Ficha Técnica do LED SMD Bicolor LTST-C155KGJRKT - Dimensões do Pacote - Verde/Vermelho - 20mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um LED bicolor de montagem em superfície (SMD). O componente integra dois chips semicondutores distintos de AlInGaP num único encapsulamento, permitindo a emissão de luz verde e vermelha. Este design é otimizado para aplicações que requerem indicação bicolor ou exibição de estado compacta, ocupando um espaço mínimo. O dispositivo está em conformidade com as diretivas RoHS e é classificado como um produto ecológico.

O LED é fornecido em embalagem padrão da indústria, especificamente em fita de 8mm enrolada em carreteis de 7 polegadas de diâmetro. Este formato garante compatibilidade com equipamentos automáticos de montagem pick-and-place de alta velocidade, comumente utilizados na fabricação eletrônica moderna. O pacote também foi projetado para suportar os processos padrão de soldagem por reflow por infravermelho (IR) e por fase de vapor, facilitando sua integração em montagens de placas de circuito impresso (PCB).

2. Interpretação Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

As especificações máximas absolutas definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Para operação confiável, estes limites nunca devem ser excedidos, mesmo momentaneamente.

• Dissipação de Potência (P_D):75 mW por chip (Verde e Vermelho). Este parâmetro limita a potência elétrica total que pode ser convertida em calor dentro do *die* do LED. Exceder este valor arrisca *thermal runaway* e degradação do material semicondutor.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):80 mA, especificada sob um ciclo de trabalho de 1/10 com uma largura de pulso de 0,1ms. Esta classificação é apenas para operação pulsada e permite breves períodos de alto brilho, como em aplicações de estroboscópio ou sinalização.
• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA DC. Esta é a corrente máxima em estado estacionário recomendada para operação contínua. É o parâmetro principal para projetar o circuito de acionamento do LED.
• Derating de Corrente:Derating linear de 0,4 mA/°C a partir de 25°C. À medida que a temperatura ambiente (T_a) aumenta, a corrente contínua máxima permitida deve ser reduzida proporcionalmente para evitar exceder o limite de temperatura de junção.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. A aplicação de uma tensão de polarização reversa maior que esta pode causar ruptura e falha catastrófica do chip do LED.
• Temperatura de Operação & Armazenamento:-55°C a +85°C. O dispositivo pode ser armazenado e operado dentro desta faixa completa de temperatura industrial.
• Tolerância à Temperatura de Soldagem:O pacote pode suportar soldagem por onda ou IR a 260°C por 5 segundos, ou soldagem por fase de vapor a 215°C por 3 minutos, confirmando sua adequação para processos de montagem sem chumbo (Pb-free).

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros são medidos sob condições padrão de teste (T_a=25°C, I_F=20mA) e definem o desempenho típico do dispositivo.

• Intensidade Luminosa (I_V):O chip verde tem uma intensidade típica de 35,0 mcd (milicandelas), enquanto o chip vermelho é tipicamente mais brilhante com 45,0 mcd, com um mínimo de 18,0 mcd para ambos. A intensidade é medida usando um sensor filtrado para corresponder à curva de resposta fotópica (CIE) do olho humano.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus (típico). Este amplo ângulo de visão, definido como o ângulo total onde a intensidade cai para metade do seu valor no eixo, torna este LED adequado para aplicações que requerem ampla visibilidade.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_P):Verde: 574 nm (típico), Vermelho: 639 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Verde: 571 nm (típico), Vermelho: 631 nm (típico). Derivado do diagrama de cromaticidade CIE, este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor da luz.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):Verde: 15 nm (típico), Vermelho: 20 nm (típico). Isto indica a pureza espectral da luz emitida; uma largura de banda mais estreita indica uma cor mais saturada.
• Tensão Direta (V_F):2,0 V (típico), 2,4 V (máximo) para ambas as cores a 20mA. Este é um parâmetro crítico para projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Reversa (I_R):10 µA (máximo) a V_R=5V, indicando boas características de diodo com fuga mínima.
• Capacitância (C):40 pF (típico) com polarização de 0V e 1 MHz. Esta baixa capacitância é benéfica para aplicações de comutação ou multiplexação de alta frequência.

3. Explicação do Sistema de Binagem

Os LEDs são classificados em *bins* de desempenho para garantir consistência dentro de um lote de produção. Isto permite que os projetistas selecionem componentes que atendam a requisitos específicos de intensidade ou cor.

