Folha de Dados Técnica do LED SMD Bicolor LTST-C195TGKSKT - Pacote EIA - Verde/Amarelo - 20mA/30mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-C195TGKSKT é um LED de montagem em superfície (SMD) bicolor, projetado para aplicações eletrónicas modernas que exigem tamanho compacto e desempenho confiável. Ele integra dois chips semicondutores distintos num único pacote padrão EIA: um chip de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) para emissão verde e um chip de AlInGaP (Fosfeto de Gálio, Índio e Alumínio) para emissão amarela. Esta configuração permite indicação bicolor ou mistura simples de cores numa área mínima. O dispositivo é fornecido em fita de 8mm enrolada em carretéis de 7 polegadas, sendo totalmente compatível com equipamentos automáticos de montagem pick-and-place de alta velocidade. O seu projeto está em conformidade com as diretivas RoHS, garantindo a ausência de substâncias perigosas como chumbo, mercúrio e cádmio.

1.1 Vantagens Principais

• Fonte de Duas Cores:Combina emissão de luz verde e amarela num único pacote, economizando espaço na placa e simplificando o projeto para indicação de múltiplos estados.
• Alto Brilho:Utiliza tecnologia avançada de chips InGaN e AlInGaP para fornecer alta intensidade luminosa.
• Pacote Robusto:O pacote padrão EIA garante compatibilidade mecânica e soldagem confiável.
• Compatibilidade de Processo:Adequado para processos padrão de refluxo por infravermelhos (IR), refluxo por fase de vapor e soldagem por onda, incluindo perfis de montagem sem chumbo (Pb-free).
• Pronto para Automação:Embalado em fita e carretel para fabricação eficiente e em grande volume.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

Todos os parâmetros são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C, salvo indicação em contrário. Compreender estas especificações é fundamental para um projeto de circuito confiável e para alcançar o desempenho desejado.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação nestes limites não é garantida.

• Dissipação de Potência (Pd):Verde: 76 mW, Amarelo: 75 mW. Esta é a potência máxima que o LED pode dissipar como calor.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):Verde: 100 mA, Amarelo: 80 mA. Aplicável apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms).
• Corrente Direta Contínua (I_F):Verde: 20 mA, Amarelo: 30 mA. A corrente de operação contínua recomendada.
• Derating:Verde: 0.25 mA/°C, Amarelo: 0.4 mA/°C. A corrente direta máxima deve ser reduzida linearmente acima de 25°C de temperatura ambiente de acordo com este fator.
• Tensão Reversa (V_R):5 V para ambas as cores. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Faixa de Temperatura:Operação: -20°C a +80°C; Armazenamento: -30°C a +100°C.
• Temperatura de Soldagem:Suporta 260°C por 5 segundos (IR/Onda) ou 215°C por 3 minutos (Fase de Vapor).

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos em condições normais de operação (I_F= 20mA).

• Intensidade Luminosa (I_V):Uma medida chave do brilho.
  • Verde: Típico 180 mcd (Mín. 45 mcd, ver Código de Bin).
  • Amarelo: Típico 75 mcd (Mín. 28 mcd, ver Código de Bin).
  • Medida usando um sensor filtrado para corresponder à resposta fotópica do olho humano (curva CIE).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus (típico) para ambas as cores. Este é o ângulo total no qual a intensidade cai para metade do seu valor no eixo, indicando um padrão de visão amplo.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_P):Verde: 525 nm (típico), Amarelo: 591 nm (típico). O comprimento de onda no qual a potência óptica emitida é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Verde: 530 nm (típico), Amarelo: 589 nm (típico). O comprimento de onda único percebido pelo olho humano, definindo o ponto de cor no diagrama de cromaticidade CIE.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):Verde: 35 nm (típico), Amarelo: 15 nm (típico). A largura do espectro de emissão à metade da sua potência máxima (FWHM). LEDs amarelos de AlInGaP tipicamente têm um espectro mais estreito do que LEDs verdes de InGaN.
• Tensão Direta (V_F):
  • Verde: Típico 3.30 V, Máximo 3.50 V @ 20mA. A tensão mais elevada é característica dos LEDs baseados em InGaN (azul/verde/branco).
  • Amarelo: Típico 2.00 V, Máximo 2.40 V @ 20mA. A tensão mais baixa é característica dos LEDs baseados em AlInGaP (vermelho/amarelo/laranja).
• Corrente Reversa (I_R):Máximo 10 µA @ V_R=5V para ambas as cores.
• Capacitância (C):Típico 40 pF @ V_F=0V, f=1MHz para o chip amarelo. Não especificado para o verde.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência no brilho, os LEDs são classificados em bins de desempenho. O LTST-C195TGKSKT utiliza um sistema de binning por intensidade luminosa.

