Hoja de Datos del LED SMD LTST-S43FBEGW - Dimensiones 4.0x3.0x0.4mm - Voltaje 1.7-3.1V - Potencia 30-35mW - RGB Color Completo - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTST-S43FBEGW es un LED de montaje superficial (SMD) compacto de perfil lateral, diseñado para aplicaciones con espacio limitado que requieren indicación de color completo o retroiluminación. Este componente integra tres chips semiconductores distintos dentro de un encapsulado único y ultra delgado de 0.4mm de perfil: un chip de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) para emisión azul, un chip de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para emisión roja y un segundo chip de InGaN para emisión verde. La combinación de estos colores primarios (RGB) permite crear una amplia gama de colores mediante el control individual o combinado. La lente difusora blanca garantiza una distribución uniforme de la luz, lo que la hace adecuada para indicadores de estado y retroiluminación donde se desea un brillo uniforme y de amplio ángulo.

Sus ventajas principales incluyen el cumplimiento de la directiva RoHS, la compatibilidad con sistemas automatizados de montaje pick-and-place y la idoneidad para procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo (IR). Los mercados objetivo principales son la electrónica de consumo, equipos de telecomunicaciones, dispositivos de automatización de oficinas, electrodomésticos y paneles de control industrial, donde es crucial una indicación multicolor confiable en una huella mínima.

1.1 Características

• Cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).
• Diseño de perfil extremadamente bajo con un espesor de solo 0.4mm.
• Factor de forma de visión lateral con lente difusora blanca.
• Incorpora chips semiconductores de alta eficiencia InGaN (Azul/Verde) y AlInGaP (Rojo).
• Las terminaciones presentan un baño de estaño para mejorar la soldabilidad.
• Empaquetado en cinta de 8mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro para montaje automatizado.
• Compatible con los contornos de paquete estándar de la EIA (Alianza de Industrias Electrónicas).
• Diseñado para su uso con equipos de colocación automática.
• Adecuado para procesos de soldadura por reflujo infrarrojo.

1.2 Aplicaciones

• Retroiluminación para teclados en dispositivos móviles y computadoras.
• Indicadores multicolor de estado y alimentación en equipos de red y electrodomésticos.
• Iluminación para micro pantallas y luminarias simbólicas.
• Luces indicadoras de propósito general en equipos de telecomunicaciones e industriales.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de las características clave de rendimiento del LED, tal como se definen en la hoja de datos. Todos los valores se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C, a menos que se indique lo contrario.

2.1 Clasificaciones Absolutas Máximas

Las Clasificaciones Absolutas Máximas definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estas no son condiciones para la operación normal.

• Disipación de Potencia (Pd):35 mW para los chips Azul y Verde; 30 mW para el chip Rojo. Este parámetro limita la potencia eléctrica total que puede convertirse en calor dentro del encapsulado del LED.
• Corriente Directa Pico (I_F(PEAK)):50 mA para Azul/Verde, 40 mA para Rojo. Esta es la corriente instantánea máxima permitida en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Exceder este valor puede causar una falla catastrófica.
• Corriente Directa en CC (I_F):10 mA para Azul/Verde, 20 mA para Rojo. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para una operación confiable a largo plazo.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:El dispositivo está clasificado para un rango de operación ambiental de -20°C a +80°C. El rango de temperatura de almacenamiento es más amplio, de -30°C a +100°C.
• Condición de Soldadura Infrarroja:El encapsulado puede soportar una temperatura pico de 260°C durante un máximo de 10 segundos durante la soldadura por reflujo.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros definen el rendimiento típico del LED en condiciones normales de operación (I_F= 5mA).

• Intensidad Luminosa (I_V):Medida en milicandelas (mcd). Los valores mínimo y máximo varían según el color: Azul (11.2-45.0 mcd), Rojo (11.2-45.0 mcd), Verde (45.0-180.0 mcd). El chip verde muestra una salida significativamente mayor para la misma corriente de accionamiento.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):Un valor típico de 130 grados, lo que indica un patrón de emisión muy amplio, característico de los LED de visión lateral con lentes difusoras.
• Longitud de Onda Pico (λ_P):La longitud de onda a la que la potencia espectral de salida es más alta. Los valores típicos son 468 nm (Azul), 631 nm (Rojo) y 518 nm (Verde).
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):La longitud de onda única percibida por el ojo humano que define el color. Los rangos son: Azul (465-475 nm), Rojo (619-629 nm), Verde (525-540 nm).
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):El ancho de banda de la luz emitida a la mitad de su intensidad máxima. Los valores típicos son 25 nm (Azul), 17 nm (Rojo) y 35 nm (Verde). Un ancho medio más estrecho indica un color espectralmente más puro.
• Voltaje Directo (V_F):La caída de voltaje a través del LED cuando se acciona a 5mA. Los rangos son: Azul (2.60-3.10V), Rojo (1.70-2.30V), Verde (2.60-3.10V). El chip rojo típicamente tiene un voltaje directo más bajo debido a su diferente material semiconductor (AlInGaP vs. InGaN).
• Corriente Inversa (I_R):Máximo de 10 µA para todos los colores cuando se aplica un sesgo inverso de 5V. La hoja de datos advierte explícitamente que el dispositivo no está diseñado para operación inversa; esta prueba es solo con fines informativos/de calidad.

