Hoja Técnica del LED RGB LTW-Q35ZRGB - Paquete SMD - Rojo 2.1V / Verde 2.9V / Azul 3.0V - Potencia Total 0.18W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTW-Q35ZRGB es un LED RGB (Rojo, Verde, Azul) de montaje superficial compacto, diseñado para aplicaciones de iluminación de estado sólido. Combina tres chips LED individuales (rojo, verde, azul) en un solo paquete, permitiendo generar un amplio espectro de colores mediante mezcla aditiva de color. Este dispositivo representa una alternativa energéticamente eficiente a la iluminación convencional, ofreciendo una larga vida operativa y alta fiabilidad.

1.1 Ventajas Principales

Las principales ventajas de este LED incluyen su factor de forma ultracompacto, compatibilidad con equipos de montaje automático pick-and-place, y adecuación para procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) y por fase de vapor. Está diseñado como un paquete estándar EIA y es compatible con niveles de excitación de circuitos integrados (I.C.). El producto cumple con iniciativas ecológicas, al estar libre de plomo y adherirse a las directivas RoHS.

1.2 Aplicaciones Objetivo

Este LED versátil está dirigido a una amplia gama de aplicaciones de iluminación. Los mercados clave incluyen iluminación ambiental para electrodomésticos, soluciones de iluminación portátil como linternas y luces de bicicleta, iluminación arquitectónica para espacios residenciales y comerciales interiores y exteriores (downlights, iluminación de cornisas, iluminación bajo estanterías), iluminación decorativa y de entretenimiento, iluminación de seguridad y jardín (bolardos), y aplicaciones especializadas de señalización como balizas de tráfico, luces de cruce ferroviario y letreros con iluminación lateral (por ejemplo, señales de salida, displays de punto de venta).

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Electro-Ópticas

Todas las mediciones se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Los parámetros clave definen el rendimiento de cada canal de color (Rojo, Verde, Azul) individualmente y la salida de luz blanca combinada.

• Flujo Luminoso (Φv):El flujo luminoso típico para colores individuales a una corriente directa (IF) de 20mA es de 2.55 lm (Rojo), 7.35 lm (Verde) y 0.95 lm (Azul). Cuando se excita con corrientes específicas para producir luz blanca (R=25mA, G=13mA, B=15mA), el flujo luminoso combinado típico es de 10.50 lm.
• Intensidad Luminosa (Iv):La intensidad luminosa típica a IF=20mA es de 920 mcd (Rojo), 2500 mcd (Verde) y 340 mcd (Azul). La intensidad de luz blanca combinada bajo las condiciones de excitación especificadas es de 3500 mcd.
• Ángulo de Visión (θ1/2):El ángulo de visión típico a media intensidad para la salida blanca combinada es de 130 grados, lo que indica un patrón de haz amplio.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Define el color percibido de cada chip. Los rangos especificados son 618-628 nm para el Rojo, 520-530 nm para el Verde y 465-475 nm para el Azul.
• Tensión Directa (VF):La caída de tensión en el LED a la corriente de prueba. Los valores típicos son 2.1V (Rojo a 20mA), 2.9V (Verde a 20mA) y 3.0V (Azul a 20mA). Los valores máximos son 2.4V, 3.5V y 3.5V respectivamente.
• Tensión de Resistencia a ESD:El dispositivo puede soportar una Descarga Electroestática (ESD) de 8KV utilizando el Modelo de Cuerpo Humano (HBM), aunque se recomienda encarecidamente tomar precauciones adecuadas de manipulación ESD.

2.2 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.

• Disipación de Potencia (Po):La potencia máxima permitida para canales individuales es de 96 mW (Rojo), 144 mW (Verde y Azul). La disipación de potencia total para todo el paquete no debe exceder los 180 mW.
• Corriente Directa:La corriente directa continua (IF) para cada canal es de 40 mA. La corriente directa de pico (IFP) para operación en pulsos (ciclo de trabajo ≤1/10, ancho de pulso ≤10ms) es de 100 mA por canal.
• Tensión Inversa (VR):Máximo de 5V. Operar bajo polarización inversa puede causar fallos.
• Rangos de Temperatura:La temperatura de operación (Topr) es de -40°C a +80°C. La temperatura de almacenamiento (Tstg) es de -40°C a +100°C.
• Condición de Soldadura:El dispositivo puede soportar soldadura sin plomo a 260°C durante 5 segundos.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El LED se clasifica en lotes (bins) según el flujo luminoso y las coordenadas de cromaticidad para garantizar la consistencia de color y brillo en aplicaciones de producción.

