LED SMD RGB Difuso Blanco Paquete 5630 - Dimensiones 5.6x3.0x1.9mm - Voltaje 1.8-3.8V - Potencia 0.13W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED de montaje superficial (SMD) en formato de paquete 5630, que cuenta con una lente difusa blanca. El dispositivo integra tres chips emisores de luz individuales en un solo encapsulado: uno Rojo (AlInGaP), uno Verde (InGaN) y uno Azul (InGaN). Esta configuración permite crear diversos colores mediante el control individual o combinado de los chips. El objetivo principal de diseño es proporcionar una solución de iluminación compacta, fiable y eficiente, adecuada para procesos de montaje automatizado.

1.1 Ventajas Principales

• Diseño Miniaturizado:Su reducido tamaño es ideal para aplicaciones con espacio limitado en placas de circuito impreso (PCB).
• Compatibilidad con Automatización:El paquete está diseñado para ser compatible con equipos automáticos de pick-and-place y procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), facilitando la fabricación en grandes volúmenes.
• Salida de Color Versátil:Los chips RGB integrados permiten una amplia gama de colores, haciéndolo adecuado para indicación de estado, retroiluminación e iluminación decorativa.
• Cumplimiento Ambiental:El producto cumple con la directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).
• Embalaje Estandarizado:Suministrado en cinta de 12mm enrollada en carretes de 7 pulgadas de diámetro, conforme a los estándares EIA para un manejo y almacenamiento eficientes.

1.2 Aplicaciones Objetivo

Este LED está diseñado para una amplia gama de equipos electrónicos donde se requiere una iluminación indicadora compacta y fiable. Las áreas de aplicación típicas incluyen:

• Electrónica de Consumo:Indicadores de estado en teléfonos inalámbricos, teléfonos móviles, ordenadores portátiles y electrodomésticos.
• Equipos Profesionales e Industriales:Indicadores en paneles frontales de sistemas de red, dispositivos de automatización de oficinas y paneles de control industrial.
• Pantallas y Señalización:Aplicaciones de iluminación de señales y símbolos, así como retroiluminación de paneles frontales donde se desea una salida de luz difusa y uniforme.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

2.1 Valores Máximos Absolutos

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

• Disipación de Potencia (Pd):Rojo: 130 mW; Verde/Azul: 114 mW. Este parámetro indica la potencia máxima que el LED puede disipar en forma de calor. Superar este límite conlleva el riesgo de daño térmico.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100 mA para todos los colores en condiciones de pulso (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Esto es útil para destellos breves de alta intensidad, pero no para operación continua.
• Corriente Directa Continua (I_F):Rojo: 50 mA; Verde/Azul: 30 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para una operación fiable a largo plazo.
• Rangos de Temperatura:Operación: -40°C a +85°C; Almacenamiento: -40°C a +100°C. Estos definen los límites ambientales para la funcionalidad del dispositivo y su almacenamiento sin operar.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Medidas en condiciones estándar de prueba de Ta=25°C e I_F=20mA, salvo que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (I_v):Una medida clave de la salida de luz percibida. Valores Mínimo/Típico/Máximo: Rojo: 560/-/1120 mcd; Verde: 1400/-/2800 mcd; Azul: 280/-/560 mcd. El chip verde exhibe la salida típica más alta.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):Típicamente 120 grados. Este ángulo amplio, facilitado por la lente difusa, proporciona una iluminación amplia y uniforme en lugar de un haz estrecho, ideal para aplicaciones de indicación.
• Voltaje Directo (V_F):La caída de voltaje a través del LED cuando conduce. Rangos: Rojo: 1.8V a 2.6V; Verde/Azul: 2.8V a 3.8V. El V_Fmás bajo del chip rojo es característico de la tecnología AlInGaP en comparación con InGaN (verde/azul). Los diseñadores deben tener en cuenta estas diferencias en el diseño del circuito de excitación.
• Longitud de Onda de Pico (λ_P) y Longitud de Onda Dominante (λ_d): λ_Pes el pico espectral: Rojo ~630nm, Verde ~518nm, Azul ~468nm. λ_des la longitud de onda única percibida por el ojo humano, con clasificaciones específicas para el verde (520-530nm) y el azul (465-475nm).
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10 μA a V_R=5V. El dispositivo no está diseñado para operar en polarización inversa; este parámetro es solo para fines de prueba. Se recomienda protección del circuito (por ejemplo, una resistencia en serie o un diodo) si es posible un voltaje inverso.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LED se clasifican en lotes de rendimiento. Este dispositivo utiliza un sistema de clasificación bidimensional basado en la intensidad luminosa y la longitud de onda dominante.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Cada chip de color se clasifica por separado según su salida de luz a 20mA.