3. Explicación del Sistema de Binning

La intensidad luminosa del LED se clasifica en bins para garantizar la consistencia dentro de un lote de producción. El código de bin define un rango mínimo y máximo de intensidad.

3.1 Binning de Intensidad Luminosa

Cada color tiene su propio conjunto de códigos de bin con una tolerancia de +/-15% dentro de cada bin.

• Bins de Intensidad Azul y Roja:
  • Código de Bin L: 11.2 mcd (Mín) a 18.0 mcd (Máx)
  • Código de Bin M: 18.0 mcd a 28.0 mcd
  • Código de Bin N: 28.0 mcd a 45.0 mcd
• Bins de Intensidad Verde:
  • Código de Bin P: 45.0 mcd a 71.0 mcd
  • Código de Bin Q: 71.0 mcd a 112.0 mcd
  • Código de Bin R: 112.0 mcd a 180.0 mcd

Este binning permite a los diseñadores seleccionar LED con niveles de brillo predecibles para aplicaciones que requieren mezcla de colores o requisitos de luminancia específicos.

4. Información Mecánica y de Empaquetado

4.1 Dimensiones del Encapsulado

El LTST-S43FBEGW se ajusta a una huella estándar de SMD. Las dimensiones clave incluyen una longitud del cuerpo de aproximadamente 4.0mm, un ancho de 3.0mm y la altura ultra delgada definitoria de 0.4mm. Todas las tolerancias dimensionales son ±0.1mm a menos que se especifique lo contrario. La asignación de pines está claramente definida: Pin 1 para el ánodo del chip Verde, Pin 3 para el ánodo del chip Rojo y Pin 4 para el ánodo del chip Azul. Un dibujo dimensionado detallado es esencial para un diseño preciso del patrón de pistas en el PCB.

4.2 Diseño Recomendado de Pads en PCB y Polaridad

La hoja de datos incluye un diseño sugerido de pads de fijación en la placa de circuito impreso (PCB). Seguir esta recomendación es crucial para lograr filetes de soldadura adecuados, garantizar la estabilidad mecánica y facilitar una conexión eléctrica confiable durante el proceso de reflujo. El diseño de los pads tiene en cuenta la masa térmica del componente y ayuda a prevenir el efecto "tombstoning" (el componente se levanta de un extremo). La marca de polaridad en el encapsulado del LED debe alinearse con la marca de polaridad correspondiente en la serigrafía del PCB.

4.3 Empaquetado en Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora estampada estándar de la industria con un ancho de 8mm, enrollada en carretes de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Cada carrete contiene 4000 piezas. La cinta se sella con una cubierta superior para proteger los componentes de la contaminación y la humedad. El empaquetado cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481, garantizando la compatibilidad con alimentadores automáticos. Para cantidades menores a un carrete completo, está disponible una cantidad mínima de empaque de 500 piezas.

5. Guías de Soldadura y Montaje

5.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR

La hoja de datos proporciona un perfil de reflujo sugerido conforme a IPC J-STD-020D.1 para procesos sin plomo. Los parámetros clave incluyen:

• Temperatura de Precalentamiento:150°C a 200°C.
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo de 120 segundos para elevar gradualmente la temperatura y activar el fundente.
• Temperatura Pico:Máximo de 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquido (TAL):El componente debe estar expuesto a la temperatura pico durante un máximo de 10 segundos. El reflujo debe realizarse un máximo de dos veces.

Se enfatiza que el perfil óptimo depende del diseño específico del PCB, la pasta de soldar y las características del horno. Se recomienda una caracterización a nivel de placa.

5.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, se debe tener extremo cuidado. La temperatura máxima recomendada de la punta del soldador es de 300°C, con un tiempo máximo de contacto de 3 segundos por unión de soldadura. La soldadura manual debe limitarse a un solo ciclo de reparación para evitar un estrés térmico excesivo en el encapsulado plástico y las uniones internas por alambre.

5.3 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior a la soldadura, solo deben usarse los disolventes especificados. El método recomendado es sumergir la placa ensamblada en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. El uso de limpiadores químicos no especificados o agresivos puede dañar la lente plástica y el material del encapsulado del LED.

