Tabla de contenido
- 1. Descripción General del Producto
- 1.1 Características
- 1.2 Aplicaciones
- 2. Dimensiones y Configuración del Paquete
- 3. Clasificaciones y Características
- 3.1 Clasificaciones Absolutas Máximas
- 3.2 Perfil de Reflujo IR Recomendado
- 3.3 Características Eléctricas y Ópticas
- 4. Sistema de Códigos de Binning
- 4.1 Binning de Intensidad Luminosa (IV) RGB
- 4.1.1 Rangos de Color Individuales
- 4.1.2 Códigos de Bin RGB Combinados
- 4.2 Binning de Longitud de Onda Dominante (WD) RGB
- 4.2.1 Rangos de Longitud de Onda Individuales
- 4.2.2 Códigos de Bin de Longitud de Onda RGB Combinados
- 4.3 Binning de Intensidad Luminosa Blanca
- 4.4 Binning de Cromaticidad (CIE) Blanca
- 5. Curvas de Rendimiento Típicas
- 6. Guía del Usuario y Manejo
- 6.1 Limpieza
- 6.2 Diseño Recomendado de Pads en PCB
- 6.3 Especificaciones de Empaquetado en Cinta y Carrete
- 6.4 Especificaciones del Carrete
- 7. Precauciones y Notas de Aplicación
- 7.1 Uso Previsto y Fiabilidad
- 7.2 Consideraciones Generales de Diseño
- 8. Análisis Técnico Profundo y Comparación
- 8.1 Materiales Semiconductores y Color
- 8.2 Comprensión del Binning para el Diseño
- 8.3 Diferenciadores Clave
- 9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros)
- 10. Ejemplo de Diseño y Aplicación
1. Descripción General del Producto
El LTST-S06WGEBD es un LED de montaje superficial (SMD) diseñado para el ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso (PCB). Su tamaño miniatura lo hace adecuado para aplicaciones con espacio limitado en una amplia gama de equipos electrónicos.
1.1 Características
- Cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).
- Empaquetado en cinta de 12 mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro para manejo automatizado.
- Contorno de paquete estándar EIA (Alianza de Industrias Electrónicas).
- Compatible con CI, adecuado para interfaz directa con circuitos lógicos.
- Compatible con equipos de ensamblaje automático pick-and-place.
- Resiste procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR).
- Preacondicionado al nivel de sensibilidad a la humedad JEDEC (Consejo Conjunto de Ingeniería de Dispositivos Electrónicos) 3.
1.2 Aplicaciones
- Equipos de telecomunicaciones (teléfonos inalámbricos/celulares).
- Dispositivos de automatización de oficina y computadoras portátiles.
- Sistemas de red y electrodomésticos.
- Letreros interiores e indicadores de estado.
- Retroiluminación de paneles frontales e iluminación de señal/símbolo.
2. Dimensiones y Configuración del Paquete
El LED está alojado en un paquete SMD estándar. Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia típica de ±0,1 mm a menos que se especifique lo contrario. El número de parte LTST-S06WGEBD incorpora múltiples chips LED en un solo paquete, permitiendo diferentes colores según la asignación de pines.
| Color de la Lente | Color de la Fuente | Tecnología | Asignación de Pines |
|---|---|---|---|
| Amarillo | Blanco Difuso | InGaN | 2, 1 |
| Blanco Difuso | Verde | InGaN | 4, 3 |
| Blanco Difuso | Rojo | AlInGaP | 4, 5 |
| Blanco Difuso | Azul | InGaN | 4, 6 |
3. Clasificaciones y Características
3.1 Clasificaciones Absolutas Máximas
Las clasificaciones se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder estos valores puede causar daño permanente.
| Parámetro | Blanco | Verde | Rojo | Azul | Unidad |
|---|---|---|---|---|---|
| Disipación de Potencia | 102 | 99 | 75 | 99 | mW |
| Corriente Directa Pico (Ciclo de Trabajo 1/10, Pulso 0,1 ms) | 100 | mA | |||
| Corriente Directa en CC | 30 | mA | |||
| Rango de Temperatura de Operación | -40°C a +85°C | - | |||
| Rango de Temperatura de Almacenamiento | -40°C a +100°C | - |
3.2 Perfil de Reflujo IR Recomendado
Para procesos de soldadura sin plomo, el perfil de reflujo recomendado debe cumplir con el estándar J-STD-020B. Esto asegura uniones de soldadura confiables sin dañar el paquete del LED debido a un estrés térmico excesivo.