3.1 Bins de Intensidade Luminosa

A intensidade é medida na corrente de teste padrão de 20mA. Cada bin tem uma tolerância de ±15%.

Bins da Cor Verde:

• Bin P:45.0 mcd (Mín) a 71.0 mcd (Máx)
• Bin Q:71.0 mcd a 112.0 mcd
• Bin R:112.0 mcd a 180.0 mcd
• Bin S:180.0 mcd a 280.0 mcd

Bins da Cor Amarela:

• Bin N:28.0 mcd a 45.0 mcd
• Bin P:45.0 mcd a 71.0 mcd
• Bin Q:71.0 mcd a 112.0 mcd
• Bin R:112.0 mcd a 180.0 mcd

Os projetistas devem especificar o código de bin necessário ao encomendar para garantir uniformidade de brilho entre múltiplas unidades numa aplicação.

4. Análise de Curvas de Desempenho

Embora gráficos específicos sejam referenciados na folha de dados (Fig.1, Fig.6), as seguintes tendências são padrão para tais LEDs e podem ser inferidas a partir dos dados fornecidos:

4.1 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)

A relação I-V é exponencial. A V_Fespecificada a 20mA fornece um ponto de operação. A V_Fmais elevada do LED verde requer uma tensão de acionamento mais alta em comparação com o LED amarelo para a mesma corrente. Um resistor limitador de corrente é essencial para definir corretamente o ponto de operação e prevenir fuga térmica.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A intensidade luminosa é aproximadamente proporcional à corrente direta na faixa normal de operação (até I_F). Operar acima da corrente contínua recomendada aumentará o brilho, mas também a dissipação de potência e a temperatura da junção, potencialmente reduzindo a vida útil e alterando a cor.

4.3 Dependência da Temperatura

O fator de derating (0.25-0.4 mA/°C) indica que a corrente máxima permitida diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. Além disso, a intensidade luminosa da maioria dos LEDs diminui com o aumento da temperatura da junção. Para o AlInGaP (amarelo), este efeito de extinção térmica pode ser mais pronunciado do que para o InGaN (verde). É aconselhável um gerenciamento térmico adequado na PCB para aplicações de alta confiabilidade.

5. Informações Mecânicas e de Pacote

5.1 Atribuição dos Terminais

O dispositivo possui quatro terminais (1, 2, 3, 4).

• Chip Verde: Conectado aos Terminais 1 e 3.
• Chip Amarelo: Conectado aos Terminais 2 e 4.

Esta configuração tipicamente permite o controle independente de cada cor. A lente do pacote é transparente.

5.2 Dimensões do Pacote e Padrão de Montagem

O LED está em conformidade com o contorno padrão de pacote SMD EIA. Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância padrão de ±0.10mm, salvo indicação em contrário. A folha de dados inclui desenhos dimensionais detalhados do próprio componente e padrões recomendados de ilhas de solda para garantir soldagem adequada e estabilidade mecânica. Seguir o layout sugerido das ilhas é crítico para obter uma junta de solda confiável e o alinhamento correto durante o refluxo.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfis de Soldagem por Refluxo

A folha de dados fornece dois perfis de refluxo por infravermelhos (IR) sugeridos:

1. Para Processo Normal:Um perfil padrão adequado para solda de estanho-chumbo (SnPb).
2. Para Processo Sem Chumbo:Um perfil projetado para ligas de solda sem chumbo de temperatura mais elevada (ex.: SAC305). Este perfil tipicamente tem uma temperatura de pico mais alta (conforme a especificação de 260°C por 5s).

