Hoja de Datos del LED SMD LTST-E142TGKEKT - Paquete 2.0x1.25x0.8mm - Tensión 2.8-3.8V/1.7-2.5V - Potencia 76mW/75mW - Verde/Rojo - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un componente LED de montaje superficial diseñado para el ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso. El dispositivo es especialmente adecuado para aplicaciones con limitaciones de espacio en una amplia gama de equipos electrónicos. Su tamaño miniatura y compatibilidad con los procesos de fabricación modernos lo convierten en una opción versátil para funciones de indicación e iluminación de fondo.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de este componente incluyen su conformidad con las directivas RoHS, su embalaje en cinta estándar de la industria de 8 mm en carretes de 7 pulgadas para colocación automática, y su total compatibilidad con los procesos de soldadura por reflujo infrarrojo. Está preacondicionado a los estándares de sensibilidad a la humedad JEDEC Nivel 3, garantizando fiabilidad durante el ensamblaje.

Las aplicaciones objetivo son diversas, abarcando telecomunicaciones, automatización de oficinas, electrodomésticos y equipos industriales. Los usos específicos incluyen indicadores de estado, luminarias de señalización y símbolos, e iluminación de fondo de paneles frontales, donde se requiere una iluminación compacta y fiable.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Esta sección proporciona un desglose detallado de las características eléctricas, ópticas y térmicas del dispositivo. Todos los parámetros se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C a menos que se indique lo contrario.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen las condiciones más allá de las cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estas condiciones.

• Disipación de Potencia (Pd):76 mW (Verde), 75 mW (Rojo). Esta es la potencia máxima que el LED puede disipar de forma continua.
• Corriente Directa de Pico (I_F(PEAK)):80 mA para ambos colores. Esto solo es permisible en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1 ms).
• Corriente Directa en CC (I_F):20 mA (Verde), 30 mA (Rojo). Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para un funcionamiento fiable.
• Rango de Temperatura:El rango de temperatura de funcionamiento y almacenamiento es de -40°C a +100°C.

2.2 Características Térmicas

Comprender el rendimiento térmico es crítico para la fiabilidad y la longevidad.

• Temperatura Máxima de Unión (T_j):115°C para ambos colores. La unión del semiconductor no debe superar esta temperatura.
• Resistencia Térmica, Unión-Ambiente (R_θJA):Los valores típicos son 145 °C/W (Verde) y 155 °C/W (Rojo). Este parámetro indica la eficacia con la que se transfiere el calor desde la unión del LED al aire circundante. Un valor más bajo significa una mejor disipación de calor.

2.3 Características Eléctricas y Ópticas

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

• Intensidad Luminosa (I_V):Verde: 710-1540 mcd (mín-máx). Rojo: 140-420 mcd (mín-máx). Medido con un filtro que aproxima la respuesta fotópica del ojo CIE.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):Típicamente 120 grados para el LED Verde. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor axial.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_P):Típico 523 nm (Verde), 630 nm (Rojo).
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Verde: 515-530 nm. Rojo: 619-629 nm. Esto define el color percibido con una tolerancia de ±1 nm.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):Típico 25 nm (Verde), 15 nm (Rojo). Indica la pureza espectral de la luz emitida.
• Tensión Directa (V_F):Verde: 2.8-3.8 V. Rojo: 1.7-2.5 V. La tolerancia es de ±0.1V. Esta es la caída de tensión a través del LED cuando se alimenta a 20mA.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10 µA a V_R= 5V. El dispositivo no está diseñado para operación inversa; este parámetro es solo para referencia de prueba infrarroja.

3. Explicación del Sistema de Bineo

Los dispositivos se clasifican en bins según parámetros ópticos clave para garantizar la consistencia de color y brillo dentro de un lote de producción.

3.1 Bineo por Intensidad Luminosa (I_V)

Los LEDs se categorizan por su intensidad luminosa medida a 20mA.

Bins del LED Verde:

• V1: 710 - 910 mcd
• V2: 910 - 1185 mcd
• W1: 1185 - 1540 mcd

La tolerancia dentro de cada bin es de ±11%.

Bins del LED Rojo:

• R2: 140 - 185 mcd
• S1: 185 - 240 mcd
• S2: 240 - 315 mcd
• T1: 315 - 420 mcd

La tolerancia dentro de cada bin es de ±11%.

3.2 Bineo por Longitud de Onda Dominante (λ_d)

Para el LED Verde, los dispositivos también se binean por longitud de onda dominante para controlar la consistencia del color.

Bins de Longitud de Onda del LED Verde:

• AP: 515 - 520 nm
• AQ: 520 - 525 nm
• AR: 525 - 530 nm

La tolerancia para cada bin de longitud de onda es de ±1 nm.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque en la hoja de datos se hacen referencias a curvas gráficas específicas (por ejemplo, Figura 1 para distribución espectral, Figura 5 para ángulo de visión), sus interpretaciones típicas son cruciales para el diseño.