3.3 Características Eléctricas y Ópticas
El rendimiento típico se mide a Ta=25°C con una corriente directa (IF) de 20 mA, a menos que se indique lo contrario.
| Parámetro | Símbolo | Blanco | Verde | Rojo | Azul | Unidad | Condición |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Flujo Luminoso (Mín) | Φv | 4.40 | 4.00 | 1.92 | 0.77 | lm | IF=20mA |
| Flujo Luminoso (Máx) | Φv | 7.80 | 8.00 | 4.00 | 1.58 | lm | IF=20mA |
| Intensidad Luminosa (Mín) | Iv | 1580 | 1350 | 700 | 280 | mcd | IF=20mA |
| Intensidad Luminosa (Máx) | Iv | 2800 | 2700 | 1450 | 580 | mcd | IF=20mA |
| Ángulo de Visión (Típ) | 2θ1/2 | 120 | grados | - | |||
| Longitud de Onda Dominante (Mín) | λd | - | 520 | 617 | 465 | nm | IF=20mA |
| Longitud de Onda Dominante (Máx) | λd | - | 530 | 630 | 475 | nm | IF=20mA |
| Tensión Directa (Mín) | VF | 2.8 | 2.4 | 1.8 | 2.4 | V | IF=20mA |
| Tensión Directa (Máx) | VF | 3.4 | 3.3 | 2.5 | 3.3 | V | IF=20mA |
| Ancho Espectral a Media Altura (Típ) | Δλ | - | 30 | 20 | 25 | nm | - |
| Corriente Inversa (Máx) | IR | 10 | µA | VR=5V |
Notas:
- Tolerancias: Flujo Luminoso ±10%, Longitud de Onda Dominante ±1 nm, Tensión Directa ±0,1 V.
- Precaución ESD: Los LED son sensibles a la descarga electrostática (ESD). Deben usarse precauciones ESD adecuadas (pulseras, equipo conectado a tierra) durante el manejo.
- Las coordenadas de cromaticidad se prueban según el estándar CAS140B para cada chip/canal.
4. Sistema de Códigos de Binning
Los LED se clasifican (binned) según parámetros ópticos clave para garantizar consistencia en las series de producción.
4.1 Binning de Intensidad Luminosa (IV) RGB
Los LED se categorizan en bins según su salida de flujo luminoso mínima y máxima a 20 mA.
4.1.1 Rangos de Color Individuales
Verde:G1 (4,00-5,65 lm), G2 (5,65-8,00 lm).
Rojo:R1 (1,92-2,75 lm), R2 (2,75-4,00 lm).
Azul:B1 (0,77-1,08 lm), B2 (1,08-1,58 lm).
La tolerancia en cada bin es de ±10%.
4.1.2 Códigos de Bin RGB Combinados
Un único código alfanumérico en la etiqueta del producto indica la combinación específica de bins de intensidad Verde, Rojo y Azul. Por ejemplo, el código A1 corresponde a G1, R1, B1.
4.2 Binning de Longitud de Onda Dominante (WD) RGB
Los LED también se clasifican por la longitud de onda pico de su luz emitida.
4.2.1 Rangos de Longitud de Onda Individuales
Verde:AP (520-525 nm), AQ (525-530 nm).
Rojo:Rango único (617-630 nm).
Azul:AC (465-470 nm), AD (470-475 nm).
La tolerancia para cada bin es de ±1 nm.