O perfil inclui zonas de pré-aquecimento, estabilização térmica, refluxo e arrefecimento. Controlar o tempo acima do líquido e a temperatura de pico é vital para prevenir danos ao pacote do LED ou às ligações internas dos fios.

6.2 Limpeza

Se a limpeza for necessária após a soldagem, apenas os solventes especificados devem ser usados. A folha de dados recomenda imergir o LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. Produtos químicos não especificados podem danificar a lente de epóxi ou o material do pacote.

6.3 Armazenamento e Manuseio

• Precauções contra ESD:Os LEDs são sensíveis à descarga eletrostática (ESD). O manuseio deve incluir o uso de pulseiras aterradas, luvas antiestáticas e estações de trabalho devidamente aterradas. Ionizadores são recomendados para neutralizar cargas estáticas.
• Sensibilidade à Umidade:Embora não seja explicitamente classificado (ex.: MSL), a folha de dados recomenda que LEDs removidos da sua embalagem original de barreira à humidade sejam soldados por refluxo dentro de uma semana. Para armazenamento mais longo, devem ser mantidos num recipiente selado com dessecante ou numa atmosfera de azoto. Se armazenados desembalados por mais de uma semana, recomenda-se um cozimento a 60°C durante 24 horas antes da montagem para remover a humidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" durante o refluxo.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações da Fita e Carretel

O produto é fornecido em fita transportadora embutida padrão:

• Tamanho do Carretel:7 polegadas de diâmetro.
• Quantidade por Carretel:4000 peças.
• Quantidade Mínima de Encomenda (MOQ):500 peças para quantidades remanescentes.
• Largura da Fita: 8mm.
• A fita é selada com uma fita de cobertura superior. As especificações seguem os padrões ANSI/EIA 481-1-A-1994.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Projeto do Circuito de Acionamento

Os LEDs são dispositivos acionados por corrente.A regra de projeto mais crítica é usar um resistor limitador de corrente em série com cada chip de LED.

• Circuito Recomendado (Modelo A):Cada LED (ou cada chip de cor dentro do LED bicolor) tem o seu próprio resistor limitador de corrente dedicado conectado à tensão de acionamento. Isto garante brilho uniforme ao compensar as variações naturais na tensão direta (V_F) de um LED para outro.
• Não Recomendado (Modelo B):Não é aconselhável conectar múltiplos LEDs diretamente em paralelo com um único resistor partilhado. Pequenas diferenças na V_Fpodem causar um desequilíbrio significativo de corrente, levando a brilho desigual e potencial sobrecorrente no LED com a V_F.

mais baixa. O valor do resistor (R) é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Use a V_Fmáxima da folha de dados para um projeto conservador que garanta que I_Fnão exceda o limite mesmo com um LED de V_F part.

baixa.

• 8.2 Cenários de Aplicação TípicosIndicadores de Estado Bicolor:
• Usados em eletrónica de consumo, painéis de controlo industrial e painéis de instrumentos automotivos para mostrar diferentes estados do sistema (ex.: ligado=verde, espera=amarelo, falha=alternância).Retroiluminação para Símbolos/Ícones:
• Iluminação de botões multifuncionais ou displays onde a cor denota a função.Iluminação Decorativa:

Em dispositivos compactos onde o espaço para múltiplos LEDs monocromáticos é limitado.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O diferencial chave deste componente é a integração de dois materiais semicondutores quimicamente distintos (InGaN e AlInGaP) num único pacote. Isto proporciona uma separação clara de cores entre verde e amarelo, o que pode ser mais difícil de alcançar com um único LED bicolor convertido por fósforo. O controle independente de cada chip oferece flexibilidade de projeto não disponível num LED bicolor pré-misturado com ânodo/cátodo comum. O pacote EIA garante ampla compatibilidade de padrão de montagem na indústria.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

10.1 Posso acionar os chips verde e amarelo simultaneamente na sua corrente nominal máxima?

Sim, mas deve considerar a dissipação total de potência. Se ambos os chips forem acionados na sua corrente contínua máxima (Verde 20mA @ ~3.3V = 66mW, Amarelo 30mA @ ~2.0V = 60mW), a potência combinada é de ~126mW. Isto excede as especificações individuais de Pd (76mW, 75mW) e provavelmente a especificação total do pacote. Para operação contínua simultânea, é aconselhável reduzir as correntes (derating) para manter a dissipação total dentro de limites seguros, especialmente a temperaturas ambientes elevadas.

