Hoja de Datos del LED SMD LTW-S225DSKS-PH - Doble Color Lateral (Blanco/Amarillo) - Dimensiones del Paquete - Tensión 2.5-3.7V/1.6-2.4V - Potencia 72/62.5mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas del LTW-S225DSKS-PH, un LED SMD (Dispositivo de Montaje Superficial) de doble color lateral. Este componente integra dos chips emisores de luz distintos dentro de un único paquete compacto diseñado para procesos de montaje automatizado. Su enfoque principal de aplicación son dispositivos electrónicos con limitaciones de espacio que requieren indicación de estado fiable o funcionalidad de retroiluminación.

1.1 Características Principales y Mercado Objetivo

El LTW-S225DSKS-PH está diseñado con varias características clave que lo hacen adecuado para la fabricación de electrónica moderna. Cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), garantizando la adherencia a normativas medioambientales. El dispositivo utiliza un marco de pistas estañado para mejorar la soldabilidad. Incorpora chips semiconductores ultrabrillantes: uno basado en tecnología InGaN para emisión de luz blanca y otro basado en tecnología AlInGaP para emisión de luz amarilla.

El paquete se suministra en formato de cinta estándar de 8 mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, conforme a los estándares EIA (Alianza de Industrias Electrónicas), lo que facilita la compatibilidad con equipos automáticos de pick-and-place de alta velocidad comúnmente utilizados en producción en volumen. El dispositivo también está diseñado para ser compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), que es el estándar para el montaje de PCB sin plomo.

Sus aplicaciones objetivo principales abarcan equipos de telecomunicaciones (como teléfonos celulares e inalámbricos), dispositivos de automatización de oficinas (como ordenadores portátiles), sistemas de red, diversos electrodomésticos y aplicaciones de señalización o pantallas interiores. Los usos específicos incluyen retroiluminación de teclados, indicadores de estado para alimentación, conectividad o estado del sistema, micro-pantallas e iluminación general de señales o símbolos.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

El rendimiento del LTW-S225DSKS-PH está definido por un conjunto completo de parámetros eléctricos, ópticos y térmicos medidos en condiciones estándar (Ta=25°C salvo que se especifique lo contrario). Comprender estos parámetros es crítico para un diseño de circuito adecuado y un funcionamiento fiable.

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 el funcionamiento en o cerca de estos límites y debe evitarse para un rendimiento fiable a largo plazo.

• Disipación de Potencia (Pd):72 mW para el chip blanco, 62.5 mW para el chip amarillo. Esta es la cantidad máxima de potencia que el LED puede disipar como calor.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100 mA para blanco, 60 mA para amarillo. Esta es la corriente instantánea máxima permitida en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms).
• Corriente Directa Continua (I_F):20 mA para blanco, 25 mA para amarillo. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para operación normal.
• Rango de Temperatura de Operación:-20°C a +80°C. El rango de temperatura ambiente dentro del cual el LED está diseñado para funcionar.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-30°C a +85°C. El rango de temperatura para almacenar el dispositivo cuando no está energizado.
• Condición de Soldadura Infrarroja:Resiste 260°C durante 10 segundos, que es un perfil típico para soldadura por reflujo sin plomo.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a la corriente de prueba estándar de I_F= 20mA.

