Hoja de Datos del LED SMD LTST-E212KRKGWT - Dimensiones 2.0x1.25x0.8mm - Voltaje 1.8-2.5V - Potencia 75mW - Colores Rojo/Verde - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-E212KRKGWT es un LED compacto de montaje superficial diseñado para el ensamblaje automatizado en placas de circuito impreso en aplicaciones con espacio limitado. Cuenta con una lente difusa y está disponible con dos tecnologías de fuente de luz distintas: AlInGaP para emisión roja e InGaN para emisión verde. Esta capacidad bicolor dentro de una única huella de encapsulado lo hace versátil para indicación de estado, retroiluminación y señalización donde se requieren múltiples colores desde una ubicación de componente común.

1.1 Ventajas Principales

• Factor de Forma Miniaturizado:El pequeño tamaño del encapsulado es ideal para diseños de PCB de alta densidad presentes en la electrónica de consumo y portátil moderna.
• Fuente de Color Dual:Ofrece flexibilidad de diseño al proporcionar opciones roja y verde con asignaciones de pines compatibles, simplificando el inventario y el diseño de PCB para aplicaciones bicolor.
• Compatibilidad con Automatización:Empaquetado en cinta de 8mm en carretes de 7 pulgadas, es totalmente compatible con equipos automáticos de pick-and-place de alta velocidad, optimizando la fabricación.
• Robusta Compatibilidad de Proceso:Diseñado para soportar procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), incluidos los requeridos para el ensamblaje con soldadura sin plomo (Pb-free).
• Cumplimiento Ambiental:El producto cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).

1.2 Mercados Objetivo y Aplicaciones

Este LED es adecuado para una amplia gama de equipos electrónicos. Las áreas de aplicación principales incluyen dispositivos de telecomunicaciones (teléfonos inalámbricos y celulares), computación portátil (portátiles, tabletas), sistemas de red, electrodomésticos y señalización interior o paneles de visualización. Su fiabilidad y pequeño tamaño lo convierten en una opción preferida para la electrónica de consumo e industrial donde el rendimiento consistente y el ensamblaje eficiente son críticos.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

La siguiente sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los parámetros eléctricos y ópticos clave especificados para el LED LTST-E212KRKGWT, medidos a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

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 la operación en o bajo estos límites.

• Disipación de Potencia (Pd):75 mW para ambas variantes, roja y verde. Este parámetro limita la potencia eléctrica total (Corriente Directa * Voltaje Directo) que puede convertirse en luz y calor dentro del chip LED.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):80 mA, permisible solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Exceder esto en operación DC probablemente causará sobrecalentamiento.
• Corriente Directa en DC (I_F):30 mA. Esta es la corriente continua máxima recomendada para una operación confiable a largo plazo.
• Rango de Temperatura:El rango de temperatura de operación y almacenamiento es de -40°C a +100°C, indicando idoneidad para entornos con amplias oscilaciones de temperatura.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos bajo condiciones de prueba estándar (I_F= 20mA).

• Intensidad Luminosa (I_V):La salida de luz típica es de 75 mcd para el LED rojo y 65 mcd para el LED verde, con un valor mínimo garantizado de 28 mcd para ambos. Esta intensidad se mide utilizando un sensor filtrado para igualar la respuesta fotópica del ojo humano.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):Se especifica un valor típico de 120 grados. Este amplio ángulo de visión, característico de una lente difusa, asegura una buena visibilidad en un área amplia, haciéndolo adecuado para indicadores de panel.
• Longitud de Onda:
  • Rojo (AlInGaP):La Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_P) es típicamente 639 nm. La Longitud de Onda Dominante (λ_d) es típicamente 631 nm.
  • Verde (InGaN):La Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_P) es típicamente 574 nm. La Longitud de Onda Dominante (λ_d) es típicamente 566 nm.
  La ligera diferencia entre la longitud de onda de pico y la dominante es normal y está relacionada con la forma del espectro de emisión.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):Típicamente 20 nm para ambos colores, indicando la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida.
• Voltaje Directo (V_F):Varía desde 1.8V (mín) hasta 2.5V (máx) a 20mA. El valor típico para el diseño debe considerarse alrededor del punto medio, pero los circuitos deben acomodar el rango completo. Se nota una tolerancia de ±0.1V.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo de 10 µA a un Voltaje Inverso (V_R) de 5V. Es crucial notar que este dispositivono está diseñado para operación inversa; esta prueba es solo para verificación de calidad.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican en rangos de rendimiento. El LTST-E212KRKGWT utiliza rangos separados para la intensidad luminosa y, para la versión verde, para la longitud de onda dominante.

3.1 Clasificación de Intensidad Luminosa (I_V)

Ambos LED, rojo y verde, comparten los mismos códigos de rango de intensidad, medidos en milicandelas (mcd) a 20mA. Cada rango tiene una tolerancia del 11%.

• Rango N:28.0 – 45.0 mcd
• Rango P:45.0 – 71.0 mcd
• Rango Q:71.0 – 112.0 mcd
• Rango R:112.0 – 180.0 mcd

Por ejemplo, un LED etiquetado con el Rango Q para intensidad tendrá una salida típica entre 71 y 112 mcd. Los diseñadores deben especificar el rango requerido para garantizar niveles mínimos de brillo en su aplicación.

3.2 Clasificación de Longitud de Onda Dominante (WD) para Verde

Solo el LED verde tiene rangos de longitud de onda especificados, medidos en nanómetros (nm) a 20mA, con una tolerancia de ±1 nm por rango.

• Rango G1:566.0 – 569.0 nm
• Rango G2:569.0 – 572.0 nm
• Rango G3:572.0 – 575.0 nm

Esta clasificación permite un control más estricto sobre el tono exacto de verde, lo que puede ser importante para la coincidencia de color en pantallas multi-LED o requisitos estéticos específicos.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien en la hoja de datos se hacen referencias a gráficos específicos (por ejemplo, Figura 1 para distribución espectral, Figura 6 para ángulo de visión), aquí se analizan sus implicaciones generales.

4.1 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V)

La característica I-V de un LED es no lineal. Para el LTST-E212KRKGWT, a la corriente de operación típica de 20mA, el voltaje directo cae entre 1.8V y 2.5V. La curva mostrará un aumento brusco de la corriente una vez que el voltaje directo supere el umbral de encendido del diodo. Esto requiere el uso de una resistencia limitadora de corriente o un driver de corriente constante en serie con el LED cuando se alimenta desde una fuente de voltaje, para prevenir la fuga térmica.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La salida de luz (intensidad luminosa) es generalmente proporcional a la corriente directa dentro del rango de operación del dispositivo. Sin embargo, la eficiencia puede disminuir a corrientes muy altas debido al aumento de calor. Operar a los 20mA recomendados asegura un equilibrio óptimo entre brillo y longevidad.

4.3 Distribución Espectral

Los gráficos espectrales referenciados mostrarían un único pico dominante para cada color (alrededor de 639nm para rojo, 574nm para verde) con un ancho medio típico de 20nm. El LED rojo AlInGaP típicamente tiene un espectro más estrecho en comparación con otras tecnologías rojas, mientras que el espectro verde InGaN es estándar para su tipo. La lente difusa ensancha ligeramente la distribución angular de estas longitudes de onda pero no altera significativamente la salida espectral de pico.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado y Polaridad

El encapsulado SMD tiene una huella nominal. Las dimensiones críticas incluyen el tamaño del cuerpo y el espaciado de los terminales. La asignación de pines es crucial para la orientación correcta:

• LED Rojo (AlInGaP):El ánodo y el cátodo se asignan a los pines 1 y 3.
• LED Verde (InGaN):El ánodo y el cátodo se asignan a los pines 1 y 4.

Esta diferencia significa que una única huella de PCB puede acomodar cualquier color, pero el circuito de excitación debe conectarse a los pines correctos. Siempre se debe consultar el dibujo de contorno del encapsulado (implícito en la hoja de datos) para obtener las dimensiones exactas y la posición de las almohadillas.

5.2 Diseño Recomendado de Almohadillas de Montaje en PCB

Se proporciona un patrón de soldadura sugerido para garantizar una soldadura adecuada y estabilidad mecánica. El diseño de la almohadilla típicamente incluye alivios térmicos para facilitar la soldadura mientras proporciona suficiente área de cobre para la disipación de calor y una fuerte adhesión. Seguir esta recomendación ayuda a prevenir el efecto "tombstoning" (levantamiento de un extremo durante el reflujo) y asegura uniones de soldadura confiables.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR

La hoja de datos hace referencia a J-STD-020B para condiciones de proceso sin plomo. Se sugiere un perfil genérico con límites clave:

• Precalentamiento:150°C a 200°C.
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos para aumentar la temperatura lentamente y activar el fundente.
• Temperatura de Pico:Máximo 260°C. El tiempo por encima del líquido (por ejemplo, 217°C) debe controlarse según las especificaciones de la pasta de soldar.
• Tiempo de Soldadura en Pico:Máximo 10 segundos, y el reflujo no debe realizarse más de dos veces.

Se enfatiza que el perfil óptimo depende del ensamblaje específico de la PCB, y es necesaria una caracterización.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, la temperatura del soldador no debe exceder los 300°C, y el tiempo de contacto debe limitarse a un máximo de 3 segundos para una sola operación. El calor o tiempo excesivo puede dañar el encapsulado del LED o las conexiones internas de alambre.

6.3 Almacenamiento y Manipulación

Los LED son sensibles a la humedad. Las reglas clave de almacenamiento incluyen:

• Paquete Sellado:Almacenar a ≤ 30°C y ≤ 70% HR. Usar dentro de un año a partir de la fecha del paquete seco.
• Paquete Abierto:Para componentes retirados de la bolsa barrera de humedad, el ambiente debe ser ≤ 30°C y ≤ 60% HR.
• Vida Útil en Planta:Se recomienda completar el reflujo IR dentro de las 168 horas (7 días) posteriores a abrir el embalaje original.
• Re-horneado:Si el tiempo de exposición supera las 168 horas, se requiere un horneado a aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas antes de soldar para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" (agrietamiento del encapsulado durante el reflujo).

6.4 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, solo deben usarse disolventes a base de alcohol especificados, como alcohol etílico o isopropílico, a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Productos químicos no especificados pueden dañar la lente de plástico o el material del encapsulado.

7. Empaquetado e Información de Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

El producto se suministra estándar en cinta portadora en relieve con una cinta de cubierta protectora, enrollada en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. La cantidad estándar por carrete es de 3000 piezas. Hay una cantidad mínima de embalaje de 500 piezas disponible para pedidos de resto. Las dimensiones de la cinta y el carrete se ajustan a las especificaciones ANSI/EIA-481, garantizando la compatibilidad con los alimentadores de equipos de ensamblaje automático estándar.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El método de excitación más común es una fuente de voltaje (V_CC) en serie con una resistencia limitadora de corriente (R_S). El valor de la resistencia se puede calcular usando la Ley de Ohm: R_S= (V_CC- V_F) / I_F. Por ejemplo, con una fuente de 5V, un V_Ftípico de 2.2V, y una I_Fdeseada de 20mA: R_S= (5 - 2.2) / 0.02 = 140 Ω. Se elegiría el valor estándar más cercano (por ejemplo, 150 Ω), reduciendo ligeramente la corriente. La potencia nominal de la resistencia debe ser al menos I_F²* R_S.

8.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja (75mW máx.), un diseño térmico adecuado extiende la vida del LED. Asegúrese de que la almohadilla de PCB recomendada se conecte a un área de cobre adecuada para actuar como disipador de calor. Evite operar a la corriente máxima absoluta (30mA DC) continuamente en altas temperaturas ambientales, ya que esto acelera la depreciación del lumen.