3.1 Clasificación por Flujo Luminoso

La salida de luz blanca (cuando se excita a R=25mA, G=13mA, B=15mA) se categoriza en lotes (V3 a V6). Por ejemplo, el lote V3 cubre un flujo luminoso desde 8.00 lm (Mín) hasta 10.50 lm (Máx). La tolerancia en cada lote es de +/-10%.

3.2 Clasificación por Cromaticidad del Color

La cromaticidad de la luz blanca combinada se define en el diagrama CIE 1931 (x, y). La hoja de datos proporciona una tabla detallada de rangos de color (A1 a D4), cada uno especificando un área cuadrilátera en la carta de cromaticidad definida por cuatro pares de coordenadas (x, y). Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs con coordenadas de punto blanco estrictamente controladas. La tolerancia para cada lote de tono es de +/- 0.01 en ambas coordenadas x e y.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye curvas características típicas (no reproducidas en el texto proporcionado pero referenciadas). Estas curvas son esenciales para el análisis de diseño.

• Curvas I-V (Corriente-Tensión):Muestran la relación entre la corriente directa y la tensión directa para cada chip de color en un rango de corrientes y temperaturas. Esto es crítico para diseñar el circuito limitador de corriente correcto.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa:Ilustra cómo escala la salida de luz con el aumento de la corriente de excitación, destacando posibles no linealidades y la reducción de eficiencia a corrientes más altas.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra la reducción térmica de la salida de luz. A medida que aumenta la temperatura de unión, la eficiencia luminosa típicamente disminuye.
• Distribución Espectral de Potencia:Mostraría la intensidad relativa de la luz emitida en cada longitud de onda para los chips rojo, verde y azul, definiendo la gama de colores posible con este dispositivo.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones de Contorno

El dispositivo tiene un factor de forma específico. Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia típica de ±0.2 mm. Las notas mecánicas clave incluyen la ubicación del punto de inyección (que debe estar por encima de los terminales) y el hecho de que la base térmica es conductora eléctricamente, lo que debe considerarse durante el diseño del PCB para evitar cortocircuitos.

5.2 Identificación de Polaridad y Diseño de Pads

La hoja de datos proporciona un diseño recomendado de pads de fijación para la placa de circuito impreso (PCB). Esto incluye el tamaño, forma y espaciado de las almohadillas de soldadura para los cuatro terminales (ánodo y cátodo para cada color, probablemente con una configuración de cátodo o ánodo común) y la almohadilla térmica central (base térmica). Un diseño correcto de los pads es crucial para una soldadura fiable, la gestión térmica y la prevención del efecto "tombstoning".

6. Guía de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil sugerido de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), conforme a J-STD-020D para procesos sin plomo. Este perfil define las etapas de precalentamiento, estabilización, reflujo (temperatura máxima) y enfriamiento con restricciones específicas de tiempo y temperatura para garantizar uniones de soldadura fiables sin dañar el paquete del LED.

6.2 Limpieza y Manipulación

La limpieza solo debe realizarse con productos químicos especificados. El LED puede sumergirse en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto si es necesario. Productos químicos no especificados pueden dañar la lente de epoxi. Se imponen estrictas precauciones ESD: se recomienda el uso de pulseras antiestáticas, guanti antiestáticos y equipos correctamente conectados a tierra para prevenir daños por descarga electrostática.

7. Información de Embalaje y Pedido

Los LEDs se suministran embalados en cinta de 12mm de ancho en carretes de 7 pulgadas de diámetro, compatibles con equipos de montaje automático. Se especifican las dimensiones del embalaje en cinta y carrete para garantizar la compatibilidad con alimentadores estándar. El número de pieza es LTW-Q35ZRGB.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Consideraciones de Diseño

• Excitación de Corriente:Utilice drivers de corriente constante para cada canal de color para mantener una salida de color estable y prevenir la fuga térmica. Las variaciones de tensión directa (ver clasificación) hacen que la excitación a tensión constante sea poco práctica para aplicaciones críticas en color.
• Gestión Térmica:Aunque es compacto, la disipación de potencia (hasta 180mW total) genera calor. Un diseño térmico adecuado del PCB, incluyendo el uso de la almohadilla térmica conectada a una zona de cobre, es esencial para mantener la temperatura de unión dentro de los límites y garantizar la fiabilidad a largo plazo y una salida de luz estable.
• Control de Mezcla de Color:Para lograr puntos blancos o colores específicos, la modulación por ancho de pulsos (PWM) de cada canal es el método preferido sobre el atenuado analógico, ya que mantiene la cromaticidad en un amplio rango de atenuación.