• Rojo:Lotes U2 (560-710 mcd), V1 (710-900 mcd), V2 (900-1120 mcd).
• Verde:Lotes W2 (1400-1800 mcd), X1 (1800-2240 mcd), X2 (2240-2800 mcd).
• Azul:Lotes T1 (280-355 mcd), T2 (355-450 mcd), U1 (450-560 mcd).
• La tolerancia dentro de cada lote de intensidad es de +/-11%.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Aplicada a los chips Verde y Azul para controlar el tono.

• Verde:Lotes AP (520-525 nm), AQ (525-530 nm).
• Azul:Lotes AC (465-470 nm), AD (470-475 nm).
• La tolerancia dentro de cada lote de longitud de onda es de +/-1 nm.

3.3 Código de Lote Combinado (Código en Etiqueta)

Un único código alfanumérico (por ejemplo, A1, B4, D2) impreso en la etiqueta del carrete del producto combina los lotes de intensidad para los tres colores y los lotes de longitud de onda para verde/azul. Esta tabla de referencia cruzada permite a los diseñadores especificar y adquirir LED con características ópticas estrictamente controladas, asegurando la consistencia visual en sus productos finales. Por ejemplo, el código 'A1' especifica Rojo en lote U2, Verde en lote W2 y Azul en lote T1.

4. Información Mecánica y de Embalaje

4.1 Dimensiones del Paquete

El dispositivo se ajusta a una huella estándar 5630. Las dimensiones clave (en milímetros, tolerancia ±0.2mm salvo que se indique) incluyen una longitud del cuerpo de aproximadamente 5.6mm, un ancho de 3.0mm y una altura de 1.9mm. Un dibujo dimensional detallado especifica las ubicaciones de las almohadillas, la forma de la lente y las marcas de polaridad.

4.2 Asignación de Pines y Polaridad

La configuración de 6 almohadillas permite el acceso independiente a cada chip: Pines 1 y 6: Azul; Pines 2 y 5: Verde; Pines 3 y 4: Rojo. El cátodo de cada chip se indica típicamente en el diagrama de la huella. Se debe observar la polaridad correcta durante el diseño del PCB y el montaje.

4.3 Almohadilla de Montaje en PCB Recomendada

Se proporciona un patrón de soldadura sugerido (huella) para garantizar la formación adecuada de la junta de soldadura, la estabilidad mecánica y la disipación de calor durante la soldadura por reflujo. Adherirse a este patrón es crítico para el rendimiento del montaje y la fiabilidad a largo plazo.

4.4 Embalaje en Cinta y Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora con relieve (ancho 12mm) sellada con una cinta de cubierta. La cinta se enrolla en un carrete estándar de 7 pulgadas (178mm) de diámetro. Cada carrete contiene 1000 piezas. El embalaje cumple con las especificaciones EIA-481-1-B, asegurando la compatibilidad con equipos de montaje automatizado.

5. Guías de Soldadura y Montaje

5.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR

Se proporciona un perfil de reflujo recomendado para procesos de soldadura sin plomo (Pb-free), conforme a J-STD-020B. Este perfil detalla los parámetros críticos: precalentamiento, estabilización, temperatura máxima de reflujo (que no debe exceder la temperatura máxima nominal del LED) y tasas de enfriamiento. Seguir este perfil es esencial para prevenir choques térmicos y daños al paquete del LED o a la lente de epoxi.

