Hoja de Datos del LED SMD LTST-S115KGKFKT-5A - Bicolor de Emisión Lateral (Verde/Naranja) - 5mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas para el LTST-S115KGKFKT-5A, un Diodo Emisor de Luz (LED) de Montaje Superficial (SMD) bicolor y de emisión lateral. Este componente integra dos chips semiconductores distintos en un solo encapsulado: uno que emite luz verde y otro que emite luz naranja. Está diseñado para aplicaciones que requieren luces indicadoras o retroiluminación compactas, fiables y brillantes donde el espacio es limitado y se necesitan múltiples estados de color desde una única ubicación de componente.

El LED utiliza tecnología semiconductora avanzada de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para ambos chips, conocida por producir una alta eficiencia luminosa y una excelente pureza de color. El dispositivo está alojado en un encapsulado estándar conforme a la norma EIA, lo que lo hace compatible con equipos automáticos de colocación y con los procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) utilizados en la fabricación de electrónica de alto volumen. El producto cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), clasificándolo como un producto ecológico.

2. Valores Máximos Absolutos

Los valores máximos absolutos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estos valores se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C y son idénticos para ambos chips (verde y naranja) dentro del encapsulado.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW máximo por chip. Superar este límite puede provocar sobrecalentamiento y fallo catastrófico.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):80 mA máximo. Este valor se aplica en condiciones de pulsos con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1 ms. No debe usarse para operación continua en CC.
• Corriente Directa en CC (I_F):30 mA máximo para operación continua. Esta es la corriente máxima recomendada para un rendimiento fiable a largo plazo.
• Rango de Temperatura de Operación:-30°C a +85°C. El dispositivo está diseñado para funcionar dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +85°C. El dispositivo puede almacenarse sin degradación dentro de estos límites.
• Condición de Soldadura por Infrarrojos:El encapsulado puede soportar una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 10 segundos durante la soldadura por reflujo, lo cual es típico para procesos de ensamblaje sin plomo (Pb-free).

3. Características Eléctricas y Ópticas

Los siguientes parámetros se miden a Ta=25°C con una corriente directa (I_F) de 5 mA, a menos que se indique lo contrario. Estos representan el rendimiento típico del dispositivo.

3.1 Intensidad Luminosa y Ángulo de Visión

• Intensidad Luminosa del Chip Verde (I_V):Mínimo 9.0 mcd, valor típico no especificado, máximo 22.4 mcd.
• Intensidad Luminosa del Chip Naranja (I_V):Mínimo 11.2 mcd, valor típico no especificado, máximo 28.0 mcd.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120 grados (típico) para ambos colores. El ángulo de visión se define como el ángulo total en el que la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad medida en el eje central (0°). Este amplio ángulo de visión es característico de los encapsulados LED de emisión lateral.

3.2 Características Espectrales

• Longitud de Onda de Pico del Chip Verde (λ_P):575 nm (típico).
• Longitud de Onda de Pico del Chip Naranja (λ_P):611 nm (típico).
• Longitud de Onda Dominante del Chip Verde (λ_d):Varía desde 567.5 nm (mín) hasta 576.5 nm (máx) a I_F=5mA. La longitud de onda dominante es la única longitud de onda percibida por el ojo humano que define el color.
• Longitud de Onda Dominante del Chip Naranja (λ_d):Varía desde 600.5 nm (mín) hasta 612.5 nm (máx) a I_F=5mA.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):Aproximadamente 20 nm (típico) para el verde y 17 nm (típico) para el naranja. Este parámetro indica la pureza espectral de la luz emitida.

3.3 Parámetros Eléctricos

• Tensión Directa (V_F):Para ambos chips, verde y naranja, V_Fvaría desde 1.7 V (mínimo) hasta 2.4 V (máximo) a I_F=5mA.
• Corriente Inversa (I_R):10 μA máximo para ambos chips cuando se aplica una tensión inversa (V_R) de 5V.Nota Importante:Este LED no está diseñado para operar en polarización inversa. La prueba de I_Res solo para caracterización; aplicar tensión inversa en el circuito puede dañar el dispositivo.

4. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en brillo y color, los LED se clasifican en lotes (bins) según la intensidad luminosa y la longitud de onda dominante medidas. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con los requisitos específicos de uniformidad de la aplicación.

La hoja de datos hace referencia a curvas de rendimiento típicas que son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo en diferentes condiciones. Aunque los gráficos específicos no se reproducen en el texto, sus implicaciones son críticas para el diseño.

Chip Verde:Clasificado a I_F=5mA.

- Código de Lote KL: 9.0 mcd (Mín) a 14.0 mcd (Máx).

- Código de Lote LM: 14.0 mcd (Mín) a 22.4 mcd (Máx).

La tolerancia dentro de cada lote de intensidad es +/-15%.

Chip Naranja:Clasificado a I_F=5mA.

- Código de Lote L: 11.2 mcd (Mín) a 18.0 mcd (Máx).

- Código de Lote M: 18.0 mcd (Mín) a 28.0 mcd (Máx).

La tolerancia dentro de cada lote de intensidad es +/-15%.

4.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Chip Verde:Clasificado a I_F=5mA.

- Código de Lote C: 567.5 nm a 570.5 nm.

- Código de Lote D: 570.5 nm a 573.5 nm.

- Código de Lote E: 573.5 nm a 576.5 nm.

La tolerancia para cada lote de longitud de onda es +/- 1 nm.

Chip Naranja:Clasificado a I_F=5mA.

- Código de Lote P: 600.5 nm a 603.5 nm.

- Código de Lote Q: 603.5 nm a 606.5 nm.

- Código de Lote R: 606.5 nm a 609.5 nm.

- Código de Lote S: 609.5 nm a 612.5 nm.

La tolerancia para cada lote de longitud de onda es +/- 1 nm.

5. Análisis de Curvas de Rendimiento

The datasheet references typical performance curves which are essential for understanding device behavior under different conditions. While the specific graphs are not reproduced in text, their implications are critical for design.

• Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V):Esta curva muestra la relación entre la corriente que fluye a través del LED y la caída de tensión en él. Es no lineal, típica de un diodo. Los diseñadores la utilizan para determinar el valor apropiado de la resistencia limitadora de corriente para una tensión de alimentación dada, con el fin de lograr la corriente de operación deseada (por ejemplo, 5mA o hasta 30mA CC).
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Este gráfico ilustra cómo aumenta la salida de luz con la corriente. Generalmente es lineal dentro del rango de operación recomendado, pero se satura a corrientes muy altas. Ayuda a seleccionar la corriente de excitación para el brillo requerido.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:La salida de luz de los LED disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esta curva es vital para aplicaciones que operan en entornos de temperatura elevada para garantizar que se mantenga un brillo suficiente.
• Distribución Espectral:Estas curvas trazan la potencia radiante relativa frente a la longitud de onda, mostrando las longitudes de onda de pico y dominante, y el ancho medio espectral, confirmando la pureza del color.

6. Información Mecánica y del Encapsulado

6.1 Dimensiones del Encapsulado y Asignación de Pines

El dispositivo utiliza una huella de encapsulado estándar EIA. El dibujo dimensional específico proporciona las medidas críticas para el diseño del patrón de soldadura en la PCB (Placa de Circuito Impreso). La asignación de pines es la siguiente: El cátodo del chip naranja está conectado al Pin C1, y el cátodo del chip verde está conectado al Pin C2. El ánodo común es típicamente el otro pin(s) según se define en el dibujo. Se debe observar la polaridad correcta durante el ensamblaje.

6.2 Diseño Sugerido de Pads de Soldadura

Se proporciona una huella recomendada para los pads de soldadura para garantizar la formación fiable de las uniones durante el reflujo. Adherirse a estas dimensiones ayuda a prevenir el efecto "tombstoning" (el componente se levanta por un extremo) y asegura una correcta humectación y resistencia mecánica.

7. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

7.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de reflujo IR sugerido detallado para procesos de ensamblaje sin plomo. Los parámetros clave incluyen:

- Zona de Precalentamiento:Calentamiento hasta 150-200°C.