3.1 Binagem de Intensidade Luminosa

Tanto o chip verde quanto o vermelho são classificados de forma idêntica para intensidade luminosa a 20mA. Os códigos de *bin* (M, N, P, Q) representam faixas crescentes de intensidade mínima e máxima. Por exemplo, o *bin* 'M' cobre de 18,0 a 28,0 mcd, enquanto o *bin* 'Q' cobre de 71,0 a 112,0 mcd. Uma tolerância de ±15% é aplicada dentro de cada *bin* para contabilizar variações de medição e produção.

3.2 Binagem de Comprimento de Onda Dominante (Apenas Verde)

Os LEDs verdes são ainda classificados por comprimento de onda dominante para controlar a consistência da cor. Três *bins* são definidos: 'C' (567,5-570,5 nm), 'D' (570,5-573,5 nm) e 'E' (573,5-576,5 nm). Uma tolerância apertada de ±1 nm é mantida para cada *bin*, garantindo um tom de verde uniforme entre dispositivos do mesmo *bin*.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica (ex.: Fig.1, Fig.6), suas interpretações típicas são cruciais para o projeto.

• Curva I-V:A tensão direta (V_F) exibe uma relação logarítmica com a corrente direta (I_F). Um pequeno aumento em V_Fresulta num grande aumento em I_F, razão pela qual o acionamento por corrente constante é essencial para uma saída de luz estável.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente:A intensidade é aproximadamente proporcional à corrente direta na faixa normal de operação (até a corrente contínua nominal). No entanto, a eficiência pode cair em correntes muito altas devido ao aumento do calor.
• Características de Temperatura:A intensidade luminosa tipicamente diminui à medida que a temperatura de junção aumenta. A tensão direta também tem um coeficiente de temperatura negativo, o que significa que V_Fdiminui ligeiramente com o aumento da temperatura. O fator de derating de 0,4 mA/°C é aplicado para gerenciar os efeitos térmicos.
• Distribuição Espectral:O espectro de emissão para LEDs de AlInGaP é relativamente estreito e com forma Gaussiana, centrado no comprimento de onda de pico. O comprimento de onda dominante é calculado a partir deste espectro e das funções de correspondência de cores CIE.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dispositivo e Atribuição de Terminais

O LED apresenta uma lente "água límpida" (transparente). O chip bicolor interno tem uma atribuição específica de terminais: Os terminais 1 e 3 são atribuídos ao chip Verde de AlInGaP, enquanto os terminais 2 e 4 são atribuídos ao chip Vermelho de AlInGaP. Esta configuração permite o controle independente de cada cor.

5.2 Dimensões do Pacote e da Fita/Carreteis

O dispositivo está em conformidade com um contorno de pacote padrão EIA. Todas as dimensões são fornecidas em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,10 mm, salvo indicação em contrário. O componente é embalado em fita transportadora relevada de 8mm de largura, que é enrolada em carreteis de 7 polegadas (aproximadamente 178 mm) de diâmetro. Desenhos mecânicos detalhados do contorno do dispositivo, do padrão sugerido de *landing pad* na PCB e das dimensões da fita/carreteis estão incluídos para orientar o projeto da PCB e a configuração da montagem.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfis de Reflow Recomendados

Dois perfis de soldagem por reflow por infravermelho (IR) são sugeridos: um para o processo de solda padrão (estanho-chumbo) e outro para o processo de solda sem chumbo (Pb-free). O perfil sem chumbo é especificamente calibrado para uso com pasta de solda SnAgCu (estanho-prata-cobre). Os parâmetros-chave incluem rampa de aquecimento controlada, um tempo definido acima do líquido, uma temperatura de pico (tipicamente 240-260°C máx.) e uma taxa de resfriamento controlada para minimizar o estresse térmico no componente.

6.2 Armazenamento e Manuseio

Os LEDs devem ser armazenados num ambiente que não exceda 30°C e 70% de humidade relativa. Componentes removidos da sua embalagem original à prova de humidade devem ser soldados por reflow dentro de uma semana. Para armazenamento mais longo fora da embalagem original, devem ser mantidos num recipiente selado com dessecante ou numa atmosfera de azoto. Se armazenados por mais de uma semana, recomenda-se um *bake-out* a aproximadamente 60°C por pelo menos 24 horas antes da soldagem para remover a humidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" durante o reflow.

6.3 Limpeza

Se a limpeza após a soldagem for necessária, apenas solventes à base de álcool especificados, como álcool etílico ou isopropílico, devem ser utilizados. Os LEDs devem ser imersos à temperatura ambiente por menos de um minuto. O uso de produtos de limpeza químicos não especificados ou agressivos pode danificar a lente de plástico e o material do pacote.