5.2 Limpieza

Si es necesaria una limpieza posterior al montaje, solo deben usarse los disolventes especificados. La hoja de datos recomienda la inmersión en alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto. El uso de productos químicos no especificados o agresivos puede dañar el material de la lente o las marcas del paquete.

5.3 Condiciones de Almacenamiento

Paquete Sellado:Los LED en su bolsa original a prueba de humedad con desecante deben almacenarse a ≤30°C y ≤70% de Humedad Relativa (HR). La vida útil recomendada en estas condiciones es de un año.
Paquete Abierto:Una vez abierta la bolsa barrera de humedad, los componentes deben usarse rápidamente. Si se necesita almacenamiento, las condiciones no deben exceder los 30°C y el 60% de HR. La exposición a una humedad más alta puede provocar la absorción de humedad, lo que puede causar "popcorning" (agrietamiento del paquete) durante la soldadura por reflujo.

6. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

6.1 Diseño del Circuito de Excitación

Debido a los diferentes voltajes directos (V_F) de los chips rojo, verde y azul, no se recomienda una conexión simple en paralelo a una fuente de voltaje común, ya que conduciría a una distribución desigual de corriente y brillo. El método preferido es excitar cada canal de color de forma independiente con una resistencia limitadora de corriente o, para una mejor consistencia y control de atenuación, un driver de corriente constante o un circuito PWM (Modulación por Ancho de Pulso).

6.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es relativamente baja, un diseño térmico adecuado en el PCB sigue siendo importante para la longevidad. Asegurar un área de cobre adecuada conectada a las almohadillas térmicas (si las hay) o a las almohadillas de montaje del dispositivo ayuda a disipar el calor, manteniendo temperaturas de unión más bajas y preservando la salida luminosa y la vida útil.

6.3 Integración Óptica

La lente difusa blanca proporciona un patrón de emisión Lambertiano (ángulo de visión amplio). Para aplicaciones que requieren una luz más dirigida, pueden ser necesarias ópticas secundarias (como guías de luz o lentes externas). La naturaleza difusa ayuda a minimizar los puntos calientes y proporciona una apariencia uniforme cuando se ve directamente.

7. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo excitar los tres colores (RGB) en paralelo desde una sola fuente de alimentación de 3.3V?
R: No de manera efectiva. El voltaje directo de los chips azul y verde (mín. 2.8V) está cerca de 3.3V, dejando muy poca caída de voltaje para una resistencia limitadora de corriente, lo que hace que el control de corriente sea impreciso y sensible a las variaciones de la fuente. El chip rojo (V_F~2.2V) recibiría una corriente desproporcionadamente alta. Se recomienda encarecidamente un control de corriente independiente por canal.

P: ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda de Pico y Longitud de Onda Dominante?
R: La Longitud de Onda de Pico (λ_P) es el punto más alto literal en la distribución espectral de potencia del LED. La Longitud de Onda Dominante (λ_d) es un valor calculado que representa la longitud de onda única de una luz monocromática pura que parecería tener el mismo color (tono) que el LED para un observador humano estándar. λ_des más relevante para la especificación del color.

P: La corriente continua máxima es de 30mA para verde/azul, pero la corriente de pulso de pico es de 100mA. ¿Puedo usar PWM a 100mA?
R: Sí, pero con limitaciones estrictas. La especificación de 100mA se aplica solo bajo condiciones muy específicas: un ancho de pulso de 0.1ms y un ciclo de trabajo del 10% (es decir, el LED está encendido durante 0.1ms, luego apagado durante 0.9ms). La corriente promedio no debe exceder la especificación de corriente continua. Por ejemplo, un pulso de 100mA con un ciclo de trabajo del 10% resulta en una corriente promedio de 10mA, lo cual es seguro. Exceder las especificaciones de ancho de pulso o ciclo de trabajo puede causar sobrecalentamiento.

P: ¿Cómo interpreto el Código de Lote en la etiqueta del carrete?
R: El código alfanumérico (por ejemplo, C5, D1) es una referencia cruzada a las tablas en las secciones 4.1 y 4.2 de la hoja de datos. Se busca este código para encontrar el rango específico de intensidad luminosa para Rojo, Verde y Azul, así como el rango de longitud de onda dominante para Verde y Azul. Esto asegura que se conozcan las características de rendimiento exactas de los LED en ese carrete.

8. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando un Indicador de Estado Multicolor para un Router de Red.
El dispositivo requiere LED para indicar encendido (verde fijo), actividad de red (verde intermitente) y estados de error (rojo o azul). Un solo LED RGB como el LTST-G563EGBW puede cumplir todas estas funciones, ahorrando espacio en el PCB en comparación con el uso de tres LED discretos.

Implementación:
1. Los pines GPIO del microcontrolador se conectan a tres transistores de excitación separados (o un CI driver de LED dedicado), cada uno controlando un canal de color del LED RGB.
2. Para "Encendido", el canal verde se excita a 10-15mA (muy por debajo de su máximo de 30mA) para una indicación clara y brillante.
3. Para "Actividad de Red", el mismo canal verde se conmuta mediante PWM a alta frecuencia para crear un efecto de parpadeo, manteniendo la corriente promedio dentro de los límites.
4. Para un estado de "Error", se puede iluminar el canal rojo. Un "Error Crítico" más específico podría usar el canal azul o una combinación (por ejemplo, rojo+azul = magenta).
5. El amplio ángulo de visión de 120 grados de la lente difusa asegura que el estado sea visible desde varios ángulos alrededor del router.
6. Al especificar un código de clasificación estricto (por ejemplo, requiriendo Verde en lote X1 y un lote de longitud de onda específico), el diseñador asegura un color y brillo consistentes en todas las unidades de router fabricadas.

9. Introducción Tecnológica

Este LED utiliza dos tecnologías principales de materiales semiconductores:
Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP):Utilizado para el chip emisor rojo. Este sistema de material es eficiente para producir luz en la parte roja a ámbar del espectro y típicamente exhibe un voltaje directo más bajo que los LED basados en InGaN.
Nitruro de Indio y Galio (InGaN):Utilizado para los chips emisores verde y azul. Al variar la proporción de indio/galio en la estructura cristalina, se puede ajustar el bandgap—y por lo tanto la longitud de onda emitida. Lograr luz verde de alta eficiencia con InGaN históricamente ha sido más desafiante que el azul, lo que se refleja en los diferentes parámetros de rendimiento (por ejemplo, voltaje directo, eficiencia) entre los chips verde y azul, a pesar de usar el mismo material base.

La lente difusa blanca está típicamente hecha de resina epoxi o silicona dopada con partículas de dispersión. Este material de difusión aleatoriza la dirección de la luz emitida desde el pequeño chip, transformándola de un haz estrecho y direccional en un patrón de emisión Lambertiano amplio, haciendo que toda la superficie de la lente aparezca uniformemente brillante.

10. Tendencias de Desarrollo

El campo de los LED SMD continúa evolucionando a lo largo de varias trayectorias clave relevantes para componentes como este:
Mayor Eficiencia (Lúmenes por Vatio):Las mejoras continuas en el crecimiento epitaxial, el diseño del chip y las técnicas de extracción de luz aumentan constantemente la salida luminosa para una corriente de entrada dada, permitiendo indicadores más brillantes o un menor consumo de energía.
Consistencia de Color y Clasificación:Los avances en el control de procesos de fabricación están reduciendo la variación natural en las características de los LED. Esto permite especificaciones de clasificación más estrictas o incluso ofertas "sin clasificación", simplificando la gestión de inventario para los fabricantes y asegurando una uniformidad de color superior en los productos finales.
Miniaturización e Integración:La búsqueda de dispositivos electrónicos más pequeños impulsa LED en paquetes aún más compactos. Además, la integración está aumentando, con paquetes multi-chip más complejos (por ejemplo, RGBW, LED direccionables con drivers integrados) volviéndose comunes para simplificar el diseño de circuitos.
Materiales de Alta Fiabilidad:El desarrollo de materiales de lente más robustos (como siliconas de alta temperatura) y estructuras de paquete mejora la resistencia a ciclos térmicos, humedad y entornos hostiles, ampliando los posibles espacios de aplicación.