6. Precauciones de Almacenamiento y Manipulación

6.1 Sensibilidad a la Descarga Electroestática (ESD)

Como la mayoría de los dispositivos semiconductores, estos LED son sensibles a las descargas electrostáticas. Deben implementarse controles ESD adecuados durante la manipulación y el montaje. Esto incluye el uso de pulseras con conexión a tierra, tapetes antiestáticos y asegurar que todo el equipo esté correctamente conectado a tierra. La ESD puede causar fallas inmediatas o daños latentes que reducen la confiabilidad a largo plazo.

6.2 Sensibilidad a la Humedad y Almacenamiento

Los LED se empaquetan en una bolsa con barrera de humedad y desecante. En este estado sellado, deben almacenarse a 30°C o menos y 90% de humedad relativa (HR) o menos, con una vida útil recomendada de un año a partir de la fecha de código.

Una vez que se abre el empaque original, los componentes tienen un Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) 3. Esto significa que deben someterse a soldadura por reflujo IR dentro de las 168 horas (7 días) posteriores a la exposición a un ambiente que no exceda los 30°C / 60% HR. Para almacenamiento más allá de este período fuera de la bolsa original, deben colocarse en un recipiente sellado con desecante. Los componentes expuestos por más de 168 horas requieren un proceso de horneado (aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas) para eliminar la humedad absorbida antes de soldar, para prevenir el "efecto palomita de maíz" o el agrietamiento del encapsulado durante el reflujo.

7. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Limitación de Corriente

Un requisito fundamental para accionar LED es el uso de una resistencia limitadora de corriente o un controlador de corriente constante. El voltaje directo (V_F) de un LED tiene una tolerancia y varía con la temperatura. Conectar un LED directamente a una fuente de voltaje resultará en una corriente no controlada, que probablemente excederá la Clasificación Absoluta Máxima y destruirá el dispositivo. El valor de la resistencia se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_suministro- V_F) / I_F. Use el V_Fmáximo de la hoja de datos para garantizar una limitación de corriente suficiente en todas las condiciones.

7.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es baja (30-35 mW), una gestión térmica efectiva en el PCB sigue siendo importante para la longevidad y el rendimiento estable. Una temperatura de unión excesiva conduce a una reducción en la salida de luz (depreciación de lúmenes), un cambio en la longitud de onda dominante (cambio de color) y un envejecimiento acelerado. Asegúrese de que los pads del PCB tengan un alivio térmico adecuado y, si es posible, conéctelos a áreas de cobre para que actúen como disipadores de calor.

7.3 Mezcla y Control de Color

Para lograr colores específicos (por ejemplo, blanco, amarillo, cian, magenta) o efectos de color dinámicos, los tres chips deben accionarse de forma independiente. Esto típicamente requiere tres canales de control separados, a menudo implementados mediante modulación por ancho de pulso (PWM) desde un microcontrolador. Las diferentes intensidades luminosas y voltajes directos de cada color deben tenerse en cuenta en el diseño del circuito y el software de control para lograr una salida de color equilibrada.

8. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

8.1 ¿Puedo alimentar el LED con su corriente pico (50mA) de forma continua?

No.La clasificación de Corriente Directa Pico (50mA para Azul/Verde) es solo para operación pulsada (ciclo de trabajo 1/10, pulsos de 0.1ms). La corriente continua máxima recomendada (Corriente Directa en CC) es de 10mA para estos colores. Exceder la clasificación en CC causará un calentamiento excesivo, lo que conducirá a una degradación rápida y falla.

8.2 ¿Por qué el voltaje directo es diferente para el chip rojo?

El voltaje directo es una propiedad fundamental de la energía de la banda prohibida del material semiconductor. El chip rojo utiliza AlInGaP, que tiene una energía de banda prohibida más baja (~1.9-2.0 eV) en comparación con el InGaN utilizado para azul y verde (~2.5-3.4 eV). Una banda prohibida más baja requiere menos energía para que los electrones la crucen, lo que resulta en una caída de voltaje directo más baja.

8.3 ¿Qué significa "Longitud de Onda Dominante" en comparación con "Longitud de Onda Pico"?

Longitud de Onda Pico (λ_P):La longitud de onda física donde el LED emite la mayor potencia óptica. Se mide directamente con un espectrómetro.
Longitud de Onda Dominante (λ_d):La longitud de onda perceptual. Se deriva del diagrama de cromaticidad CIE y representa la longitud de onda única de la luz espectral pura que el ojo humano percibiría como la que más se asemeja al color del LED. Para LED con un espectro amplio, λ_dy λ_Ppueden diferir.

8.4 ¿Cómo interpreto el código de bin al realizar un pedido?

Al especificar este componente para producción, debe solicitar el código de bin de intensidad luminosa deseado para cada color (por ejemplo, Azul: N, Rojo: M, Verde: Q). Esto garantiza que reciba LED con niveles de brillo dentro de un rango predecible y estrecho, lo cual es crítico para aplicaciones que requieren una apariencia uniforme o una mezcla de colores precisa. Si no se especifica ningún bin, puede recibir componentes de cualquier bin de producción.