4.1 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V)

La relación es exponencial. Para el LED Verde, V_Ftípicamente varía entre ~2.8V y 3.8V a 20mA. Para el LED Rojo, V_Fes más baja, variando entre ~1.7V y 2.5V a 20mA. Los diseñadores deben usar resistencias limitadoras de corriente o drivers apropiados basados en la tensión de alimentación y la V_Fespecífica del bin de LED utilizado.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

La intensidad luminosa generalmente aumenta con la corriente directa, pero no de forma lineal. Operar por encima de la corriente directa en CC recomendada (20mA/30mA) puede provocar una depreciación acelerada de los lúmenes, un cambio de color y una vida útil reducida debido al calor excesivo y a la densidad de corriente.

4.3 Características de Temperatura

El rendimiento del LED depende de la temperatura. Típicamente, la tensión directa (V_F) disminuye al aumentar la temperatura de unión. Más críticamente, la intensidad luminosa disminuye a medida que aumenta la temperatura. Una gestión térmica efectiva (mediante diseño de PCB, área de cobre, etc.) es esencial para mantener una salida de luz estable y una larga vida útil, especialmente cuando se opera cerca de los límites máximos.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El dispositivo se ajusta a un contorno de paquete estándar EIA. Las dimensiones clave (en milímetros, tolerancia ±0.2 mm a menos que se indique) definen su huella: longitud, anchura y altura. La asignación específica de pines es: los pines 2 y 3 son para el chip LED Verde (InGaN), y los pines 1 y 4 son para el chip LED Rojo (AlInGaP). La lente es transparente.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Montaje en PCB

Se proporciona un diseño de patrón de soldadura para garantizar una soldadura adecuada y estabilidad mecánica. Adherirse a esta huella recomendada facilita una buena formación de la junta de soldadura durante el reflujo, evita el efecto "tombstoning" y ayuda en la disipación de calor desde el paquete del LED hacia la PCB.

5.3 Identificación de Polaridad

Correct orientation is vital. The datasheet specifies the pin assignment (Green: pins 2,3; Red: pins 1,4). The PCB silkscreen and footprint should clearly indicate the cathode/anode or pin 1 location to prevent assembly errors.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo IR

El componente es compatible con procesos de reflujo IR sin plomo (Pb-free). Se hace referencia a un perfil sugerido conforme a J-STD-020B. Los parámetros clave incluyen:

• Precalentamiento:Máximo 150-200°C.
• Tiempo por encima del líquido:Máximo 120 segundos.
• Temperatura de Pico:Máximo 260°C.
• Tiempo en el pico:Máximo 10 segundos (máximo de dos ciclos de reflujo).

Los perfiles deben caracterizarse para el ensamblaje específico de la PCB.

6.2 Soldadura Manual (con Cautín)

Si es necesaria la soldadura manual, se requiere extremo cuidado:

• Temperatura del Cautín:Máximo 300°C.
• Tiempo de Soldadura:Máximo 3 segundos por junta.
• Límite:Solo un ciclo de soldadura para evitar daños térmicos.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

La sensibilidad a la humedad es un factor crítico (JEDEC Nivel 3).

• Bolsa Sellada:Almacenar a ≤30°C y ≤70% HR. Usar dentro de un año desde la fecha de sellado de la bolsa.
• Después de Abrir la Bolsa:Almacenar a ≤30°C y ≤60% HR. Se recomienda completar el reflujo IR dentro de 168 horas (7 días).
• Almacenamiento Extendido (Abierto):Almacenar en un contenedor sellado con desecante o en un desecador de nitrógeno.
• Re-horneado:Si se expone durante más de 168 horas, hornear a aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas antes de soldar.

6.4 Limpieza

Si se requiere limpieza posterior al ensamblaje, usar solo los disolventes especificados. Sumergir el LED en alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. No usar productos químicos no especificados.

7. Embalaje e Información de Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

El componente se suministra en cinta portadora con relieve para máquinas de pick-and-place automáticas.

• Ancho de la Cinta:8 mm.
• Diámetro del Carrete:7 pulgadas (178 mm).
• Cantidad por Carrete:4000 piezas.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):500 piezas para cantidades restantes.
• Estándar de Embalaje:Cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481. Los huecos vacíos se sellan con cinta de cubierta.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El LED requiere un mecanismo limitador de corriente. El método más simple es una resistencia en serie. El valor de la resistencia (R_s) se calcula como: R_s= (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Use la V_Fmáxima de la hoja de datos para un diseño conservador, asegurando que I_Fno exceda los límites incluso con tolerancias de componentes. Para el dispositivo bicolor, es necesario un control de corriente independiente para cada canal de color para operación de color mixto o alternante.