• Intensidad Luminosa (I_V):Para el LED blanco, la intensidad varía desde un mínimo de 112.0 mcd hasta un máximo de 450.0 mcd. Para el LED amarillo, el rango es de 45.0 mcd a 180.0 mcd. El valor real para una unidad específica depende de su clasificación (ver Sección 4). La medición utiliza un sensor filtrado para aproximarse a la curva de respuesta fotópica del ojo CIE.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):Típicamente 130 grados para ambos colores. Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad medida en el eje central (0°). Un ángulo de visión amplio como este es característico de los LEDs laterales.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Se aplica solo al LED amarillo, variando de 584.0 nm a 596.0 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que define el color.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_P):Típicamente 591.0 nm para el LED amarillo, representando el pico en su distribución de potencia espectral.
• Coordenadas de Cromaticidad (x, y):Para el LED blanco, las coordenadas típicas son x=0.31, y=0.31, ubicándolo en la región de "blanco frío" del diagrama de cromaticidad CIE 1931. El color del LED amarillo está definido por su clasificación de longitud de onda dominante.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):Típicamente 15 nm para el LED amarillo, indicando la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida.
• Tensión Directa (V_F):Para el LED blanco: Mín 2.5V, Máx 3.7V. Para el LED amarillo: Mín 1.6V, Máx 2.4V. Esta es la caída de tensión a través del LED cuando se alimenta a 20mA. La diferencia en V_Fentre los dos colores es significativa y debe tenerse en cuenta en el diseño del circuito, especialmente si van a ser alimentados desde una fuente de corriente común.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10.0 μA para ambos colores a una tensión inversa (V_R) de 5V.Nota Importante:La hoja de datos establece explícitamente que la condición de tensión inversa se aplica solo para pruebas infrarrojas (IR), y el dispositivo no está diseñado para operación inversa. No se recomienda aplicar polarización inversa en un circuito de aplicación.

2.3 Consideraciones Térmicas

Los límites de disipación de potencia (72mW/62.5mW) están directamente relacionados con la gestión térmica. Exceder estos límites aumenta la temperatura de unión, lo que puede conducir a una depreciación acelerada del lumen (disminución de la salida de luz con el tiempo), un cambio en las coordenadas de cromaticidad y, en última instancia, al fallo del dispositivo. El rango de temperatura de operación de -20°C a +80°C define las condiciones ambientales. Los diseñadores deben asegurarse de que los efectos combinados de la temperatura ambiente y el autocalentamiento por disipación de potencia mantengan la temperatura de unión del LED dentro de límites seguros.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LEDs se clasifican en "bins" basándose en parámetros clave de rendimiento. El LTW-S225DSKS-PH utiliza un sistema de clasificación multidimensional.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa (I_V)

Los LEDs se categorizan según su salida de luz medida a 20mA.

Bins del LED Blanco:

• Bin R:112.0 – 180.0 mcd
• Bin S:180.0 – 280.0 mcd
• Bin T:280.0 – 450.0 mcd

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

Bins del LED Amarillo:

• Bin P:45.0 – 71.0 mcd
• Bin Q:71.0 – 112.0 mcd
• Bin R:112.0 – 180.0 mcd

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

3.2 Clasificación por Tono / Cromaticidad

Para el LED blanco, la consistencia del color se gestiona a través de bins de coordenadas de cromaticidad (x, y) definidos por cuadriláteros específicos en el diagrama CIE 1931 (ej., S1-1, S1-2, S2-1, etc.). La tolerancia para cada bin de tono es +/- 0.01 en ambas coordenadas x e y. Para el LED amarillo, se utiliza una clasificación más simple por longitud de onda dominante:

• Bin H:584.0 – 590.0 nm
• Bin J:590.0 – 596.0 nm

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

Este sistema de clasificación permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de brillo y consistencia de color para su aplicación, lo cual es crucial para aplicaciones como retroiluminación multi-LED o matrices de estado donde la uniformidad es importante.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien los gráficos específicos no se detallan completamente en el texto proporcionado, las curvas típicas para tales LEDs incluirían las siguientes, todas medidas a 25°C ambiente salvo que se indique:

4.1 Curva Corriente vs. Tensión (I-V)

Este gráfico muestra la relación entre la corriente directa (I_F) y la tensión directa (V_F). Es no lineal, característica de un diodo. La curva para el chip AlInGaP (amarillo) típicamente tendría una tensión de rodilla más baja (~1.8V) en comparación con el chip InGaN (blanco) (~3.0V). Esta curva es esencial para diseñar el circuito limitador de corriente, ya sea usando una simple resistencia o un controlador de corriente constante.

