Hoja de Datos del LED SMD LTST-E683FGBW - Naranja/Verde/Azul - 20mA - 80mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un componente LED de montaje superficial (SMD) identificado como LTST-E683FGBW. Se trata de un LED multicolor que integra tres chips emisores distintos en un solo encapsulado: un chip naranja de AlInGaP, un chip verde de InGaN y un chip azul de InGaN. El dispositivo está diseñado para procesos de montaje automatizado y es compatible con la soldadura por reflujo infrarrojo, lo que lo hace adecuado para la fabricación de electrónica de alto volumen. La lente difusora proporciona un amplio ángulo de visión, mejorando la visibilidad desde diversas perspectivas.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Especificaciones Absolutas Máximas

Los límites operativos del dispositivo se definen a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder estos valores puede causar daños permanentes.

• Disipación de Potencia (Pd):Naranja: 72 mW; Verde/Azul: 80 mW. Este parámetro indica la potencia máxima que el LED puede disipar de forma segura en forma de calor bajo operación continua en CC.
• Corriente Directa de Pico (IFP):Naranja: 80 mA; Verde/Azul: 100 mA. Esta es la corriente pulsada máxima permitida, especificada bajo un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1 ms, útil para destellos breves de alta intensidad.
• Corriente Directa Continua (IF):Naranja: 30 mA; Verde/Azul: 20 mA. Esta es la corriente directa continua máxima recomendada para una operación confiable a largo plazo.
• Rangos de Temperatura:Operación: -40°C a +85°C; Almacenamiento: -40°C a +100°C. Estos rangos definen las condiciones ambientales que el dispositivo puede soportar durante su uso y cuando está inactivo.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Las métricas clave de rendimiento se miden a Ta=25°C y una corriente de prueba estándar (IF) de 20mA, salvo que se indique lo contrario.

• Intensidad Luminosa (Iv):Medida en milicandelas (mcd), representa el brillo percibido de la fuente de luz. Los LED naranja y azul tienen un rango típico de 140-355 mcd, mientras que el LED verde es más brillante, con un rango de 355-900 mcd. La medición sigue la curva de respuesta fotópica del ojo CIE.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):Típicamente 120 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor axial máximo, indicando un patrón de emisión muy amplio.
• Parámetros de Longitud de Onda:
  • Longitud de Onda de Pico (λP):La longitud de onda a la que la distribución espectral de potencia es máxima. Valores típicos: Naranja: 611 nm, Verde: 518 nm, Azul: 468 nm.
  • Longitud de Onda Dominante (λd):La longitud de onda única que coincide perceptualmente con el color del LED. Valores típicos: Naranja: 605 nm, Verde: 525 nm, Azul: 470 nm. Se deriva del diagrama de cromaticidad CIE.
  • Ancho Espectral a Media Altura (Δλ):El ancho de banda del espectro emitido a la mitad de su intensidad máxima. Valores típicos: Naranja: 17 nm (estrecho), Verde: 35 nm, Azul: 25 nm.
• Tensión Directa (VF):La caída de tensión a través del LED cuando conduce la corriente especificada. Rangos: Naranja: 1.8-2.4V; Verde/Azul: 2.8-3.8V. Tolerancia de +/- 0.1V. Esto es crítico para el diseño del circuito de excitación.
• Corriente Inversa (IR):Máximo 10 μA a una tensión inversa (VR) de 5V. El dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa; este parámetro es solo para caracterizar la corriente de fuga.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Los LED se clasifican en lotes (bins) según su intensidad luminosa medida a 20mA para garantizar la consistencia de color y brillo dentro de un lote de producción.

• Lotes Naranja y Azul:Utilizan códigos R2, S1, S2, T1, con rangos de intensidad desde 140.0 mcd (Mín. R2) hasta 355.0 mcd (Máx. T1).
• Lotes Verdes:Utilizan códigos T2, U1, U2, V1, con rangos de intensidad más altos desde 355.0 mcd (Mín. T2) hasta 900.0 mcd (Máx. V1).
• Tolerancia:Cada lote de intensidad tiene una tolerancia de +/-11% sobre los valores nominales, para tener en cuenta variaciones menores.

