Hoja de Datos del LED SMD LTST-416GEBW-P3 - Lente Blanco Difuso - Chip RGB - Conducción de 5mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED de montaje superficial (SMD) diseñado para el ensamblaje automatizado de placas de circuito impreso. El componente cuenta con un lente blanco difuso e integra tres fuentes de luz semiconductoras distintas en un solo encapsulado: un chip verde de InGaN, un chip rojo de AlInGaP y un chip azul de InGaN. La salida combinada a través del lente difuso crea una apariencia de luz blanca. Este diseño está dirigido a aplicaciones con limitaciones de espacio en electrónica de consumo, telecomunicaciones y equipos industriales donde se requiere una indicación de estado confiable, iluminación de símbolos o retroiluminación de paneles frontales.

1.1 Características Principales

• Cumple con las directivas ambientales RoHS.
• Empaquetado en cinta de 12 mm dentro de carretes de 7 pulgadas de diámetro para sistemas automatizados pick-and-place.
• Huella de paquete EIA estandarizada para compatibilidad de diseño.
• Corriente de conducción compatible con nivel lógico.
• Resiste procesos de soldadura por reflujo infrarrojo.
• Preacondicionado al Nivel de Sensibilidad a la Humedad JEDEC 3.

1.2 Aplicaciones Objetivo

• Indicadores de estado en hardware de telecomunicaciones y redes.
• Iluminación de señales y símbolos en automatización de oficinas y electrodomésticos.
• Retroiluminación de paneles frontales para equipos de control industrial.
• Iluminación indicadora de propósito general en electrónica de consumo.

2. Parámetros Técnicos: Análisis Objetivo en Profundidad

La siguiente sección proporciona un desglose detallado y objetivo de las características eléctricas, ópticas y térmicas del dispositivo, tal como se definen en el material fuente. Todos los datos se refieren a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C, a menos que se especifique lo contrario.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores representan los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. No se recomienda la operación continua en estos límites.

• Disipación de Potencia (Pd):90 mW para chips Verde/Azul; 69 mW para chip Rojo. Este parámetro es crucial para el diseño de gestión térmica.
• Corriente Directa de Pico (I_F(PEAK)):100 mA para todos los chips, en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms).
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA DC para todos los chips.
• Rango de Temperatura de Operación:-40°C a +85°C.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +100°C.

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas a una corriente de prueba estándar de I_F= 5mA para cada chip. Estos son los parámetros de rendimiento típicos en condiciones normales de operación.

• Intensidad Luminosa (I_v):
  • Verde: 600 - 1200 mcd (milicandelas)
  • Rojo: 200 - 400 mcd
  • Azul: 100 - 200 mcd
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):Típicamente 120 grados. Este ángulo amplio es resultado del lente difuso, proporcionando una distribución de luz más uniforme en comparación con los LED de lente transparente.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):
  • Verde: 523 - 535 nm
  • Rojo: 617 - 630 nm
  • Azul: 465 - 477 nm
• Tensión Directa (V_F):
  • Verde: 2.0 - 3.0 V
  • Rojo: 1.4 - 2.3 V
  • Azul: 2.0 - 3.0 V
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10 μA a V_R= 5V. El dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa; este parámetro es solo para fines de prueba.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los dispositivos se clasifican en bins. La salida de luz blanca es una función de los chips RGB combinados, medidos con los tres activados a 5mA.

3.1 Rango de Intensidad Luminosa (I_v)

Los dispositivos se categorizan según su salida total de intensidad luminosa. Bin T1: 900 - 1300 mcd (aprox. 2.7 - 3.9 lúmenes) Bin T2: 1300 - 1800 mcd (aprox. 3.9 - 5.4 lúmenes) La tolerancia por bin es de ±11%.

3.2 Rango de Cromaticidad (CIE)

Los dispositivos se clasifican según sus coordenadas de color en el diagrama de cromaticidad CIE 1931, que define el color percibido de la luz blanca. Los códigos de bin (ej., H4, J5, K6, L4) representan regiones cuadriláteras específicas en el plano de coordenadas x,y. Cada bin tiene cuatro puntos de esquina definidos (Punto1-4) para las coordenadas x e y. La tolerancia para la ubicación dentro de un bin de tono seleccionado es de ±0.01 en ambas coordenadas, x e y. Esta clasificación precisa permite a los diseñadores seleccionar LED con una consistencia de color muy ajustada para sus aplicaciones.

