Hoja de Datos del LED SMD LTST-FS63HBGED - Emisión Lateral a Todo Color - 0.30mm de Espesor - Azul/Verde/Rojo - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-FS63HBGED es una lámpara LED de montaje superficial (SMD) altamente integrada, diseñada para aplicaciones electrónicas modernas con limitaciones de espacio. Representa una configuración especializada dentro de la familia de LEDs miniaturizados, diseñada específicamente para procesos de ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB). Este dispositivo combina tres fuentes de luz semiconductoras distintas en un único encapsulado excepcionalmente delgado, permitiendo capacidades de color completo en una huella mínima.

1.1 Ventajas Principales y Posicionamiento del Producto

La principal ventaja competitiva de este LED radica en su perfil ultra delgado de 0.30 mm, lo que lo convierte en un componente de emisión lateral. Este factor de forma es crítico para aplicaciones donde el espacio vertical está severamente limitado, como en dispositivos móviles ultradelgados, tecnología ponible y paneles con iluminación lateral. La integración de chips Azul (InGaN), Verde (InGaN) y Rojo (AlInGaP) permite generar un amplio espectro de colores mediante control individual o combinado, eliminando la necesidad de múltiples LEDs discretos de un solo color. El encapsulado utiliza una lente difusora blanca, que ayuda a mezclar la luz de los tres chips y proporciona una apariencia más uniforme cuando se visualiza fuera del eje.

1.2 Mercado Objetivo y Aplicaciones

El dispositivo está dirigido a una amplia gama de fabricantes de equipos electrónicos. Sus segmentos de aplicación clave incluyen:

• Electrónica de Consumo:Retroiluminación para teclados, teclados e indicadores de estado en teléfonos inalámbricos/celulares, computadoras portátiles, tabletas y controles remotos.
• Automatización de Oficina y Sistemas de Red:Indicadores de estado y actividad en routers, switches, módems, impresoras y dispositivos de almacenamiento externo.
• Electrodomésticos y Equipos Industriales:Iluminación de interfaces de usuario, luces indicadoras de estado operativo e indicadores simbólicos en paneles de control.
• Tecnología de Pantallas:Adecuado para micro pantallas y como fuente luminosa compacta para iluminación de señales y símbolos a pequeña escala.

El dispositivo es totalmente compatible con equipos de colocación automatizada de alto volumen y procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), alineándose con líneas de fabricación modernas y compatibles con RoHS.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Una comprensión exhaustiva de las características eléctricas y ópticas es esencial para un diseño de circuito confiable y para lograr el rendimiento deseado.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites.

• Disipación de Potencia (Pd):Varía según el color: Azul: 97.5 mW, Verde: 100.5 mW, Rojo: 81.0 mW. Este parámetro, combinado con la resistencia térmica (implícita en las curvas de reducción), dicta la corriente directa máxima sostenible a temperaturas ambientales elevadas.
• Corriente Directa:La corriente directa continua en DC está clasificada en 30 mA para los tres colores. Se permite una corriente directa pico más alta de 100 mA, pero solo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para gestionar la temperatura de unión.
• Umbral de Descarga Electroestática (ESD):Clasificado a 2000V (Modelo de Cuerpo Humano). Este es un nivel estándar para componentes de grado de consumo, que requiere precauciones estándar de manejo ESD durante el ensamblaje.
• Rangos de Temperatura:Operación: -40°C a +85°C; Almacenamiento: -40°C a +100°C. El amplio rango de operación lo hace adecuado tanto para entornos de consumo como para algunos industriales.
• Condición de Soldadura:Resiste reflujo IR a una temperatura pico de 260°C durante 10 segundos, compatible con procesos de soldadura sin plomo (Pb-free).

2.2 Características Eléctricas y Ópticas (Típicas a Ta=25°C)

Estas son las condiciones de prueba estándar y los valores de rendimiento típicos utilizados para el diseño y la clasificación.