Los diseñadores deben especificar los códigos de lote requeridos al realizar el pedido para garantizar los niveles de brillo deseados para su aplicación, especialmente en matrices de múltiples LED donde la uniformidad es importante.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas características típicas (no detalladas completamente en el extracto proporcionado). Estas curvas, típicamente graficadas, incluirían:

• Curva I-V (Corriente-Tensión):Muestra la relación entre la corriente directa y la tensión directa para cada chip de color. Demuestra la característica exponencial de encendido de un diodo y ayuda a seleccionar resistencias limitadoras de corriente o a diseñar drivers de corriente constante.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Ilustra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, generalmente en una relación casi lineal dentro del rango operativo recomendado, antes de que la eficiencia disminuya a corrientes muy altas.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Muestra la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión, lo cual es crucial para la gestión térmica en aplicaciones de alta potencia o alta temperatura ambiente.
• Distribución Espectral:Grafica la potencia radiante relativa frente a la longitud de onda para cada LED, representando visualmente la longitud de onda de pico, la longitud de onda dominante y el ancho espectral a media altura.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete

El dispositivo se ajusta a un contorno de paquete SMD estándar EIA. Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia general de ±0.2 mm a menos que se especifique lo contrario. El dibujo dimensional específico mostraría la longitud, anchura, altura, espaciado de pines y geometría de la lente.

5.2 Asignación de Pines

El LED tricolor tiene una configuración de cátodo común o ánodo común (implícita por el paquete único). La asignación de pines es: Pin 1: Ánodo Naranja, Pin 3: Ánodo Azul, Pin 4: Ánodo Verde (con un cátodo común, probablemente en los pines 2 y/o 5, según las huellas estándar de LED RGB de 4 pines). Esto debe verificarse con el dibujo detallado del paquete para un diseño de PCB correcto.

5.3 Empaquetado en Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora estampada estándar de la industria en carretes de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro para facilitar el montaje automatizado pick-and-place.

• Dimensiones de la Cinta:Se especifican el ancho de la cinta, el paso de los alvéolos y las dimensiones de los alvéolos para ser compatibles con el equipo alimentador estándar.
• Especificaciones del Carrete:Carrete estándar de 7 pulgadas que contiene 2000 piezas. La cantidad mínima de pedido para carretes restantes es de 500 piezas.
• Cinta de Cubierta:Los alvéolos vacíos se sellan con una cinta de cubierta superior.
• Calidad:Cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481. El número máximo permitido de componentes faltantes consecutivos en la cinta es de dos.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El dispositivo es compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR). Se recomienda un perfil de soldadura sin plomo conforme a J-STD-020B.

• Precalentamiento:150-200°C durante un máximo de 120 segundos para calentar gradualmente la placa y activar el fundente.
• Temperatura de Pico:No debe exceder los 260°C. El tiempo por encima del líquido (ej., 217°C) debe controlarse según la recomendación del fabricante de la pasta de soldar.
• Tiempo de Soldadura:El tiempo total a temperatura de pico debe limitarse a un máximo de 10 segundos. El reflujo debe realizarse un máximo de dos veces.

Nota:El perfil óptimo depende del diseño específico de la PCB, la pasta de soldar y el horno. El perfil basado en JEDEC sirve como objetivo genérico.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, se debe tener extremo cuidado:

• Temperatura del Soldador:Máximo 300°C.
• Tiempo de Soldadura:Máximo 3 segundos por unión.
• Límite:La soldadura manual debe realizarse solo una vez para evitar daños por estrés térmico al encapsulado del LED o a las uniones de alambre.

6.3 Limpieza

Deben evitarse limpiadores químicos no especificados, ya que pueden dañar la lente epoxi o el encapsulado del LED. Si se requiere limpieza después de la soldadura:

• Utilice disolventes a base de alcohol como alcohol etílico o alcohol isopropílico.
• Sumerja el LED a temperatura ambiente normal.
• Limite el tiempo de inmersión a menos de un minuto.

6.4 Almacenamiento y Manipulación

• Paquete Sellado:Almacenar a ≤30°C y ≤70% de Humedad Relativa (HR). La vida útil es de un año cuando se almacena en la bolsa original a prueba de humedad con desecante.
• Paquete Abierto:Los componentes expuestos al aire ambiente deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% HR. Se recomienda encarecidamente completar el proceso de reflujo IR dentro de las 168 horas (7 días) posteriores a abrir la bolsa para evitar la absorción de humedad, que puede causar "efecto palomita" durante el reflujo.
• Almacenamiento Prolongado (Abierto):Para almacenamiento más allá de 168 horas, coloque los componentes en un recipiente sellado con desecante o en un desecador purgado con nitrógeno.
• Secado (Baking):Los componentes almacenados fuera de su embalaje original durante más de 168 horas deben secarse a aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas antes de la soldadura para eliminar la humedad absorbida.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED SMD tricolor está diseñado para aplicaciones de indicación y retroiluminación de propósito general en electrónica de consumo e industrial donde se necesitan múltiples colores de estado desde un único componente compacto. Ejemplos incluyen:

• Indicadores de múltiples estados en equipos de red, routers o servidores (ej., encendido/actividad/error).
• Retroiluminación para botones o iconos en paneles de control, mandos a distancia o electrodomésticos.
• Iluminación decorativa o pantallas de estado en interiores automotrices (funciones no críticas).
• Indicadores de estado en dispositivos electrónicos portátiles.