- Tiempo de Remojo/Precalentamiento:Máximo de 120 segundos.

- Temperatura Máxima:Máximo de 260°C.

- Tiempo por Encima del Líquido (TAL):El tiempo dentro de los 5°C de la temperatura máxima debe ser limitado, típicamente a un máximo de 10 segundos según el valor máximo absoluto.

Nota Crítica:La hoja de datos establece explícitamente que los perfiles de soldadura con temperaturas máximas por debajo de 245°C pueden ser insuficientes a menos que la PCB tenga un estañado, destacando la necesidad de energía térmica adecuada para la formación correcta de la unión de soldadura con soldadura sin plomo.

7.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, debe realizarse con un soldador de temperatura controlada.

- Temperatura del Soldador:Máximo 300°C.

- Tiempo de Soldadura:Máximo 3 segundos por unión.

- Frecuencia:Esto debe realizarse solo una vez para evitar daños por estrés térmico al encapsulado del LED o a las conexiones internas (wire bonds).

7.3 Limpieza

Si se requiere limpieza después de la soldadura, solo deben usarse los disolventes especificados. La hoja de datos recomienda sumergir el LED en alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente normal durante menos de un minuto. El uso de productos químicos no especificados puede dañar la lente de plástico o el material del encapsulado.

8. Embalaje y Manipulación

8.1 Especificaciones de la Cinta y el Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora estándar de la industria de 8 mm en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Este embalaje es compatible con equipos automáticos de ensamblaje SMD.

- Cantidad por Carrete:3000 piezas.

- Cantidad Mínima de Empaque:500 piezas para cantidades restantes.

- El embalaje sigue las especificaciones ANSI/EIA-481. Los huecos vacíos en la cinta se sellan con una cinta de cubierta.

8.2 Condiciones de Almacenamiento

El almacenamiento adecuado es crucial para mantener la soldabilidad y el rendimiento.

- Paquete Sellado:Almacenar a ≤30°C y ≤90% de Humedad Relativa (HR). Los componentes son utilizables durante un año a partir de la fecha de código cuando se almacenan en la bolsa barrera de humedad original con desecante.

- Paquete Abierto:Si se abre la bolsa barrera de humedad, el ambiente de almacenamiento no debe exceder los 30°C / 60% HR. Los componentes deben someterse a soldadura por reflujo IR dentro de una semana tras la exposición. Para exposiciones más largas, se recomienda un horneado a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes del ensamblaje para eliminar la humedad absorbida y prevenir el efecto "palomitas de maíz" (agrietamiento del encapsulado durante el reflujo).

8.3 Precauciones contra la Descarga Electroestática (ESD)

Los LED AlInGaP son sensibles a la descarga electrostática. Se deben tomar precauciones de manipulación:

- Utilice pulseras o guanti antiestáticos conectados a tierra.

- Asegúrese de que todas las estaciones de trabajo, herramientas y equipos estén correctamente conectados a tierra.

- Transporte y almacene los componentes en embalajes seguros contra ESD.

9. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

Aplicaciones Típicas:Este LED bicolor de emisión lateral es ideal para aplicaciones con espacio limitado donde se requiere indicación de estado. Ejemplos incluyen:

- Indicadores de estado montados en paneles de electrónica de consumo, equipos de red o controles industriales.

- Retroiluminación para símbolos o iconos en paneles frontales, donde la luz necesita dirigirse paralela a la PCB.

- Indicadores de múltiples estados (por ejemplo, verde para "encendido/listo", naranja para "en espera/advertencia") utilizando una única huella de componente.

Consideraciones de Diseño:

1. Limitación de Corriente:Utilice siempre una resistencia en serie para limitar la corriente directa al valor deseado (por ejemplo, 5mA para brillo estándar, hasta 30mA para el máximo). Calcule el valor de la resistencia usando R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F, utilizando el V_Fmáximo de la hoja de datos para un diseño conservador.

2. Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegúrese de que el diseño de la PCB no atrape calor alrededor del LED, especialmente si se excita cerca de la corriente máxima en CC. Un área de cobre adecuada puede ayudar a disipar el calor.

3. Circuito de Excitación:Los dos chips tienen cátodos separados (C1, C2) y un ánodo común. Pueden ser excitados de forma independiente conectando el ánodo común a una alimentación positiva y derivando corriente a través de los pines de cátodo respectivos mediante transistores o pines GPIO de microcontrolador configurados como sumideros de corriente.

4. Diseño Óptico:El patrón de emisión lateral de 120 grados es útil para una visibilidad de gran ángulo. Considere la ubicación relativa a guías de luz o difusores para lograr el efecto visual deseado.

10. Comparación y Diferenciación Técnica

Las características diferenciadoras clave de este LED son sucapacidad bicolor en un encapsulado de emisión lateraly el uso detecnología AlInGaP.

• vs. LED de Emisión Lateral Monocolor:Este dispositivo ahorra espacio en la PCB y coste de ensamblaje al reemplazar dos LED monocolor separados por un solo componente, simplificando la lista de materiales y el diseño.
• AlInGaP vs. Otras Tecnologías:En comparación con los LED tradicionales de GaP (Fosfuro de Galio), AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en una salida más brillante con la misma corriente de excitación. También proporciona una saturación de color y estabilidad superiores con la temperatura y a lo largo de la vida útil en comparación con algunas tecnologías más antiguas.
• Compatibilidad del Encapsulado:La huella estándar EIA garantiza una compatibilidad directa con muchos diseños existentes y líneas de ensamblaje automático, reduciendo el esfuerzo de calificación.

11. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P1: ¿Puedo excitar simultáneamente los chips verde y naranja?

R1: Sí, pero debe asegurarse de que la disipación de potencia total no exceda los límites del encapsulado. Si excita ambos a su corriente máxima en CC (30 mA cada uno) con un V_Ftípico de ~2.0V, la potencia sería de ~120mW, excediendo la clasificación de 75mW por chip. Por lo tanto, no se recomienda la operación simultánea a corriente completa. Para uso simultáneo, reduzca la corriente para mantener la potencia total dentro de límites seguros.

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

R2: La longitud de onda de pico (λ_P) es la longitud de onda a la que el espectro de emisión tiene su máxima intensidad. La longitud de onda dominante (λ_d) es la única longitud de onda que el ojo humano percibe como el color de la luz, calculada a partir de las coordenadas de cromaticidad CIE. λ_da menudo es más relevante para la especificación del color en las aplicaciones.

P3: ¿Por qué es importante la clasificación de corriente inversa si no debo aplicar tensión inversa?

R3: La clasificación I_Res un parámetro de prueba de calidad y fuga para el fabricante. En su circuito, debe proteger el LED de una tensión inversa accidental, que puede ocurrir durante la conexión en caliente o en ciertas configuraciones de circuito. Es esencial usar un diodo en serie o asegurar la polaridad correcta.

P4: ¿Cómo interpreto los códigos de lote al realizar un pedido?

R4: El número de pieza LTST-S115KGKFKT-5A incluye códigos de lote específicos (por ejemplo, KG para intensidad/longitud de onda verde, KF para naranja). Consulte la lista detallada de códigos de lote del fabricante o especifique el brillo requerido (por ejemplo, lote LM para verde más brillante) y el color (por ejemplo, lote D para un tono verde específico) al realizar el pedido para asegurarse de recibir piezas que coincidan con sus requisitos de uniformidad.

12. Principios de Operación

La emisión de luz en este LED se basa en la electroluminiscencia en materiales semiconductores de AlInGaP. Cuando se aplica una tensión directa que excede la tensión de encendido del diodo (aproximadamente 1.7-2.4V), los electrones y los huecos se inyectan en la región activa del chip semiconductor desde las capas tipo n y tipo p, respectivamente. Estos portadores de carga se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida de la composición de la aleación AlInGaP, que se diseña cuidadosamente durante la fabricación del chip para producir luz verde (~575 nm) y naranja (~611 nm). El encapsulado de emisión lateral incorpora una lente moldeada que da forma a la luz emitida en un patrón de visión amplio de 120 grados, dirigiéndola paralela al plano de montaje de la PCB.