4. Información Mecánica y de Empaquetado

4.1 Dimensiones del Paquete y Asignación de Pines

El dispositivo se ajusta a una huella SMD estándar. Las dimensiones críticas incluyen el tamaño del cuerpo y el espaciado de las almohadillas. Todas las tolerancias dimensionales son de ±0.2 mm a menos que se indique lo contrario. La asignación de pines para activar colores individuales es la siguiente: El ánodo (positivo común) está conectado al pin 1. El cátodo verde es el pin 2, el cátodo rojo son los pines 3 y 4 (conectados internamente), y el cátodo azul es el pin 6. Los pines 5 y otros pueden ser sin conexión (NC) o anclajes mecánicos.

4.2 Patrón de Soldadura Recomendado para PCB

A top-view drawing of the suggested solder pad layout is provided to ensure proper soldering and mechanical stability. Adhering to this pattern helps prevent tombstoning (one end lifting during reflow) and ensures good solder fillets.

4.3 Empaquetado en Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora embutida con una cinta protectora de cubierta. Las especificaciones clave de empaquetado incluyen:

• Ancho de la Cinta Portadora: 12 mm.
• Diámetro del Carrete: 7 pulgadas (178 mm).
• Cantidad por Carrete Completo: 2000 piezas.
• Cantidad Mínima de Pedido para Carretes Parciales: 500 piezas.
• Máximo de componentes faltantes consecutivos (bolsillos): 2.
• El empaquetado cumple con los estándares EIA-481-1-B.

5. Guías de Soldadura y Montaje

5.1 Perfil de Soldadura por Reflujo IR (Proceso Libre de Plomo)

El perfil recomendado sigue la norma J-STD-020B para soldadura libre de plomo.

• Precalentamiento:150°C a 200°C.
• Tiempo de Precalentamiento:Máximo 120 segundos.
• Temperatura Máxima del Cuerpo:Máximo 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquidus:Se recomienda un máximo de 10 segundos.
• Número de Ciclos de Reflujo:Máximo dos veces.

Normalmente se proporciona un perfil gráfico de temperatura vs. tiempo para visualizar las etapas de rampa, remojo, reflujo y enfriamiento.

5.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual:

• Temperatura del Soldador:Máximo 300°C.
• Tiempo de Contacto:Máximo 3 segundos por unión.
• Importante:La soldadura manual debe realizarse solo una vez para evitar estrés térmico.

5.3 Limpieza

La limpieza posterior a la soldadura debe realizarse con cuidado. Solo deben usarse los disolventes especificados. Los agentes recomendados son alcohol etílico o alcohol isopropílico a temperatura ambiente. El LED debe sumergirse durante menos de un minuto. Productos químicos no especificados pueden dañar el lente de epoxi o el encapsulado.

6. Precauciones de Almacenamiento y Manipulación

6.1 Condiciones de Almacenamiento

Bolsa de Barrera de Humedad Sellada (MBP):Almacenar a ≤30°C y ≤70% de Humedad Relativa (HR). La vida útil dentro de la bolsa sellada con desecante es de un año.Después de Abrir la Bolsa:Comienza la "vida útil en planta". Almacenar a ≤30°C y ≤60% HR. Se recomienda encarecidamente completar el proceso de reflujo IR dentro de las 168 horas (7 días) posteriores a la exposición. Para almacenamiento más allá de este período, los componentes deben colocarse en un contenedor sellado con desecante nuevo o en un desecador de nitrógeno. Los componentes expuestos por más de 168 horas requieren un procedimiento de horneado (aproximadamente 60°C durante al menos 48 horas) antes de la soldadura para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita de maíz" (agrietamiento del encapsulado debido a la presión de vapor durante el reflujo).

6.2 Notas de Aplicación y Limitaciones

Este LED está destinado a su uso en equipos electrónicos comerciales e industriales estándar. No está diseñado ni calificado para aplicaciones en las que una falla podría conducir a un riesgo directo para la vida, la salud o la seguridad, como en aviación, soporte vital médico o sistemas de control de transporte críticos. Para tales aplicaciones de alta confiabilidad, es obligatorio consultar con el fabricante del componente para obtener datos de calificación específicos.

7. Consideraciones de Diseño y Sugerencias de Aplicación

7.1 Limitación de Corriente

Debido a las diferentes tensiones directas (V_F) de los chips rojo, verde y azul, conducirlos desde una fuente de voltaje común requiere resistencias limitadoras de corriente separadas para cada canal de color. El valor de la resistencia se calcula usando la Ley de Ohm: R = (V_suministro- V_F) / I_F. Usando la V_Ftípica y la corriente de conducción deseada (ej., 5mA para cumplir con las especificaciones, hasta 30mA máximo) se obtendrá la resistencia y potencia nominal apropiadas.