• Intensidad Luminosa (Iv):Medida a corrientes de prueba específicas (Azul: 12mA, Verde: 30mA, Rojo: 30mA). El valor típico es 2750 mcd (mililúmenes), con un mínimo de 1735 mcd y un máximo de 4265 mcd. La variación se aborda mediante el sistema de clasificación.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):Un ángulo muy amplio de 130 grados (típico). Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor en el eje, característico de un LED de emisión lateral con lente difusora, proporcionando una iluminación amplia y uniforme.
• Parámetros de Longitud de Onda:
  • Longitud de Onda de Emisión Pico (λP): Azul: 466 nm, Verde: 516 nm, Rojo: 632 nm (típico).
  • Longitud de Onda Dominante (λd): El rango define el color percibido. Azul: 467-477 nm, Verde: 516-526 nm, Rojo: 618-628 nm.
  • Ancho Medio Espectral (Δλ): Azul: 25 nm, Verde: 35 nm, Rojo: 20 nm (típico). Esto indica la pureza espectral; un Δλ más pequeño significa una luz más monocromática.
• Voltaje Directo (Vf):La caída de voltaje a través del LED a la corriente de prueba. Los rangos son: Azul: 2.45-3.25V, Verde: 2.55-3.35V, Rojo: 1.90-2.70V. Este rango debe considerarse para el diseño del controlador, especialmente para fuentes de voltaje constante.
• Corriente Inversa (Ir):Máximo de 10 μA a un voltaje inverso (Vr) de 5V. Esta prueba es para garantía de calidad; el dispositivo no está diseñado para operar en polarización inversa.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LEDs se clasifican en lotes. El LTST-FS63HBGED utiliza dos criterios principales de clasificación.

3.1 Rango de Intensidad Luminosa (Iv)

Los LEDs se clasifican según su intensidad luminosa medida a las corrientes de prueba estándar. Los lotes se definen como:

- Lote BB:1735 mcd (Mín) a 2340 mcd (Máx).

- Lote CC:2340 mcd (Mín) a 3160 mcd (Máx).

- Lote DD:3160 mcd (Mín) a 4265 mcd (Máx).

Se aplica una tolerancia de +/-15% dentro de cada lote. Los diseñadores deben especificar el lote requerido para garantizar un nivel mínimo de brillo para su aplicación.

3.2 Rango de Tono (Cromaticidad del Color)

Esta es una clasificación bidimensional más compleja basada en las coordenadas de cromaticidad CIE 1931 (x, y). La hoja de datos proporciona una matriz de lotes (ej., B0, B1, B2, B3, C0, C1... D3). Cada lote se define por un área cuadrilátera en el gráfico de color. Por ejemplo, el Lote B0 cubre coordenadas dentro de los límites definidos por (x: 0.2685-0.2885, y: 0.2730-0.3010). Se permite una tolerancia de +/- 0.01 en cada coordenada (x, y) dentro de un lote. Este sistema garantiza que todos los LEDs dentro de un lote de Tono específico aparecerán visualmente idénticos en color bajo condiciones estándar, lo cual es crítico para aplicaciones que requieren una apariencia de color uniforme en múltiples indicadores.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Las curvas características proporcionadas ofrecen una visión más profunda del comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables.

4.1 Intensidad Relativa vs. Longitud de Onda (Fig.1)

Esta curva de distribución espectral muestra la potencia de salida de luz relativa en cada longitud de onda. Confirma visualmente las longitudes de onda pico (λP) y los anchos medios espectrales (Δλ) para cada chip de color. Las curvas para InGaN (Azul y Verde) típicamente muestran un pico más agudo en comparación con AlInGaP (Rojo), que puede tener un espectro ligeramente más amplio.

4.2 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Fig.2)

Esta curva IV es no lineal y de naturaleza exponencial, típica de un diodo. La curva mostrará diferentes voltajes de encendido para el Rojo (AlInGaP, ~1.9V) versus el Azul/Verde (InGaN, ~2.5-3.0V). La pendiente de la curva en la región de operación representa la resistencia dinámica del LED. Este gráfico es crucial para diseñar controladores de corriente constante para garantizar una operación estable en todo el rango de voltaje directo.

4.3 Curva de Reducción de Corriente Directa (Fig.3)

Este es uno de los gráficos más críticos para la confiabilidad. Muestra la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente (Ta). A medida que Ta aumenta, la corriente máxima debe reducirse para evitar que la temperatura de unión del LED exceda su límite, lo que aceleraría la depreciación de lúmenes y reduciría la vida útil. La curva típicamente muestra una reducción lineal desde una corriente especificada a 25°C hasta cero a la temperatura máxima de unión (implícita por la temperatura máxima de operación).

4.4 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (Fig.4)

Esta curva muestra que la salida de luz (intensidad luminosa) aumenta con la corriente directa, pero la relación no es perfectamente lineal, especialmente a corrientes más altas donde la eficiencia puede caer debido al aumento de calor. Ayuda a los diseñadores a elegir una corriente de operación que equilibre el brillo con la eficiencia y la longevidad.