4.2.2 Códigos de Bin de Longitud de Onda RGB Combinados
Similar a la intensidad, un código (D1-D4) especifica la combinación de bins de longitud de onda para los chips Verde, Rojo y Azul.
4.3 Binning de Intensidad Luminosa Blanca
Los LED blancos se clasifican por separado: W1 (4,40-5,85 lm), W2 (5,85-7,80 lm). La tolerancia es de ±10%.
4.4 Binning de Cromaticidad (CIE) Blanca
Los LED blancos se clasifican además según sus coordenadas de cromaticidad (x, y) en el diagrama del espacio de color CIE 1931. Los bins (por ejemplo, D1, D2, E1, E2, F1, F2) definen regiones cuadrangulares específicas en este gráfico para garantizar una apariencia de color blanco consistente. La tolerancia en cada coordenada (x, y) es de ±0,01.
5. Curvas de Rendimiento Típicas
La hoja de datos incluye representaciones gráficas de características clave, típicamente trazadas frente a la corriente directa o la temperatura ambiente. Estas curvas son esenciales para que los ingenieros de diseño predigan el comportamiento del LED en condiciones no estándar.
- Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V):Muestra la relación no lineal, crítica para diseñar circuitos limitadores de corriente.
- Corriente Directa vs. Intensidad/Flujo Luminoso:Demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, hasta la clasificación máxima.
- Temperatura Ambiente vs. Intensidad Luminosa Relativa:Ilustra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión, destacando la importancia de la gestión térmica.
- Distribución Espectral de Potencia:Para LED de color, este gráfico muestra la intensidad relativa a través de las longitudes de onda, definiendo la pureza del color y la longitud de onda dominante.
6. Guía del Usuario y Manejo
6.1 Limpieza
No utilice productos químicos no especificados. Si es necesaria la limpieza, sumerja el LED en alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. La agitación o la limpieza ultrasónica pueden dañar el paquete.
6.2 Diseño Recomendado de Pads en PCB
Se proporciona un patrón de soldadura (huella) recomendado para la PCB para garantizar una soldadura adecuada, estabilidad mecánica y disipación de calor. Adherirse a este diseño previene el efecto "tombstoning" y defectos en las uniones de soldadura.
6.3 Especificaciones de Empaquetado en Cinta y Carrete
Los LED se suministran en cinta portadora con relieve con una cinta protectora de cubierta. Se especifican las dimensiones clave de los bolsillos de la cinta, el paso y el carrete para ser compatibles con equipos de ensamblaje automático estándar.
6.4 Especificaciones del Carrete
- Diámetro del carrete: 7 pulgadas.
- Cantidad por carrete: 3000 piezas.
- Cantidad mínima de pedido para remanentes: 500 piezas.
- Máximo de componentes faltantes consecutivos en la cinta: 2.
- El empaquetado cumple con las especificaciones EIA-481-1-B.
7. Precauciones y Notas de Aplicación
7.1 Uso Previsto y Fiabilidad
Estos LED están diseñados para equipos electrónicos de propósito general. Para aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional o donde una falla podría poner en riesgo la vida o la salud (por ejemplo, aviación, dispositivos médicos, sistemas de seguridad en el transporte), es obligatoria una evaluación de fiabilidad específica y una consulta con el fabricante. El producto estándar puede no estar calificado para tales aplicaciones críticas para la seguridad.
7.2 Consideraciones Generales de Diseño
- Limitación de Corriente:Siempre opere el LED con una resistencia limitadora de corriente en serie o un controlador de corriente constante para evitar exceder la corriente directa máxima absoluta en CC, lo que puede causar degradación rápida o falla.
- Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegurar un área de cobre en la PCB o vías térmicas adecuadas ayuda a mantener una temperatura de unión más baja, preservando la salida luminosa y la longevidad.
- Protección contra Tensión Inversa:La tensión inversa máxima es de solo 5 V. Incorpore protección (como un diodo en paralelo) si el LED pudiera estar expuesto a condiciones de polarización inversa.