Restricción Importante de Aplicación:La hoja de datos establece explícitamente que estos LED son para "equipos electrónicos ordinarios". No están calificados para aplicaciones críticas para la seguridad donde un fallo podría poner en peligro vidas o la salud, como en aviación, soporte vital médico o sistemas de seguridad de transporte. Para tales aplicaciones, se deben obtener componentes con las calificaciones de fiabilidad apropiadas.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Utilice siempre resistencias limitadoras de corriente externas o un driver de corriente constante para cada canal de color. Calcule los valores de las resistencias en función de la tensión de alimentación, la tensión directa del LED (VF, utilice el valor Máx. para mayor seguridad) y la corriente directa deseada (IF, no exceda la clasificación en CC).
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegure un área de cobre en la PCB o vías térmicas adecuadas si opera a altas temperaturas ambiente o a corriente máxima para mantener la temperatura de unión dentro de los límites y garantizar fiabilidad a largo plazo y una salida de luz estable.
• Diseño de Pads de PCB:Siga el diseño de pads recomendado en el dibujo del paquete de la hoja de datos para asegurar una correcta formación de la unión de soldadura y estabilidad mecánica durante el reflujo.
• Protección contra ESD:Aunque no se establece explícitamente, se recomiendan las precauciones estándar de manipulación ESD para dispositivos semiconductores durante el montaje.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Si bien en esta hoja de datos individual no se proporciona una comparación directa con otros números de parte, se pueden inferir las características diferenciadoras clave de este componente:

• Tricolor en un Solo Paquete:Integra tres colores discretos, ahorrando espacio en la PCB y coste de montaje en comparación con el uso de tres LED monocromáticos separados.
• Amplio Ángulo de Visión (120°):La lente difusora proporciona visibilidad omnidireccional, superior a los LED de ángulo estrecho utilizados para haces enfocados.
• Alto Brillo Verde:El chip verde ofrece una intensidad luminosa significativamente mayor (hasta 900 mcd) en comparación con el naranja y el azul, lo que puede estar diseñado para equilibrar el brillo percibido entre colores debido a la sensibilidad del ojo humano.
• Encapsulado Robusto:La compatibilidad con reflujo IR y colocación automática indica un paquete diseñado para procesos de montaje SMT modernos y confiables.
• Clasificación Estandarizada (Binning):La estructura de clasificación definida permite un rendimiento óptico predecible y consistente en las series de producción.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Puedo excitar los tres colores a su corriente continua máxima (30mA Naranja, 20mA Verde/Azul) simultáneamente?

R: No. No se debe exceder la Especificación Absoluta Máxima de Disipación de Potencia Total (Pd). La operación simultánea a corrientes máximas resultaría en una disipación de potencia total que excede el límite de 80mW para el paquete (calculado como VF*IF para cada chip y sumado). Debe reducir las corrientes operativas o utilizar operación pulsada para mantenerse dentro del límite total de Pd.

P2: ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda de Pico y Longitud de Onda Dominante?

R: La Longitud de Onda de Pico (λP) es el pico físico del espectro de luz que emite el LED. La Longitud de Onda Dominante (λd) es un valor calculado que representa el tono de color percibido como una única longitud de onda en el gráfico CIE. Para LED monocromáticos, a menudo están cerca; para espectros más amplios (como el verde), pueden diferir más. λd es más relevante para la coincidencia de colores.

P3: ¿Por qué es importante la clasificación de corriente inversa si el LED no es para operación inversa?

R: La clasificación IR (10 μA máx. a 5V) es una especificación de fuga. Garantiza que si se aplica accidentalmente una pequeña tensión inversa (ej., durante transitorios del circuito o en diseños multiplexados), el dispositivo no consumirá corriente excesiva. Es un parámetro de fiabilidad, no una condición de operación.

P4: ¿Qué tan crítica es la vida útil de 168 horas después de abrir la bolsa?

R: Muy crítica para la soldadura por reflujo. La humedad absorbida en el encapsulado plástico puede vaporizarse rápidamente durante el ciclo de reflujo a alta temperatura, causando delaminación interna, grietas o "efecto palomita", lo que conduce a fallos. Cumplir con la ventana de 168 horas o seguir el procedimiento de secado es esencial para el rendimiento y la fiabilidad.

10. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un indicador de estado para un dispositivo alimentado por una línea de 5V. El indicador debe mostrar Naranja para "En Espera", Verde para "Operación Normal" y Azul para "Error". Solo un color está encendido a la vez.