4.2 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

Este gráfico ilustra cómo aumenta la salida de luz con la corriente de alimentación. Generalmente es lineal en un rango, pero se satura a corrientes más altas debido a la caída de eficiencia y efectos térmicos. No se recomienda operar cerca o por encima de la corriente continua máxima absoluta (20/25mA), ya que reduce la eficiencia y la vida útil.

4.3 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

La salida de luz del LED disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. Esta curva cuantifica esa relación. Para los LEDs AlInGaP (amarillo), la disminución suele ser más pronunciada que para los LEDs InGaN (blanco). Esta es una consideración crítica para aplicaciones con altas temperaturas ambientales o mala gestión térmica en el PCB.

4.4 Distribución Espectral

Para el LED amarillo AlInGaP, esto mostraría un pico relativamente estrecho centrado alrededor de 591 nm. Para el LED blanco InGaN, el espectro sería mucho más amplio, consistente en la emisión de un chip InGaN azul combinada con la luz de una capa de fósforo, resultando en un espectro continuo a través de longitudes de onda visibles.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete y Asignación de Pines

El LTW-S225DSKS-PH es un paquete SMD lateral. Notas dimensionales clave: todas las dimensiones están en milímetros, con una tolerancia estándar de ±0.1 mm salvo que se especifique lo contrario. La asignación de pines es crucial para la orientación correcta:

• Los pines 1 y 2 están asignados al chip AlInGaP Amarillo.
• Los pines 3 y 4 están asignados al chip InGaN Blanco.

La disposición física asegura que la emisión principal de luz sea desde el lateral del paquete, no desde la parte superior.

5.2 Diseño Recomendado de Pads en PCB y Polaridad

La hoja de datos incluye un diagrama para la huella de soldadura recomendada en la placa de circuito impreso. Adherirse a este diseño promueve una soldadura fiable, una alineación adecuada y una buena resistencia mecánica. El patrón de pads también proporciona el alivio térmico necesario y el volumen de soldadura. La polaridad se indica mediante la numeración de los pines; conectar correctamente el ánodo y el cátodo es esencial. Aplicar tensión inversa puede dañar el LED.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Proceso de Soldadura por Reflujo Infrarrojo

El dispositivo es compatible con la soldadura por reflujo infrarrojo (IR), que es estándar para el montaje sin plomo. La condición máxima nominal es 260°C durante 10 segundos. En la práctica, debe utilizarse un perfil de reflujo sin plomo estándar con una temperatura máxima entre 240°C y 260°C, y un tiempo por encima del líquido (TAL) apropiado para la pasta de soldar. Debe seguirse el perfil sugerido en la hoja de datos para evitar choques térmicos o daños al paquete del LED o a las conexiones internas.

6.2 Limpieza

La limpieza posterior a la soldadura debe realizarse con cuidado. Solo deben usarse los productos químicos especificados. La hoja de datos recomienda la inmersión en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto si es necesaria la limpieza. El uso de líquidos químicos no especificados o agresivos puede dañar la lente de epoxi del LED o los materiales del paquete, conduciendo a una reducción de la salida de luz o a un fallo prematuro.

6.3 Almacenamiento y Manejo

Precaución por Descarga Electroestática (ESD):Los LEDs son sensibles a la electricidad estática y a sobretensiones. Se recomienda usar una pulsera antiestática o guantes antiestáticos al manipularlos. Todo el equipo y las estaciones de trabajo deben estar correctamente conectados a tierra.