- Protección ESD:Implemente componentes de protección ESD en las líneas de PCB conectadas al LED si el entorno de ensamblaje o el uso final presenta un riesgo de ESD.
8. Análisis Técnico Profundo y Comparación
8.1 Materiales Semiconductores y Color
Los diferentes colores se logran utilizando distintos sistemas de materiales semiconductores:
- InGaN (Nitruro de Galio e Indio):Utilizado para LED Verdes y Azules. Este sistema de material permite una emisión eficiente en el espectro azul a verde.
- AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio):Utilizado para el LED Rojo. Este material es altamente eficiente para longitudes de onda rojas y ámbar.
- Luz Blanca:Típicamente generada por un chip azul de InGaN recubierto con un fósforo amarillo. La mezcla de luz azul y amarilla aparece blanca al ojo humano. El binning para el blanco se centra en las coordenadas de cromaticidad para definir la "blancura" (por ejemplo, blanco frío, blanco neutro).
8.2 Comprensión del Binning para el Diseño
El extenso sistema de binning tiene un propósito crucial. Para aplicaciones estéticas (como indicadores de estado o retroiluminación donde se usan múltiples LED uno al lado del otro), seleccionar LED del mismo bin de intensidad y cromaticidad garantiza un brillo y color uniformes, evitando una apariencia irregular o desigual. Para aplicaciones de mezcla de colores (como crear luz blanca ajustable con LED RGB), conocer los bins precisos de longitud de onda e intensidad permite una calibración de color más precisa y el desarrollo de algoritmos de control.
8.3 Diferenciadores Clave
Este paquete multi-chip (que combina blanco y colores RGB individuales) ofrece flexibilidad de diseño en una sola huella, ahorrando espacio en la PCB en comparación con el uso de cuatro LED separados. El preacondicionamiento a JEDEC Nivel 3 indica que puede soportar 168 horas de vida útil en el piso a ≤30°C/60% HR antes del reflujo, lo cual es importante para la logística de fabricación.
9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros)
P: ¿Cuál es la tensión directa típica para el LED verde a 20 mA?
R: La tensión directa (VF) para el chip verde varía de 2,4 V (Mín) a 3,3 V (Máx) a 20 mA. Un valor típico para el diseño podría ser alrededor de 2,8-3,0 V, pero el circuito debe diseñarse para manejar el máximo.
P: ¿Puedo alimentar este LED a 30 mA continuamente?
R: Sí, 30 mA es la clasificación absoluta máxima de corriente directa en CC. Para una operación confiable a largo plazo, a menudo es recomendable alimentar los LED a una corriente más baja, como 20 mA, para reducir el estrés térmico y aumentar la vida útil.
P: ¿Cómo interpreto el código de bin "A3" en la etiqueta?
R: Refiriéndose a la tabla de cruce, el código A3 corresponde a: Verde en el bin G2 (5,65-8,00 lm), Rojo en el bin R1 (1,92-2,75 lm) y Azul en el bin B1 (0,77-1,08 lm).
P: ¿Es este LED adecuado para uso exterior?
R: El rango de temperatura de operación es de -40°C a +85°C, lo que cubre muchas condiciones exteriores. Sin embargo, la hoja de datos no especifica una clasificación de Protección contra Ingestión (IP) contra polvo y agua. Para uso exterior, sería necesario un sellado adicional o un recubrimiento conformado en la PCB para proteger el LED y sus uniones de soldadura de la humedad y los contaminantes.
10. Ejemplo de Diseño y Aplicación
Escenario: Diseñar un indicador de estado multicolor para un router de red.
- Requisito:Un solo componente que pueda mostrar Blanco (encendido), Verde (conectado), Rojo (error) y Azul (modo de emparejamiento).
- Selección del Componente:El LTST-S06WGEBD es ideal ya que integra los cuatro colores.
- Diseño del Circuito:
- Use un pin GPIO de un microcontrolador para controlar cada canal de color a través de un transistor NPN simple o un MOSFET como interruptor de lado bajo.