Pasos de Diseño:

1. Seleccionar Corriente Operativa:Elija un valor estándar seguro, como 15mA para todos los colores, muy por debajo de los máximos en CC, asegurando longevidad y reduciendo la carga térmica.
2. Calcular Resistencias Limitadoras de Corriente:
   • Utilice el VF máximo de la hoja de datos para margen de seguridad: Naranja: 2.4V, Verde: 3.8V, Azul: 3.8V.
   • Tensión de Alimentación (Vs) = 5V. Fórmula: R = (Vs - VF) / IF.
     • R_Naranja = (5V - 2.4V) / 0.015A ≈ 173 Ω (usar valor estándar 180 Ω).
     • R_Verde = (5V - 3.8V) / 0.015A ≈ 80 Ω (usar valor estándar 82 Ω).
     • R_Azul = (5V - 3.8V) / 0.015A ≈ 80 Ω (usar valor estándar 82 Ω).
   • Recalcular corriente real con resistencias estándar: I_Naranja = (5-2.4)/180 ≈ 14.4mA (seguro).
3. Verificar Disipación de Potencia:
   • Peor caso de potencia de un solo LED: P = VF * IF. Usando VF típico para estimar: P_Verde ≈ 3.3V * 0.0144A ≈ 47.5 mW, que está por debajo del límite de 80 mW para el chip Verde/Azul. El chip Naranja disipa aún menos. Dado que solo uno está encendido a la vez, no se excede la Pd total del paquete.
4. Diseño de PCB:Coloque el LED y sus tres resistencias cerca. Utilice el diseño de pads recomendado del dibujo mecánico. Asegúrese de que la asignación correcta de pines (1=Naranja, 3=Azul, 4=Verde) esté mapeada al circuito de excitación (ej., pines GPIO de microcontrolador con resistencias en serie).
5. Circuito de Excitación:Utilice pines de microcontrolador configurados como drenador abierto o con resistencias en serie para sumidero de corriente a tierra (si es cátodo común) o fuente de corriente (si es ánodo común).

11. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz mediante 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 de la banda prohibida de los materiales semiconductores utilizados en la región activa.

• LED Naranja:Utiliza un semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP), que tiene una banda prohibida correspondiente a la luz roja/naranja/ámbar.
• LED Verde y Azul:Utilizan semiconductores de Nitruro de Indio y Galio (InGaN). Variando la proporción de indio/galio, la banda prohibida puede ajustarse para emitir en el espectro azul, verde y cian. Lograr una emisión verde eficiente con InGaN es más desafiante que el azul, lo que se refleja en las diferentes características de rendimiento (ej., tensión directa, eficiencia).

Los tres chips están montados dentro de una cavidad reflectante dentro de un encapsulado plástico. Una lente epoxi difusora encapsula los chips, proporcionando protección ambiental, dando forma al haz de salida de luz (ángulo de visión de 120°), y mezclando la luz de los chips individuales si varios se encienden simultáneamente para crear otros colores (como blanco, si hubiera fósforo, que no lo hay en este dispositivo RGB).

12. Tendencias Tecnológicas

La tecnología representada por este componente se enmarca en tendencias más amplias de la optoelectrónica:

• Mayor Eficiencia:Las continuas mejoras en ciencia de materiales y diseño de chips aumentan la eficacia luminosa (lúmenes por vatio) de los LED, permitiendo una salida más brillante a corrientes más bajas o un menor consumo de energía.
• Miniaturización:Si bien este es un paquete estándar, la industria avanza hacia LED de paquete a escala de chip (CSP) cada vez más pequeños para diseños ultracompactos, aunque a menudo a expensas del rendimiento térmico y la facilidad de manipulación.
• Mejor Consistencia de Color:Los avances en crecimiento epitaxial y procesos de clasificación producen distribuciones más estrechas de longitud de onda e intensidad, cruciales para aplicaciones que requieren una apariencia de color uniforme en múltiples unidades.
• Integración:Más allá de múltiples chips en un paquete, existe una tendencia a integrar el circuito integrado driver del LED (fuente de corriente constante, controlador PWM) en el propio paquete del LED, simplificando el diseño del circuito.
• Fiabilidad y Robustez:Los materiales de encapsulado mejorados y las técnicas de construcción aumentan la resistencia a ciclos térmicos, humedad y estrés mecánico, extendiendo las vidas operativas mucho más allá de los límites tradicionales, haciendo que los LED sean adecuados para entornos más exigentes.

Este componente en particular ejemplifica la aplicación madura y rentable de la tecnología LED para fines de indicación estándar, equilibrando rendimiento, fiabilidad y capacidad de fabricación.