4.5 Patrón de Radiación (Fig.5 y Fig.6)

Estos diagramas polares ilustran la distribución espacial de la intensidad de la luz. Un LED de emisión lateral con lente difusora típicamente muestra un patrón de emisión amplio, similar a Lambertiano. La Fig.5 (Horizontal) y la Fig.6 (Vertical) mostrarían la intensidad en función del ángulo desde el eje central, confirmando el ángulo de visión de 130 grados. El patrón debe ser simétrico para una apariencia fuera del eje consistente.

5. Información Mecánica, de Empaquetado y Ensamblaje

5.1 Dimensiones del Encapsulado y Asignación de Pines

El dispositivo se ajusta a un contorno de encapsulado estándar EIA. Las dimensiones críticas incluyen la longitud total, el ancho y el espesor ultra crítico de 0.30 mm. La asignación de pines está claramente definida: el Pin 3 es el cátodo común (o ánodo, dependiendo de la construcción interna; la hoja de datos lo especifica como el pin común para los tres colores). El ánodo para el chip Rojo es el Pin 1, para el Verde es el Pin 2 y para el Azul es el Pin 4. Esta información es vital para el diseño correcto del PCB y la orientación durante el ensamblaje.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de PCB y Dirección de Soldadura

La hoja de datos incluye una recomendación de patrón de soldadura. Esto muestra el tamaño y forma óptimos de las almohadillas de cobre en el PCB para garantizar una unión de soldadura confiable mientras se minimiza el efecto "tombstoning" (el componente se levanta en un extremo durante el reflujo). También indica la orientación correcta del LED en la cinta en relación con el PCB para las máquinas automáticas de pick-and-place.

5.3 Especificaciones de Empaquetado en Cinta y Carrete

Los LEDs se suministran en cinta portadora de 8 mm de ancho embutida, enrollada en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Las especificaciones clave incluyen:

- Dimensiones del Bolsillo:Tamaño preciso de la cavidad para sujetar el LED de forma segura.

- Paso:La distancia entre los bolsillos de los componentes (ej., 4mm).

- Dimensiones del Carrete:Diámetro del núcleo, diámetro de la brida y ancho total.

- Cantidad:4000 piezas por carrete completo.

- Cinta de Cubierta:Utilizada para sellar los bolsillos; debe tener la fuerza de despegue correcta para la máquina de colocación.

- Estándares de Empaquetado:Cumple con ANSI/EIA-481.

- Reglas de Calidad:Se permiten un máximo de dos componentes faltantes consecutivos; la cantidad mínima de paquete para restos es de 500 piezas.

6. Guías de Ensamblaje, Manejo y Aplicación

6.1 Proceso de Soldadura

El dispositivo está calificado para soldadura por reflujo infrarrojo (IR) con un perfil sin plomo. El parámetro crítico es una temperatura pico de 260°C durante una duración de 10 segundos, como se define en los límites absolutos máximos. Los diseñadores deben asegurarse de que el perfil de su horno de reflujo se mantenga dentro de estos límites para evitar dañar el encapsulado plástico o las uniones internas de alambre.

6.2 Limpieza

La limpieza posterior a la soldadura debe realizarse con cuidado. Solo deben usarse solventes especificados. La hoja de datos recomienda la inmersión en alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente normal durante menos de un minuto. Productos químicos más agresivos o una exposición prolongada pueden dañar la lente de epoxi o las marcas del encapsulado.

6.3 Precauciones contra Descargas Electroestáticas (ESD)

Aunque está clasificado a 2000V HBM, el dispositivo es susceptible a daños por ESD. Los procedimientos de manejo adecuados son obligatorios: usar pulseras antiestáticas conectadas a tierra, tapetes antiestáticos y asegurar que todo el equipo esté correctamente conectado a tierra. El LED no debe manipularse directamente con las manos desnudas.

6.4 Condiciones de Almacenamiento

Para preservar la vida útil en almacén, los LEDs deben almacenarse en su bolsa de barrera de humedad original a condiciones de 30°C o menos y 90% de humedad relativa o menos. El período de uso recomendado es de un año a partir de la fecha de envío mientras se almacena bajo estas condiciones. Si la bolsa se ha abierto o la tarjeta indicadora de humedad muestra exposición excesiva a la humedad, puede ser necesario un horneado antes del reflujo para prevenir el "efecto palomita" (agrietamiento del encapsulado debido a la expansión rápida del vapor).