- Calcule una resistencia limitadora de corriente para cada canal. Para el chip verde a 20 mA con una VF(máx) de 3,3 V y una fuente de 5 V: R = (5V - 3,3V) / 0,02A = 85Ω. Use el siguiente valor estándar (por ejemplo, 91Ω o 100Ω) que proporcionará una corriente ligeramente menor, lo cual es seguro.
- Repita para los otros colores usando sus respectivos valores VF(máx).
- Diseño de la PCB:Siga el diseño de pads recomendado. Coloque el LED lejos de otros componentes que generen calor. Asegúrese de que la tierra del microcontrolador y la tierra del circuito del LED estén correctamente conectadas.
- Software:Implemente lógica de control para iluminar el chip apropiado según el estado del sistema. Asegúrese de que solo un chip esté alimentado a la vez si se pudiera exceder la disipación de potencia total máxima absoluta del paquete.
Terminología de especificaciones LED
Explicación completa de términos técnicos LED
Rendimiento fotoeléctrico
| Término | Unidad/Representación | Explicación simple | Por qué es importante |
|---|---|---|---|
| Eficacia luminosa | lm/W (lúmenes por vatio) | Salida de luz por vatio de electricidad, más alto significa más eficiencia energética. | Determina directamente el grado de eficiencia energética y el costo de electricidad. |
| Flujo luminoso | lm (lúmenes) | Luz total emitida por la fuente, comúnmente llamada "brillo". | Determina si la luz es lo suficientemente brillante. |
| Ángulo de visión | ° (grados), por ejemplo, 120° | Ángulo donde la intensidad de la luz cae a la mitad, determina el ancho del haz. | Afecta el rango de iluminación y uniformidad. |
| CCT (Temperatura de color) | K (Kelvin), por ejemplo, 2700K/6500K | Calidez/frescura de la luz, valores más bajos amarillentos/cálidos, más altos blanquecinos/fríos. | Determina la atmósfera de iluminación y escenarios adecuados. |
| CRI / Ra | Sin unidad, 0–100 | Capacidad de representar colores de objetos con precisión, Ra≥80 es bueno. | Afecta la autenticidad del color, se usa en lugares de alta demanda como centros comerciales, museos. |
| SDCM | Pasos de elipse MacAdam, por ejemplo, "5 pasos" | Métrica de consistencia de color, pasos más pequeños significan color más consistente. | Asegura color uniforme en el mismo lote de LEDs. |
| Longitud de onda dominante | nm (nanómetros), por ejemplo, 620nm (rojo) | Longitud de onda correspondiente al color de LEDs coloreados. | Determina el tono de LEDs monocromáticos rojos, amarillos, verdes. |
| Distribución espectral | Curva longitud de onda vs intensidad | Muestra distribución de intensidad a través de longitudes de onda. | Afecta la representación del color y calidad. |
Parámetros eléctricos
| Término | Símbolo | Explicación simple | Consideraciones de diseño |
|---|---|---|---|
| Voltaje directo | Vf | Voltaje mínimo para encender LED, como "umbral de inicio". | El voltaje del controlador debe ser ≥Vf, los voltajes se suman para LEDs en serie. |
| Corriente directa | If | Valor de corriente para operación normal de LED. | Generalmente accionamiento de corriente constante, la corriente determina brillo y vida útil. |
| Corriente de pulso máxima | Ifp | Corriente pico tolerable por períodos cortos, se usa para atenuación o destello. | El ancho de pulso y ciclo de trabajo deben controlarse estrictamente para evitar daños. |
| Voltaje inverso | Vr | Máximo voltaje inverso que LED puede soportar, más allá puede causar ruptura. | El circuito debe prevenir conexión inversa o picos de voltaje. |
| Resistencia térmica | Rth (°C/W) | Resistencia a la transferencia de calor desde chip a soldadura, más bajo es mejor. | Alta resistencia térmica requiere disipación de calor más fuerte. |