10.2 Por que a tensão direta é diferente para as duas cores?

A tensão direta é uma propriedade fundamental da energia da banda proibida do material semicondutor. O InGaN (verde) tem uma banda proibida mais larga (~2.4 eV para 525nm) do que o AlInGaP (amarelo, ~2.1 eV para 589nm). Uma banda proibida mais larga requer mais energia para os eletrões atravessarem, o que se manifesta como uma tensão direta mais alta sob a mesma corrente.

10.3 Como interpreto o código de bin no número da peça?

O código de bin para intensidade luminosa não está incorporado no número base da peça LTST-C195TGKSKT. O bin de intensidade específico (ex.: R para verde, Q para amarelo) é tipicamente indicado na etiqueta do carretel ou na documentação do pedido. Deve consultar o fornecedor para especificar e confirmar o bin desejado para a sua encomenda.

11. Estudo de Caso Prático de ProjetoCenário:

Projetar um indicador de duplo estado para um dispositivo alimentado por USB de 5V. Verde indica "Ativo", amarelo indica "A Carregar".

1. Passos do Projeto:Escolher a Corrente de Operação:_FSelecionar I
2. = 20mA para ambas as cores para bom brilho e longevidade.
   • Calcular os Resistores Limitadores de Corrente:_FPara Verde (usar V_{máx = 3.5V): R}verde
   • = (5V - 3.5V) / 0.020A = 75Ω. Usar o valor padrão mais próximo (ex.: 75Ω ou 82Ω)._FPara Amarelo (usar V_{máx = 2.4V): R}amarelo
3. = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130Ω. Usar 130Ω ou 120Ω.Potência Nominal dos Resistores:²P = I_{R. P}verde
4. = (0.02^2)*75 = 0.03W. Um resistor padrão de 1/10W (0.1W) é suficiente.Acionamento por Microcontrolador:
5. Conectar os terminais cátodo (via resistores) aos pinos GPIO de um microcontrolador configurados como dreno aberto/fonte. Colocar o pino em LOW acende o LED. Certificar-se de que o GPIO do MCU pode drenar/fornecer a corrente de 20mA.Layout da PCB:

Seguir as dimensões recomendadas das ilhas de solda da folha de dados. Garantir espaçamento adequado entre as ilhas. Colocar o LED longe das principais fontes de calor.

12. Princípio de Funcionamento

A emissão de luz num LED baseia-se na eletroluminescência numa junção p-n de semicondutor. Quando uma tensão direta é aplicada, eletrões da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa. Quando estes portadores de carga se recombinam, libertam energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor. Materiais de InGaN são usados para comprimentos de onda mais curtos (azul, verde), enquanto materiais de AlInGaP são usados para comprimentos de onda mais longos (vermelho, laranja, amarelo). A lente de epóxi transparente encapsula o chip, fornece proteção mecânica e molda o feixe de saída de luz.

13. Tendências Tecnológicas

• O desenvolvimento de LEDs SMD como este é impulsionado por tendências de miniaturização, maior eficiência e maior integração. Direções futuras podem incluir:Aumento da Eficiência:
• Melhorias contínuas no crescimento epitaxial e no design de chips resultam em maior eficácia luminosa (mais saída de luz por watt elétrico).Ajuste de Cor:
• Avanços na tecnologia de fósforos e designs de múltiplos chips permitem pontos de cor mais precisos e estáveis, incluindo luz branca ajustável.Melhor Gerenciamento Térmico:
• Novos materiais e estruturas de pacote para dissipar melhor o calor, permitindo correntes de acionamento mais altas e mantendo o desempenho a altas temperaturas.Integração Inteligente: