Hoja de Datos del LED SMD LTST-E142KGKEKT - Paquete 2.0x1.25x0.8mm - Voltaje 1.7-2.5V - Potencia 75mW - Doble Color Verde/Rojo - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones del LTST-E142KGKEKT, un diodo emisor de luz (LED) de montaje superficial (SMD). Este componente integra dos chips LED distintos dentro de un único paquete compacto: uno emite luz verde y el otro luz roja. El objetivo principal de diseño es proporcionar una solución confiable y que ahorre espacio para indicación de estado, retroiluminación e iluminación simbólica en ensamblajes electrónicos modernos.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

El dispositivo está diseñado para procesos de montaje automatizado, presentando compatibilidad con soldadura por reflujo infrarrojo y equipos estándar pick-and-place. Su huella miniatura lo hace adecuado para aplicaciones donde el espacio en la placa es limitado. Los mercados objetivo clave incluyen infraestructura de telecomunicaciones (por ejemplo, conmutadores de red, routers), electrónica de consumo (portátiles, dispositivos móviles), equipos de automatización de oficinas, electrodomésticos y paneles de control industrial. Su función principal es servir como indicador visual de estado o señal.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Las siguientes secciones proporcionan un desglose detallado de los límites operativos y las características de rendimiento del dispositivo bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C).

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites. Para ambos chips, verde y rojo: la corriente continua directa máxima es de 30 mA; la corriente directa de pico (en condiciones pulsadas: ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) es de 80 mA; y la disipación de potencia máxima es de 75 mW. El dispositivo está clasificado para un rango de temperatura de funcionamiento y almacenamiento de -40°C a +100°C.

2.2 Características Térmicas

La gestión térmica es crítica para la longevidad y estabilidad del rendimiento del LED. La temperatura máxima permitida en la unión (Tj) para ambos chips es de 115°C. La resistencia térmica típica desde la unión al ambiente (Rθja) es de 155 °C/W. Este parámetro indica la eficacia con la que el paquete puede disipar calor; un valor más bajo es preferible. Exceder la temperatura máxima de unión acelerará la depreciación del lumen y puede provocar una falla catastrófica.

2.3 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden a una corriente de prueba estándar de 20 mA. La intensidad luminosa (Iv) para el chip verde varía desde un mínimo de 56 mcd hasta un máximo de 180 mcd. Para el chip rojo, el rango es de 140 mcd a 420 mcd. El ángulo de visión (2θ1/2), definido como el ángulo total en el que la intensidad cae a la mitad de su valor axial, es típicamente de 120 grados, lo que indica un patrón de emisión amplio.

La longitud de onda dominante (λd), que define el color percibido, se especifica para el chip verde entre 564 nm y 576 nm, y para el chip rojo entre 616 nm y 626 nm. El voltaje directo (Vf) para ambos colores varía de 1.7 V a 2.5 V a 20 mA. La corriente inversa (Ir) se especifica con un máximo de 10 µA cuando se aplica un voltaje inverso (Vr) de 5V. Es crucial tener en cuenta que el dispositivo no está diseñado para funcionar bajo polarización inversa; esta condición de prueba es solo con fines informativos.

3. Explicación del Sistema de Bineo

Para garantizar la consistencia en la producción, los LED se clasifican en bins de rendimiento. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de brillo y color.

3.1 Bineo de Intensidad Luminosa (Iv)

Los chips LED verdes se categorizan en cinco bins de intensidad: P2 (56-71 mcd), Q1 (71-90 mcd), Q2 (90-112 mcd), R1 (112-140 mcd) y R2 (140-180 mcd). Los chips LED rojos se categorizan en cuatro bins: P (140-185 mcd), Q (185-240 mcd), R (240-315 mcd) y S (315-420 mcd). Se aplica una tolerancia de ±11% dentro de cada bin.

3.2 Bineo de Longitud de Onda Dominante (WD)

Para el LED verde, los bins de longitud de onda dominante se definen como G1 (564-568 nm), G2 (568-572 nm) y G3 (572-576 nm). La tolerancia para cada bin de longitud de onda es de ±1 nm. La información de bineo para la longitud de onda dominante del LED rojo no se detalla explícitamente en el extracto proporcionado, pero sigue un principio similar de control estricto de la longitud de onda.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque se hace referencia a datos gráficos específicos en el documento (por ejemplo, Figura 1 para salida espectral, Figura 5 para ángulo de visión), las características típicas pueden inferirse de los datos tabulados. La relación entre la corriente directa (If) y el voltaje directo (Vf) no es lineal, típica de un diodo. La intensidad luminosa es directamente proporcional a la corriente directa hasta los límites máximos nominales. El rendimiento se degradará a medida que aumente la temperatura de la unión; por lo tanto, el diseño térmico de la aplicación es primordial para mantener la salida de luz y el punto de color especificados durante la vida útil del dispositivo.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete y Asignación de Pines

El dispositivo se ajusta a un contorno de paquete SMD estándar de la industria. Las dimensiones clave incluyen un tamaño de cuerpo de aproximadamente 2.0 mm de longitud y 1.25 mm de ancho, con una altura típica de 0.8 mm. Las tolerancias son de ±0.2 mm a menos que se indique lo contrario. La asignación de pines es crítica para el funcionamiento correcto: los pines 2 y 3 están asignados al chip verde de AlInGaP, mientras que los pines 1 y 4 están asignados al chip rojo de AlInGaP. La lente es transparente.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Montaje en PCB

Se proporciona un patrón de soldadura (huella) recomendado para la placa de circuito impreso para garantizar una soldadura confiable y una alineación mecánica adecuada. Adherirse a este diseño minimiza el efecto "tombstoning" y asegura una transferencia térmica óptima desde el paquete LED hacia el PCB.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Condiciones de Soldadura por Reflujo IR

El dispositivo es compatible con procesos de soldadura sin plomo (Pb-free). Se proporciona un perfil de reflujo infrarrojo (IR) sugerido, conforme con el estándar J-STD-020B. Los parámetros clave incluyen una temperatura de precalentamiento de 150-200°C, una temperatura máxima del cuerpo que no exceda los 260°C, y un tiempo por encima del líquido (TAL) adaptado al ensamblaje específico de la placa. El tiempo total de soldadura a la temperatura máxima debe limitarse a un máximo de 10 segundos, y el reflujo debe realizarse un máximo de dos veces.

6.2 Almacenamiento y Manipulación

Los LED son sensibles a la humedad. Cuando se almacenan en su bolsa sellada a prueba de humedad original con desecante, deben mantenerse a ≤30°C y ≤70% HR y usarse dentro de un año. Una vez abierta la bolsa, la "vida útil en planta" es de 168 horas (7 días) en condiciones que no excedan los 30°C y 60% HR (Nivel JEDEC 3). Si se exponen más allá de este período, se requiere un horneado a aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas antes de soldar para prevenir el agrietamiento por "popcorn" durante el reflujo.

6.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de la soldadura, solo deben usarse disolventes a base de alcohol especificados, como alcohol etílico o alcohol isopropílico. Los LED deben sumergirse a temperatura ambiente durante menos de un minuto. Los limpiadores químicos no especificados pueden dañar el epoxi del paquete o la lente.

7. Información de Embalaje y Pedido

Los dispositivos se suministran empaquetados para montaje automatizado. Se montan en cinta portadora de 8 mm de ancho y se enrollan en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro. Cada carrete completo contiene 4000 piezas. La cinta se sella con una cinta de cubierta para proteger los componentes. El embalaje cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED de doble color es ideal para aplicaciones que requieren indicación de múltiples estados. Por ejemplo, puede mostrar verde para "encendido/listo", rojo para "falla/en espera", o ambos para un modo específico. Los usos comunes incluyen indicadores de estado en equipos de red, fuentes de alimentación y electrónica de consumo; retroiluminación para leyendas o botones del panel frontal; y luminarias de señal de bajo nivel.

8.2 Consideraciones de Diseño

Limitación de Corriente:Una resistencia limitadora de corriente externa es obligatoria para cada chip LED para evitar exceder la corriente directa máxima. El valor de la resistencia se calcula en función del voltaje de alimentación (Vs), el voltaje directo del LED (Vf) a la corriente deseada y la corriente objetivo (If): R = (Vs - Vf) / If. Siempre utilice el Vf máximo de la hoja de datos para un diseño conservador.
Diseño Térmico:Asegure un área de cobre de PCB adecuada (alivio térmico) conectada a los pads del LED para ayudar a disipar el calor, especialmente si opera cerca de los límites máximos.
Protección contra ESD:Aunque no se establece explícitamente, se deben observar las precauciones estándar de manipulación contra ESD durante el montaje.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El diferenciador clave de este componente es la integración de dos chips LED monocromáticos distintos (AlInGaP para ambos colores) en un único paquete SMD miniatura. La tecnología AlInGaP ofrece alta eficiencia luminosa y buena saturación de color para tonos rojos y ámbar/verdes en comparación con tecnologías más antiguas. El ángulo de visión de 120 grados proporciona un patrón de emisión amplio adecuado para aplicaciones de panel frontal. El diseño de doble chip ahorra espacio en la placa y simplifica el montaje en comparación con el uso de dos LED de un solo color separados.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo activar los LED verde y rojo simultáneamente a su máxima corriente de 20mA cada uno?
R: Sí, pero debe considerar la disipación de potencia total. A 20mA, si asumimos un Vf típico de 2.1V para cada uno, la potencia total sería (2.1V * 0.02A)*2 = 84 mW. Esto excede la disipación de potencia absoluta máxima de 75 mW por chip (pero tenga en cuenta que la clasificación es por chip, no para la suma del paquete; debe considerarse el acoplamiento térmico). Es más seguro reducir la corriente nominal o usar operación pulsada para mantenerse dentro de los límites térmicos.

P: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda de pico y la longitud de onda dominante?
R: La longitud de onda de pico (λp) es la longitud de onda en el punto más alto de la curva de distribución de potencia espectral del LED. La longitud de onda dominante (λd) se deriva del diagrama de cromaticidad CIE y representa la longitud de onda única de una luz monocromática que parecería tener el mismo color que el LED. λd es más relevante para el color percibido.

P: ¿Por qué es importante la especificación de corriente inversa si no debo operarlo en inversa?
R: La prueba de corriente inversa (típicamente a 5V) es una prueba de calidad y fuga. Una corriente inversa alta puede indicar defectos potenciales en la unión semiconductor.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario:Diseñar un indicador de doble estado para un dispositivo alimentado por USB de 5V. El LED verde debe indicar "activo" y el LED rojo debe indicar "cargando/error".
Pasos de Diseño:
1. Selección de Corriente:Elija una corriente de accionamiento de 15 mA para un buen brillo manteniendo un margen de seguridad por debajo del máximo de 30 mA.
2. Cálculo de Resistencia para LED Verde:Usando un Vf_verde típico de 2.1V y Vs=5V. R_verde = (5V - 2.1V) / 0.015A ≈ 193 Ω. Use el valor estándar más cercano, por ejemplo, 200 Ω.
3. Cálculo de Resistencia para LED Rojo:Usando un Vf_rojo típico de 2.0V. R_rojo = (5V - 2.0V) / 0.015A = 200 Ω.
4. Diseño de PCB:Coloque el LED y sus resistencias limitadoras de corriente cerca. Utilice el diseño de pads recomendado en la hoja de datos. Incluya una pequeña zona de cobre conectada a los pads del cátodo para disipación de calor.
5. Control por Software:Utilice pines GPIO del microcontrolador para controlar de forma independiente el ánodo de cada LED (con las resistencias en serie).

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los diodos emisores de luz son dispositivos semiconductores de unión p-n. Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones de la región tipo n se recombinan con los huecos de la región tipo p dentro de la capa activa. Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por el intervalo de banda de energía del material semiconductor utilizado. El LTST-E142KGKEKT utiliza Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) tanto para sus chips emisores de rojo como de verde, un sistema de material conocido por su alta eficiencia en el espectro del rojo al verde-amarillo. El paquete de epoxi transparente actúa como una lente, dando forma al haz de salida de luz.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en los LED indicadores SMD continúa hacia una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio eléctrico), tamaños de paquete más pequeños para mayor densidad y una mejor consistencia de color mediante un bineo más estricto. También hay un enfoque en mejorar la confiabilidad bajo perfiles de reflujo a mayor temperatura requeridos para la soldadura sin plomo. La integración de múltiples chips o incluso chips de diferentes colores en un solo paquete, como se ve en este dispositivo, aborda la necesidad de indicadores multifuncionales en diseños compactos. La investigación subyacente en ciencia de materiales tiene como objetivo desarrollar compuestos semiconductores más eficientes y estables en todo el espectro visible.