| Inmunidad ESD | V (HBM), por ejemplo, 1000V | Capacidad de soportar descarga electrostática, más alto significa menos vulnerable. | Se necesitan medidas antiestáticas en producción, especialmente para LEDs sensibles. |
Gestión térmica y confiabilidad
| Término | Métrica clave | Explicación simple | Impacto |
|---|---|---|---|
| Temperatura de unión | Tj (°C) | Temperatura de operación real dentro del chip LED. | Cada reducción de 10°C puede duplicar la vida útil; demasiado alto causa decaimiento de luz, cambio de color. |
| Depreciación de lúmenes | L70 / L80 (horas) | Tiempo para que el brillo caiga al 70% u 80% del inicial. | Define directamente la "vida de servicio" del LED. |
| Mantenimiento de lúmenes | % (por ejemplo, 70%) | Porcentaje de brillo retenido después del tiempo. | Indica retención de brillo durante uso a largo plazo. |
| Cambio de color | Δu′v′ o elipse MacAdam | Grado de cambio de color durante el uso. | Afecta la consistencia del color en escenas de iluminación. |
| Envejecimiento térmico | Degradación de material | Deterioro debido a alta temperatura a largo plazo. | Puede causar caída de brillo, cambio de color o falla de circuito abierto. |
Embalaje y materiales
| Término | Tipos comunes | Explicación simple | Características y aplicaciones |
|---|---|---|---|
| Tipo de paquete | EMC, PPA, Cerámica | Material de alojamiento que protege el chip, proporciona interfaz óptica/térmica. | EMC: buena resistencia al calor, bajo costo; Cerámica: mejor disipación de calor, vida más larga. |
| Estructura del chip | Frontal, Flip Chip | Disposición de electrodos del chip. | Flip chip: mejor disipación de calor, mayor eficacia, para alta potencia. |
| Revestimiento de fósforo | YAG, Silicato, Nitruro | Cubre el chip azul, convierte algo a amarillo/rojo, mezcla a blanco. | Diferentes fósforos afectan eficacia, CCT y CRI. |
| Lente/Óptica | Plana, Microlente, TIR | Estructura óptica en superficie que controla distribución de luz. | Determina el ángulo de visión y curva de distribución de luz. |
Control de calidad y clasificación
| Término | Contenido de clasificación | Explicación simple | Propósito |
|---|---|---|---|
| Clasificación de flujo luminoso | Código por ejemplo 2G, 2H | Agrupado por brillo, cada grupo tiene valores mín/máx de lúmenes. | Asegura brillo uniforme en el mismo lote. |
| Clasificación de voltaje | Código por ejemplo 6W, 6X | Agrupado por rango de voltaje directo. | Facilita emparejamiento de controlador, mejora eficiencia del sistema. |
| Clasificación de color | Elipse MacAdam de 5 pasos | Agrupado por coordenadas de color, asegurando rango estrecho. | Garantiza consistencia de color, evita color desigual dentro del accesorio. |
| Clasificación CCT | 2700K, 3000K etc. | Agrupado por CCT, cada uno tiene rango de coordenadas correspondiente. | Satisface diferentes requisitos CCT de escena. |
Pruebas y certificación
| Término | Estándar/Prueba | Explicación simple | Significado |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Prueba de mantenimiento de lúmenes | Iluminación a largo plazo a temperatura constante, registrando decaimiento de brillo. | Se usa para estimar vida LED (con TM-21). |
| TM-21 | Estándar de estimación de vida | Estima vida bajo condiciones reales basado en datos LM-80. | Proporciona predicción científica de vida. |
| IESNA | Sociedad de Ingeniería de Iluminación | Cubre métodos de prueba ópticos, eléctricos, térmicos. | Base de prueba reconocida por la industria. |
| RoHS / REACH | Certificación ambiental | Asegura que no haya sustancias nocivas (plomo, mercurio). | Requisito de acceso al mercado internacionalmente. |
| ENERGY STAR / DLC | Certificación de eficiencia energética | Certificación de eficiencia energética y rendimiento para iluminación. | Usado en adquisiciones gubernamentales, programas de subsidios, mejora competitividad. |