8.3 Protección contra Voltaje Inverso

Dado que el dispositivo no está diseñado para polarización inversa, es prudente incorporar protección en circuitos donde sea posible un voltaje inverso (por ejemplo, en configuraciones de LED espalda con espalda o con cargas inductivas). Un diodo simple en paralelo con el LED (cátodo a ánodo) puede proporcionar esta protección.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La diferenciación principal del LTST-E212KRKGWT radica en su capacidad de doble fuente (AlInGaP/InGaN) y doble color dentro de un encapsulado SMD estandarizado. En comparación con los LED monocromáticos, ofrece flexibilidad de diseño. Frente a otros LED bicolor, su uso de materiales semiconductores maduros y eficientes (AlInGaP para rojo, InGaN para verde) típicamente resulta en una buena eficacia luminosa y un rendimiento estable con la temperatura. El amplio ángulo de visión de 120 grados de su lente difusa es una característica clave frente a los LED de ángulo estrecho, lo que lo hace superior para aplicaciones que requieren visibilidad en un área amplia.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

10.1 ¿Puedo excitar este LED directamente desde un pin de microcontrolador de 3.3V o 5V?

Respuesta:No, no directamente. Los pines GPIO de los microcontroladores son fuentes de voltaje con capacidad limitada de suministro/absorción de corriente (a menudo 20-25mA). Conectar un LED directamente corre el riesgo de exceder tanto la corriente máxima del LED como la capacidad del pin GPIO, pudiendo dañar ambos. Siempre use una resistencia limitadora de corriente en serie o un circuito excitador con transistor.

10.2 ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda de Pico y Longitud de Onda Dominante?

Respuesta:La Longitud de Onda de Pico (λ_P) es la única longitud de onda en la que la distribución de potencia espectral es máxima. La Longitud de Onda Dominante (λ_d) es la única longitud de onda de luz monocromática que, cuando se combina con una referencia blanca especificada, coincide con el color percibido del LED. λ_destá más relacionada con la percepción humana del color.

10.3 ¿Por qué son tan estrictas las condiciones de almacenamiento?

Respuesta:El encapsulado de plástico del LED puede absorber humedad del aire. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede vaporizarse rápidamente, creando presión interna que puede deslaminar el encapsulado o agrietar el dado ("efecto palomita"). Los estrictos procedimientos de almacenamiento y horneado controlan el contenido de humedad para prevenir este modo de fallo.

11. Estudio de Caso de Diseño Práctico

Escenario:Diseñar un panel de indicadores de estado para un router de red que requiere indicadores rojo (fallo/error) y verde (operativo/listo) en un espacio muy compacto.

Implementación:Usar el LTST-E212KRKGWT permite que una única huella de PCB se utilice para ambos colores de estado. El diseño de la PCB incluye el patrón de almohadillas recomendado. El firmware del microcontrolador controla dos pines GPIO, cada uno conectado a través de una resistencia limitadora de corriente adecuada (por ejemplo, 150Ω para fuente de 5V) al pin 1 (ánodo común) del LED. Un GPIO excita el pin 3 (cátodo rojo), y otro excita el pin 4 (cátodo verde). Este diseño reduce a la mitad el espacio de PCB requerido en comparación con el uso de dos LED monocromáticos separados y simplifica el ensamblaje.

12. Principio de Operación

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de la electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones de la región tipo n se recombinan con los huecos de la región tipo p dentro de la capa activa. Esta recombinación libera 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 del material semiconductor utilizado. El LTST-E212KRKGWT utiliza AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para la luz roja e InGaN (Nitruro de Indio y Galio) para la luz verde, cada material elegido por su eficiencia y pureza de color en su espectro respectivo.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en LED SMD como este es hacia una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio de entrada eléctrica), una mejor consistencia de color a través de una clasificación más estricta y una mayor miniaturización que permita diseños de PCB aún más densos. También hay un creciente énfasis en una fiabilidad mejorada bajo condiciones de mayor temperatura y humedad para cumplir con estándares automotrices e industriales. La ciencia de materiales subyacente continúa avanzando, con investigaciones en curso sobre nuevos compuestos semiconductores y nanoestructuras para superar los límites de eficiencia y habilitar nuevos colores.