6.5 Precauciones de Aplicación

La hoja de datos establece explícitamente el uso previsto para "equipos electrónicos ordinarios". Para aplicaciones que requieren una confiabilidad excepcional donde una falla podría poner en peligro la vida o la salud (aviación, médica, sistemas de seguridad de transporte), se requiere consulta y calificación previa con el fabricante. Esto resalta la clasificación del componente para uso comercial/industrial, no necesariamente para aplicaciones críticas para la seguridad sin una evaluación adicional.

7. Consideraciones de Diseño y Circuitos de Aplicación Típicos

7.1 Control del LED

Debido a la característica IV exponencial, los LEDs deben ser controlados por una fuente de corriente, no una fuente de voltaje, para una salida de luz estable. El método más simple es usar una resistencia limitadora de corriente en serie con una fuente de voltaje. El valor de la resistencia (R) se calcula como R = (V_fuente - Vf_LED) / If, donde Vf_LED es el voltaje directo del chip de color específico a la corriente deseada (If). Dado que Vf tiene un rango, la resistencia debe elegirse para garantizar que If no exceda la clasificación máxima incluso con el Vf mínimo. Para aplicaciones de precisión o alimentadas por batería, se recomienda un CI controlador de LED de corriente constante dedicado. Cada chip de color debe ser controlado de forma independiente para permitir la mezcla de colores completa.

7.2 Gestión Térmica

A pesar de su pequeño tamaño, gestionar la temperatura de unión es clave para la longevidad. La ruta principal para la disipación de calor es a través de las almohadillas de soldadura hacia el cobre del PCB. Por lo tanto, es importante utilizar el diseño de pad recomendado y maximizar el área de cobre conectada a los pads (alivio térmico). Evite operar a la corriente absoluta máxima, especialmente en temperaturas ambientales altas, y consulte la curva de reducción.

7.3 Integración Óptica

La lente difusora blanca proporciona una salida de luz mezclada. Para aplicaciones que requieren patrones de haz específicos, se pueden diseñar ópticas secundarias (guias de luz, reflectores) alrededor del LED. El amplio ángulo de visión lo hace adecuado para iluminación lateral de guías de luz delgadas comúnmente utilizadas en la retroiluminación de botones.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Los principales diferenciadores del LTST-FS63HBGED en el mercado son:

1. Factor de Forma:El grosor de 0.30 mm es un habilitador clave para diseños ultra delgados, diferenciándolo de los LEDs SMD estándar de emisión superior que suelen ser más altos.

2. Integración:Combinar tres chips de color primario en un solo encapsulado ahorra espacio en el PCB y simplifica el ensamblaje en comparación con el uso de tres LEDs separados.

3. Rendimiento:El uso de InGaN para azul/verde y AlInGaP para rojo proporciona alta eficiencia y buena saturación de color.

4. Fabricabilidad:La compatibilidad total con líneas de ensamblaje SMT automatizadas de alta velocidad lo hace rentable para la producción en masa.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo controlar los tres colores simultáneamente a su corriente DC máxima de 30mA cada uno?

R: No. Debe considerarse la disipación de potencia total. La operación simultánea a 30mA cada uno probablemente excedería la capacidad de disipación de potencia total del encapsulado, lo que llevaría a un sobrecalentamiento. Se deben usar la curva de reducción y las clasificaciones individuales de Pd para determinar las corrientes de operación simultánea seguras basadas en la temperatura ambiente.

P: ¿Por qué las corrientes de prueba son diferentes para los chips Azul (12mA) versus Verde/Rojo (30mA)?

R: Esto está relacionado con la eficiencia inherente y las características operativas de los diferentes materiales semiconductores (InGaN vs. AlInGaP). El fabricante ha elegido corrientes de prueba que representan un punto de operación típico y eficiente para cada chip para lograr la intensidad luminosa objetivo mientras gestiona el calor y la longevidad.

P: ¿Cómo logro luz blanca con este LED RGB?

R: La luz blanca se crea mezclando los tres colores primarios en proporciones de intensidad específicas. Esto requiere modulación por ancho de pulso (PWM) independiente o control de corriente analógico de cada chip. Las proporciones exactas dependen de los lotes de cromaticidad de los LEDs específicos utilizados y del punto blanco objetivo (ej., blanco frío, blanco cálido).

P: ¿Se requiere protección contra voltaje inverso?

R: Si bien el dispositivo puede soportar una prueba de polarización inversa de 5V, no está diseñado para operar en inversa. Si existe alguna posibilidad de que se aplique voltaje inverso en el circuito (ej., en una carga inductiva o con una señal acoplada en CA), se debe usar un diodo de protección externo en serie o en paralelo (dependiendo de la configuración).