo

El dispositivo está clasificado para soldadura por reflujo infrarrojo sin plomo (Pb-free). El perfil recomendado incluye una zona de precalentamiento (150-200°C), una rampa controlada hasta una temperatura pico máxima de 260°C, y un tiempo por encima del líquido (TAL) donde la temperatura pico se mantiene durante un máximo de 10 segundos. El tiempo total de precalentamiento no debe exceder los 120 segundos. Estos parámetros se basan en estándares JEDEC para prevenir choque térmico y daños al encapsulado de epoxi y a las uniones de alambre internas. El perfil debe caracterizarse para el ensamblaje específico de la PCB.

6.2 Almacenamiento y Manipulación

• Precauciones contra ESD (Descarga Electroestática):El LED es sensible a la ESD. La manipulación debe realizarse en una estación de trabajo protegida contra ESD utilizando pulseras con conexión a tierra y espuma conductora.
• Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL):El dispositivo tiene una clasificación MSL 3. Cuando se abre la bolsa barrera de humedad original, los componentes deben soldarse dentro de las 168 horas (1 semana) de exposición a las condiciones del piso de fábrica (<30°C/60% HR). Si se excede, se requiere un horneado a 60°C durante al menos 20 horas para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita de maíz" durante el reflujo.
• Almacenamiento a Largo Plazo:Las bolsas sin abrir deben almacenarse a ≤30°C y ≤90% HR. Los dispositivos abiertos deben almacenarse en un gabinete seco o en un contenedor sellado con desecante.

6.3 Limpieza

La limpieza posterior a la soldadura, si es necesaria, debe usar solventes suaves a base de alcohol como alcohol isopropílico (IPA) o alcohol etílico. La inmersión debe ser breve (menos de un minuto) a temperatura ambiente. Productos químicos agresivos o no especificados pueden dañar el material de la lente o las marcas del encapsulado.

7. Información de Embalaje y Pedido

El LTST-C19FD1WT se suministra en cinta portadora estampada estándar de la industria en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Cada carrete contiene 3000 piezas. Las dimensiones de la cinta y el carrete se ajustan a las especificaciones ANSI/EIA-481, asegurando compatibilidad con equipos automáticos pick-and-place. Para cantidades menores a un carrete completo, una cantidad mínima de embalaje de 1000 piezas es típica para los restantes.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Cada chip de color debe ser activado de forma independiente con su propia resistencia limitadora de corriente o driver de corriente constante. El valor de la resistencia (R) se calcula usando la Ley de Ohm: R = (Vsupply - VF_LED) / IF. Por ejemplo, para activar el LED Azul desde una fuente de 5V con un IF objetivo de 20mA y un VF típico de 3.5V: R = (5V - 3.5V) / 0.02A = 75 Ohmios. Una resistencia estándar de 75Ω o 82Ω sería adecuada. La potencia nominal de la resistencia debe ser al menos I²R = (0.02)² * 75 = 0.03W, por lo que una resistencia de 1/10W (0.1W) es suficiente. Se pueden usar microcontroladores o ICs driver de LED dedicados para atenuación por PWM (Modulación por Ancho de Pulso) o mezcla de colores dinámica.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegurar un área de cobre adecuada en la PCB alrededor de las almohadillas del LED ayuda a conducir el calor lejos de la unión, manteniendo el brillo y la longevidad.
• Coincidencia de Corriente:Para un brillo aparente uniforme cuando múltiples colores están encendidos simultáneamente, se deben considerar las diferentes intensidades luminosas y la sensibilidad del ojo humano (respuesta fotópica). Las corrientes de activación pueden necesitar ajustarse de forma independiente (por ejemplo, una corriente más baja para el chip Verde más brillante) para lograr luz blanca equilibrada u otras mezclas de color.
• Protección contra Voltaje Inverso:En circuitos donde el LED podría estar expuesto a polarización inversa (por ejemplo, en matrices multiplexadas), se recomienda un diodo en derivación en paralelo con cada cadena de LED para proteger los dispositivos.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El diferenciador clave del LTST-C19FD1WT es su capacidad de "color completo" en un encapsulado ultradelgado de 0.55mm. En comparación con el uso de tres LEDs de un solo color separados (0603 o 0402), esta solución integrada ofrece un ahorro de espacio significativo, un pick-and-place simplificado (un componente vs. tres) y, potencialmente, una mejor mezcla de colores debido a la proximidad más cercana de las fuentes de luz. El uso de InGaN para azul/verde y AlInGaP para naranja proporciona alta eficiencia y buena saturación de color en todo el espectro. Las soluciones alternativas podrían usar un LED blanco con filtros de color o un encapsulado RGB dedicado, que puede ser más grueso o tener requisitos de voltaje de activación diferentes.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Puedo activar los tres colores simultáneamente para crear luz blanca?

Sí, activando los chips Rojo (Naranja), Verde y Azul en proporciones de corriente apropiadas, puedes mezclar la luz para crear varios colores, incluido el blanco. Sin embargo, la longitud de onda naranja específica (605-611nm dominante) no es un rojo profundo, por lo que el "blanco" resultante puede tener una gama de colores ligeramente cálida o limitada en comparación con un LED que utiliza un chip rojo verdadero. Lograr un punto blanco específico (por ejemplo, D65) requiere un control preciso de la corriente y puede implicar calibración.

10.2 ¿Por qué la corriente directa máxima es diferente para el chip Naranja?

El chip Naranja utiliza tecnología de semiconductor AlInGaP, mientras que el Azul y el Verde usan InGaN. Estos diferentes sistemas de material tienen diferencias inherentes en el manejo de densidad de corriente, eficiencia interna y características térmicas, lo que lleva al fabricante a especificar una corriente continua segura más alta (30mA vs. 20mA) para el chip Naranja bajo las mismas restricciones térmicas del encapsulado.

10.3 ¿Qué sucede si excedo la especificación de reflujo de 260°C durante 10 segundos?

Exceder el perfil térmico recomendado puede causar múltiples fallos: delaminación del encapsulado de epoxi, agrietamiento del dado de silicio o sustrato, degradación del fósforo (si está presente) o fallo de las uniones de alambre de oro internas. Esto probablemente resultará en un fallo inmediato (sin salida de luz) o en una fiabilidad a largo plazo significativamente reducida.

11. Ejemplo Práctico de Caso de Uso

Escenario: Indicador de Estado Multifunción para un Router de Red.Un solo LTST-C19FD1WT puede reemplazar tres LEDs separados para indicar encendido (Naranja fijo), actividad de red (Verde intermitente) y estado de error (Azul intermitente). Los pines GPIO de un microcontrolador, cada uno con una resistencia limitadora de corriente en serie calculada como en la sección 8.1, controlan cada color de forma independiente. El amplio ángulo de visión de 130 grados asegura que el indicador sea visible desde cualquier lugar de una habitación. El perfil ultradelgado le permite caber detrás de un bisel de panel delgado. Al usar PWM en el microcontrolador, el brillo de cada color puede ajustarse para una visibilidad óptima en diferentes condiciones de iluminación ambiental.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LEDs) 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, liberando energía en forma de fotones. La longitud de onda (color) de la luz emitida está determinada por el intervalo de banda de energía del material semiconductor. El LTST-C19FD1WT utiliza dos sistemas de material: Nitruro de Galio e Indio (InGaN) para los chips azul y verde, que tiene un intervalo de banda más amplio, y Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para el chip naranja, que tiene un intervalo de banda más estrecho correspondiente a longitudes de onda más largas (rojo/naranja). La lente blanca difusora encapsula los chips, proporcionando protección mecánica, dando forma al haz de salida de luz y mezclando los colores cuando múltiples chips están activos.

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LEDs SMD como el LTST-C19FD1WT sigue tendencias más amplias en optoelectrónica: mayor integración, miniaturización y eficiencia. Las futuras iteraciones pueden presentar encapsulados aún más delgados, mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio) e índices de reproducción cromática (CRI) mejorados para aplicaciones de blanco mezclado. También hay una tendencia hacia tolerancias de bineo más estrictas para proporcionar un color y brillo más consistentes para aplicaciones de visualización de gama alta. La búsqueda de una operación a voltaje más bajo para ser compatible con lógica digital de baja potencia avanzada (por ejemplo, sistemas de 1.8V o 3.3V) es otra área de desarrollo en curso.