7.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es relativamente baja, un diseño adecuado de la PCB es esencial para la longevidad. Asegúrese de utilizar las almohadillas de soldadura recomendadas para proporcionar una conducción térmica adecuada lejos de la unión del LED. Para aplicaciones que conduzcan el LED en o cerca de su corriente continua máxima (30mA), es importante prestar atención a la temperatura ambiente y al diseño de la placa para mantenerse dentro del rango de temperatura de operación especificado.

7.3 Integración Óptica

El lente blanco difuso proporciona un ángulo de visión amplio y uniforme (120°), lo que lo hace adecuado para aplicaciones donde el LED puede verse desde ángulos fuera del eje. Su naturaleza difusa reduce los puntos calientes y el deslumbramiento. Para aplicaciones que requieren un haz más dirigido, serían necesarias ópticas secundarias externas (lentes, guías de luz).

8. Análisis de Curvas de Rendimiento Típicas

La hoja de datos incluye representaciones gráficas de las relaciones clave, que son vitales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar.

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa:Esta curva muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente de conducción, típicamente de manera sub-lineal, destacando los cambios de eficiencia.
• Tensión Directa vs. Corriente Directa:Demuestra la característica exponencial I-V del diodo.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Muestra la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esto es crítico para diseños en entornos de alta temperatura.
• Distribución Espectral:Aunque no siempre se detalla para LED blancos, comprender las longitudes de onda pico y los anchos medios espectrales (Δλ: ~30nm V, ~20nm R, ~25nm A) de los chips individuales informa sobre la reproducción cromática y la selección de filtros.

Estas curvas permiten a los diseñadores extrapolar el rendimiento para puntos de operación distintos a la condición de prueba estándar de 5mA a 25°C.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo conducir los tres colores simultáneamente para obtener una luz blanca más brillante?R: Sí, pero debe asegurarse de que la disipación de potencia total no exceda el valor máximo más bajo entre los chips activos (69mW para el chip rojo, en este caso) y que la temperatura de la unión permanezca dentro de los límites. La corriente para cada canal debe controlarse de forma independiente.

P: ¿Por qué la tensión directa es diferente para cada color?R: La tensión directa es una propiedad fundamental del bandgap del material semiconductor. Los LED rojos de AlInGaP tienen un bandgap más bajo que los LED verdes y azules de InGaN, lo que resulta en una V_F.

P: ¿Qué significa "preacondicionado a JEDEC Nivel 3"?R: Significa que los componentes han sido clasificados como Nivel de Sensibilidad a la Humedad 3 (MSL 3). Esto indica que la vida útil máxima permitida en planta después de abrir la bolsa de barrera de humedad es de 168 horas a ≤30°C/60% HR antes de que requieran horneado para el reflujo.

P: ¿Cómo selecciono el bin correcto para mi aplicación?R: Para aplicaciones donde la consistencia del color es crítica (ej., barras de estado multi-LED o retroiluminación), especifique un solo código de bin CIE ajustado (ej., J5) y un solo bin de intensidad luminosa (ej., T1). Para aplicaciones menos críticas, una selección de bin más amplia puede ser aceptable y potencialmente más rentable.

10. Principio de Operación y Contexto Tecnológico

Este LED opera bajo el principio de electroluminiscencia en materiales semiconductores. Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n de cada chip, los electrones y los huecos se recombinan, liberando energía en forma de fotones. La longitud de onda (color) de la luz está determinada por la energía del bandgap del material semiconductor específico: AlInGaP para el rojo, e InGaN para el verde y el azul. La luz "blanca" no es producida por un solo fósforo blanco (como en un LED blanco convertido por fósforo), sino que es una mezcla aditiva de color de las tres luces primarias (Rojo, Verde, Azul) a medida que pasan a través del encapsulante blanco difuso. Este método RGB permite un ajuste potencial del color variando la corriente a cada chip, aunque esta hoja de datos especifica la operación para un punto blanco fijo.

El formato de paquete SMD representa el estándar de la industria para el ensamblaje automatizado de alto volumen. El uso de un lente de epoxi difuso incorpora partículas de dispersión para ampliar el ángulo de visión y suavizar la salida de luz, lo que lo hace ideal para fines de indicación donde la visualización directa es común. La integración de tres chips en un solo paquete ahorra espacio en la PCB en comparación con el uso de tres LED discretos de un solo color.