Sensibilidad a la Humedad:Los LEDs se empaquetan en una bolsa barrera de humedad con desecante. Mientras están sellados, deben almacenarse a 30°C o menos y 90% de humedad relativa (HR) o menos, con una vida útil recomendada de un año. Una vez abierto el embalaje original, el ambiente de almacenamiento no debe exceder los 30°C o el 60% de HR. Los componentes extraídos de su embalaje seco deben someterse a soldadura por reflujo IR dentro de una semana (Nivel de Sensibilidad a la Humedad 3, MSL-3). Para un almacenamiento más prolongado fuera de la bolsa original, deben guardarse en un recipiente sellado con desecante. Si se almacenan abiertos durante más de una semana, se requiere un horneado a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de la soldadura para evitar el efecto "palomitas" durante el reflujo.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

El LTW-S225DSKS-PH se suministra en cinta portadora estampada estándar de la industria, de 8 mm de ancho, enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete contiene 4000 piezas. Los alvéolos de la cinta se sellan con una cinta de cubierta superior para proteger los componentes durante el envío y manejo. El embalaje cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481. Para cantidades menores a un carrete completo, se especifica una cantidad mínima de embalaje de 500 piezas para los restos. La cinta está diseñada para permitir un máximo de dos componentes faltantes consecutivos (alvéolos vacíos).

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Cada chip de color dentro del LTW-S225DSKS-PH debe ser alimentado de forma independiente debido a sus diferentes características de tensión directa. El método de alimentación más simple es usar una resistencia limitadora de corriente en serie para cada chip. El valor de la resistencia se calcula como R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F, donde I_Fes la corriente de alimentación deseada (ej., 20mA) y V_Fes la tensión directa típica o máxima de la hoja de datos, dependiendo del margen de diseño. Para una mejor consistencia y estabilidad, especialmente ante variaciones de temperatura o tensión de alimentación, se recomienda un circuito controlador de corriente constante.

8.2 Gestión Térmica en el Diseño

Aunque los LEDs SMD son pequeños, una gestión térmica efectiva es vital para el rendimiento y la longevidad. El PCB actúa como el disipador de calor principal. Usar el diseño de pads recomendado con un área de cobre adecuada conectada a las almohadillas térmicas del LED ayuda a disipar el calor. Para aplicaciones de alta potencia o alta temperatura ambiente, pueden ser necesarias vías térmicas adicionales bajo el paquete o un área de cobre más grande para transferir el calor lejos de la unión del LED.

8.3 Consideraciones de Diseño Óptico

Como LED lateral, la emisión principal de luz es paralela a la superficie del PCB. Esto es ideal para iluminar guías de luz laterales, indicadores que emiten desde el costado o retroiluminar teclas desde el lateral. Los diseñadores deben considerar el ángulo de visión de 130 grados al diseñar tubos de luz, lentes o difusores para garantizar una iluminación uniforme y el efecto visual deseado.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El factor diferenciador clave del LTW-S225DSKS-PH es su configuración de doble color lateral en un único paquete SMD. Esto ahorra espacio en el PCB en comparación con el uso de dos LEDs laterales separados. El uso de AlInGaP para el amarillo ofrece alta eficiencia y buena pureza de color, mientras que el blanco basado en InGaN proporciona una fuente moderna de blanco frío. La combinación de un amplio ángulo de visión de 130 grados y la compatibilidad con procesos de montaje y reflujo automatizados lo convierte en una opción versátil para una fabricación rentable y de alto volumen.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo alimentar ambos chips, el blanco y el amarillo, desde la misma resistencia limitadora de corriente?
R: No. Debido a la diferencia significativa en la tensión directa (V_F~3.2V para blanco vs. ~2.0V para amarillo a 20mA), conectarlos en paralelo con una sola resistencia resultaría en un severo desequilibrio de corriente, potencialmente sobrealimentando un chip y subalimentando el otro. Cada chip requiere su propio control de corriente independiente.

P: ¿Qué significa el código de clasificación de intensidad luminosa (ej., R, S, T)?
R: El código de clasificación indica el rango garantizado de salida de luz para ese LED específico cuando se alimenta a la corriente de prueba estándar (20mA). Por ejemplo, un LED blanco del Bin T será más brillante (280-450 mcd) que uno del Bin R (112-180 mcd). Los diseñadores especifican el bin requerido para garantizar la consistencia en el brillo de su producto.