9. Fiabilidad y Pruebas

La hoja de datos describe un plan integral de pruebas de fiabilidad, demostrando la robustez del producto. Las pruebas incluyen Resistencia al Calor de Soldadura (RTSH), Prueba de Vida en Estado Estacionario (SSLT) a temperatura y corriente elevadas durante 3000 horas, Ciclado Térmico (TC), Choque Térmico (TS) y Almacenamiento en Alta Temperatura/Humedad (WHTS). Los criterios de fallo se definen en base a cambios en la tensión directa (máx. 110% del límite superior de especificación), flujo luminoso (mín. 50% del límite inferior de especificación) y coordenadas de cromaticidad (desplazamiento <0.02).

10. Comparativa Técnica y Posicionamiento

En comparación con LEDs discretos de un solo color, este paquete RGB integrado ahorra un espacio significativo en la placa y simplifica el montaje. Su amplio ángulo de visión de 130 grados lo hace adecuado para iluminación de área en lugar de iluminación focalizada puntual. La clasificación ESD especificada y la compatibilidad con reflujo sin plomo cumplen con los estándares modernos de fabricación y fiabilidad. La estructura detallada de clasificación le permite competir en aplicaciones que requieren consistencia de color, como iluminación arquitectónica y señalización.

11. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cómo genero luz blanca pura con este LED RGB?

R: El blanco puro no es un punto único sino un rango en el diagrama de cromaticidad. Debe excitar los canales Rojo, Verde y Azul a las corrientes específicas listadas en la tabla de clasificación de flujo luminoso (R=25mA, G=13mA, B=15mA) para lograr los puntos blancos definidos en los lotes de rango de color (A1-D4). El punto blanco exacto dependerá del lote específico del LED.

P: ¿Puedo excitar el LED a su corriente continua máxima (40mA por canal) de forma continua?

R: Aunque es posible, no se recomienda para una vida útil y eficiencia óptimas. Excitar a corrientes más bajas (por ejemplo, la condición de prueba de 20mA o la condición de blanco mixto) resultará en una temperatura de unión más baja, mayor eficacia (lúmenes por vatio) y una vida operativa significativamente más larga. Considere siempre el límite de disipación de potencia total de 180mW.

P: ¿Por qué la base térmica es conductora eléctricamente y cómo debo manejarlo?

R: La base es conductora para transferir eficientemente el calor desde el dado LED al PCB. En el diseño de su PCB, la almohadilla para la base debe estar eléctricamente aislada de todas las demás trazas del circuito, a menos que se conecte intencionalmente a un potencial específico (a menudo tierra). Crear una conexión de alivio térmico a un plano de tierra grande es una práctica común.

12. Caso de Estudio de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de una señal de salida con iluminación lateral.Se colocarían múltiples LEDs LTW-Q35ZRGB a lo largo del borde de una guía de luz acrílica. Un microcontrolador controlaría los tres canales de cada LED. Para iluminación constante, los LEDs se excitarían a las corrientes especificadas para luz blanca. El amplio ángulo de visión asegura una iluminación uniforme en toda la cara de la señal. La elección de un lote específico de flujo luminoso (por ejemplo, V3 o V4) asegura un brillo consistente en todas las unidades. Seleccionar un rango de color estricto (por ejemplo, todos del lote B2) garantiza que todas las señales tengan un color blanco idéntico, lo cual es crucial para la consistencia de la marca y los estándares de seguridad. El paquete SMD permite un diseño de señal compacto y de bajo perfil, así como montaje automatizado.

13. Principio de Funcionamiento

El LED opera según el principio de electroluminiscencia en materiales semiconductores. Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral del diodo, los electrones se recombinan con huecos dentro de la región activa del chip semiconductor (compuesto de materiales como AlInGaP para el rojo e InGaN para el verde/azul), liberando energía en forma de fotones (luz). El bandgap específico del material semiconductor determina la longitud de onda (color) de la luz emitida. El paquete RGB integra tres de estos chips, y su luz se mezcla de forma aditiva dentro de la lente de epoxi para producir el color de salida percibido.

14. Tendencias Tecnológicas

El dispositivo refleja las tendencias actuales en iluminación de estado sólido: mayor integración (múltiples chips en un paquete), eficiencia mejorada (más lúmenes por vatio), miniaturización y fiabilidad mejorada para entornos hostiles. El sistema detallado de clasificación aborda la demanda del mercado de consistencia de color en aplicaciones de iluminación profesional. La evolución futura puede incluir mayor densidad de potencia, drivers integrados o circuitos de control dentro del paquete, e incluso gamas de colores más amplias para aplicaciones de visualización.