8.2 Consideraciones y Precauciones de Diseño

• Conducción de Corriente:Alimentar siempre con una corriente constante o usar una resistencia en serie. Nunca conectar directamente a una fuente de tensión.
• Gestión Térmica:Maximizar el área de cobre conectada a los pads del LED en la PCB para actuar como disipador de calor, especialmente para bins de alta luminosidad o funcionamiento continuo.
• Protección ESD:Aunque no se indique explícitamente como sensible, manipular con precauciones ESD es una buena práctica para todos los dispositivos semiconductores.
• Tensión Inversa:El dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa. Asegurar la polaridad correcta en el circuito.
• Ámbito de Aplicación:El componente está destinado a equipos electrónicos estándar. Para aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional (por ejemplo, aviación, médica, sistemas de seguridad), son necesarias calificaciones específicas y consulta.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Este LED SMD bicolor ofrece una solución compacta en un solo paquete para aplicaciones que requieren dos colores de indicación distintos (Verde y Rojo), ahorrando espacio en la PCB en comparación con el uso de dos LEDs monocromáticos separados. El uso de InGaN para el verde y AlInGaP para el rojo proporciona colores eficientes y saturados. Su compatibilidad con el ensamblaje automatizado de reflujo IR de alto volumen lo diferencia de los LEDs que requieren soldadura manual o por ola. La estructura detallada de bineo permite a los diseñadores seleccionar niveles de consistencia apropiados para sus objetivos de coste y rendimiento.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Puedo alimentar los LEDs Verde y Rojo simultáneamente a su corriente máxima?

No, no desde los mismos pines. Los chips Verde y Rojo son eléctricamente independientes, conectados a diferentes pares de pines (2,3 para Verde; 1,4 para Rojo). Deben ser alimentados por fuentes de corriente independientes o con resistencias en serie separadas. No se debe exceder la disipación de potencia total del paquete, lo que requeriría considerar el calor combinado de ambos chips si se operan simultáneamente.

10.2 ¿Por qué la tensión directa es diferente para el Verde y el Rojo?

La tensión directa es una propiedad fundamental del bandgap del material semiconductor. La luz verde del InGaN tiene una energía de fotón más alta (longitud de onda más corta) que la luz roja del AlInGaP, lo que se correlaciona con un bandgap semiconductor más grande. Un bandgap más grande típicamente resulta en una tensión directa más alta, lo que explica el rango de V_Fmás alto del LED Verde (2.8-3.8V) en comparación con el LED Rojo (1.7-2.5V).

10.3 ¿Qué significa "Preacondicionado a Nivel JEDEC 3"?

Significa que el componente ha sido clasificado como Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) 3 según los estándares JEDEC. Esto indica que el dispositivo puede estar expuesto a las condiciones del suelo de fábrica (≤30°C/60% HR) hasta 168 horas (7 días) después de abrir la bolsa protectora de humedad sin requerir un horneado previo a la soldadura por reflujo. Exceder este tiempo de vida en el suelo requiere el procedimiento de horneado descrito en la sección de almacenamiento.

10.4 ¿Cómo interpreto los códigos de bineo de intensidad luminosa (V1, W1, R2, T1, etc.)?

Estas son etiquetas arbitrarias asignadas a rangos específicos de salida luminosa medida. Por ejemplo, un LED Verde del bin "W1" tendrá una intensidad entre 1185 y 1540 mcd cuando se alimente a 20mA. Pedir un código de bin específico asegura que recibirá LEDs con un brillo dentro de ese rango definido, promoviendo la consistencia en la apariencia de su producto.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Indicador de Doble Estado para un Router de Red
Un diseñador necesita un solo componente para mostrar "Encendido/Actividad" (Verde) y "Fallo/Alerta" (Rojo) en el panel frontal de un router. Usar el LTST-E142TGKEKT ahorra espacio. Los pines GPIO del microcontrolador alimentan cada color a través de resistencias limitadoras de corriente separadas. El LED Verde (alimentado desde el pin 2, con el pin 3 a tierra) indica funcionamiento normal con una luz fija o parpadeante. El LED Rojo (alimentado desde el pin 1, con el pin 4 a tierra) se ilumina ante un error del sistema. El ángulo de visión de 120 grados asegura visibilidad desde un amplio rango. El diseñador selecciona un bin de intensidad media (por ejemplo, V2 para Verde, S1 para Rojo) para un brillo adecuado sin un consumo excesivo de energía. El diseño de la PCB sigue el diseño de pads recomendado e incluye una generosa alivio térmico conectado a un plano de tierra.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LEDs) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de electroluminiscencia. Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n, los electrones del material tipo n se recombinan con los huecos del material tipo p en la región 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 del bandgap de los materiales semiconductores utilizados. En este componente, se utiliza Nitruro de Galio e Indio (InGaN) para el emisor verde, y Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para el emisor rojo, cada uno elegido por su eficiencia y características de color en sus respectivas regiones espectrales.

13. Tendencias Tecnológicas

El campo de los LEDs SMD continúa evolucionando hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), una mejor reproducción cromática y una mayor miniaturización. Existe una tendencia a integrar múltiples chips de color (RGB, RGBW) en un solo paquete para aplicaciones de blanco ajustable o color completo. Además, los avances en materiales de empaquetado y técnicas de gestión térmica están ampliando los límites de densidad de potencia y fiabilidad, permitiendo que los LEDs SMD se utilicen en aplicaciones cada vez más exigentes, incluyendo iluminación automotriz e indicadores industriales especializados. El impulso hacia la sostenibilidad también enfatiza materiales y procesos con menor impacto ambiental.