P: ¿Es este LED adecuado para aplicaciones exteriores?
R: La hoja de datos especifica un rango de temperatura de operación de -20°C a +80°C y enumera aplicaciones interiores típicas. Para uso exterior, deben evaluarse factores como temperaturas extremas más amplias, la exposición a UV que degrada el epoxi y la entrada de humedad. El dispositivo no está específicamente clasificado para entornos hostiles.

P: ¿Qué tan crítico es el plazo de una semana para el reflujo después de abrir la bolsa barrera de humedad?
R: Es muy importante para la fiabilidad. Si los componentes MSL-3 absorben demasiada humedad del aire y luego se someten al alto calor de la soldadura por reflujo, la vaporización rápida de la humedad puede causar delaminación interna o grietas (efecto "palomitas"), conduciendo a fallos inmediatos o latentes. Adhiérase a las pautas de horneado si se excede el plazo.

11. Ejemplos Prácticos de Aplicación

Ejemplo 1: Indicador de Estado en Dispositivo Móvil:Un solo LTW-S225DSKS-PH puede proporcionar múltiples estados. El LED blanco podría indicar "encendido" o "carga completa", mientras que el LED amarillo podría indicar "cargando" o "batería baja". La emisión lateral permite que la luz se acople a una guía de luz que llega al borde de la carcasa del dispositivo, creando un indicador elegante.

Ejemplo 2: Retroiluminación de Panel de Control Industrial:Una matriz de estos LEDs podría colocarse a lo largo del borde de un panel de interruptores de membrana. Los LEDs blancos proporcionan retroiluminación general para todas las teclas en condiciones de poca luz. Los LEDs amarillos podrían conectarse a teclas de función específicas (ej., parada de emergencia, advertencia) para proporcionar un color distintivo y llamativo cuando se activan, todo utilizando la misma huella compacta del componente.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LEDs) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de la electroluminiscencia. Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n, los electrones y los huecos se recombinan, liberando energía en forma de fotones. El color de la luz está determinado por el intervalo de banda de energía del material semiconductor.

• AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio):Este sistema de materiales se utiliza para el LED amarillo. Tiene un intervalo de banda que corresponde a la emisión de luz en las regiones roja, naranja, ámbar y amarilla del espectro. Es conocido por su alta eficiencia en estos colores.
• InGaN (Nitruro de Indio y Galio):Este sistema de materiales se utiliza para el LED blanco. Típicamente, un chip InGaN que emite azul se combina con un recubrimiento de fósforo. La luz azul del chip excita el fósforo, que luego re-emite luz a través de un espectro más amplio, resultando en la percepción de luz blanca. La mezcla específica de fósforos determina el punto blanco (ej., blanco frío, blanco cálido).

La estructura del paquete lateral utiliza una cavidad reflectante y una lente de epoxi moldeada para dirigir la salida de luz principal lateralmente desde el cuerpo del componente.

13. Tendencias Tecnológicas

La industria de la optoelectrónica continúa avanzando en varias áreas clave relevantes para componentes como el LTW-S225DSKS-PH. Existe un impulso constante hacia lamayor eficacia luminosa(más salida de luz por vatio de entrada eléctrica), lo que mejora la eficiencia energética y permite corrientes de alimentación más bajas o salidas más brillantes.La mejora en la reproducción del colory una gama más amplia de puntos blancos disponibles (TCC - Temperatura de Color Correlacionada) son tendencias, especialmente para los LEDs blancos.La miniaturizaciónpersiste, permitiendo tamaños de paquete aún más pequeños con un rendimiento comparable o mejor. Además,la mejora de la fiabilidad y longevidadbajo condiciones de mayor temperatura y humedad son objetivos de desarrollo continuos, expandiendo los entornos de aplicación potenciales para los LEDs SMD. La integración de múltiples funciones (como múltiples colores o incluso controladores integrados) en paquetes únicos también representa una tendencia significativa en el diseño de componentes.