7. Embalagem e Informações de Pedido

A embalagem padrão é de 3000 peças por carretel de 7 polegadas. Uma quantidade mínima de pedido de 500 peças é aplicável para quantidades remanescentes. O sistema de fita e carretel está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481-1-A. As especificações-chave da fita incluem: bolsos vazios de componentes são selados com fita de cobertura, e um máximo de dois componentes ausentes consecutivos ("lâmpadas ausentes") é permitido por carretel, conforme o padrão.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED bicolor é ideal para aplicações de estado e indicação onde o espaço é limitado e múltiplos estados precisam ser comunicados. Exemplos incluem: indicadores de energia/estado em eletrônicos de consumo (ex.: carregamento/standby), luzes de sinal bicolor em painéis de controle industrial, displays de estado em equipamentos de rede e retroiluminação para interruptores de membrana ou ícones que requerem duas cores.

8.2 Considerações de Projeto e Método de Acionamento

Crítico:LEDs são dispositivos operados por corrente. Para garantir brilho uniforme, especialmente quando múltiplos LEDs são conectados em paralelo, um resistor limitador de corrente em série deve ser usado paracadaLED ou cada canal de cor. O circuito recomendado (Circuito A) mostra um resistor em série com o LED. Evite conectar múltiplos LEDs diretamente em paralelo sem resistores individuais (Circuito B), pois pequenas variações nas suas características de tensão direta (V_F) causarão diferenças significativas na divisão de corrente e, consequentemente, no brilho.

A corrente de acionamento deve ser definida com base no brilho requerido e nas especificações máximas absolutas, considerando qualquer derating necessário para temperaturas ambientes elevadas.

8.3 Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

O LED é sensível à descarga eletrostática. Para prevenir danos por ESD durante o manuseio e montagem:

• O pessoal deve usar pulseiras aterradas ou luvas antiestáticas.
• Todo o equipamento, bancadas e prateleiras de armazenamento devem estar devidamente aterrados.
• Um ionizador pode ser usado para neutralizar a carga estática que pode acumular-se na lente de plástico.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A principal característica diferenciadora deste componente é a integração de dois chips de alto desempenho de AlInGaP (Verde e Vermelho) num único pacote SMD compacto. A tecnologia AlInGaP oferece maior eficiência e melhor estabilidade térmica para as cores vermelha e âmbar em comparação com tecnologias mais antigas como GaAsP. A combinação de um amplo ângulo de visão de 130 graus e controle independente de terminais para cada cor proporciona flexibilidade de projeto não disponível em LEDs monocromáticos ou LEDs bicolor pré-misturados com ânodo/cátodo comum. Sua compatibilidade com montagem automatizada e processos de reflow sem chumbo torna-o uma solução moderna e fabricável.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar os LEDs Verde e Vermelho simultaneamente na sua corrente máxima de 30mA cada?

R: Não. A Especificação Máxima Absoluta para dissipação de potência total é de 75 mW por chip. Acionar ambos a 30mA com uma V_Ftípica de 2,0V resulta em 60 mW por chip (P=I*V), o que está dentro do limite. No entanto, se a V_Festiver no seu máximo de 2,4V, a potência torna-se 72 mW, muito próxima do limite. Para operação confiável a longo prazo, especialmente em temperaturas ambientes mais altas, é aconselhável aplicar derating na corrente ao acionar ambas as cores continuamente.

P: Qual é a diferença entre Comprimento de Onda de Pico e Comprimento de Onda Dominante?

R: Comprimento de Onda de Pico (λ_P) é o comprimento de onda físico onde o LED emite a maior potência óptica. Comprimento de Onda Dominante (λ_d) é um valor calculado baseado em como o olho humano percebe a cor daquele espectro. Para uma fonte monocromática, eles são idênticos. Para LEDs com alguma largura espectral, λ_dé o comprimento de onda único que pareceria ter a mesma cor. λ_dé mais relevante para especificação de cor em aplicações de exibição.

P: Como seleciono o valor correto do resistor limitador de corrente?

R: Use a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_{F_LED}) / I_{F_desejada}. Use a V_Fmáxima da ficha técnica (2,4V) para um projeto conservador que garanta que a corrente nunca exceda o alvo, mesmo com variação entre peças. Por exemplo, com uma fonte de 5V e uma I_Falvo de 20mA: R = (5V - 2,4V) / 0,020A = 130 Ohms. O valor padrão mais próximo (ex.: 120 ou 150 Ohms) pode ser usado, recalculando a corrente real.

11. Caso Prático de Projeto e Uso

Caso: Indicador de Duplo Estado para um Dispositivo Portátil

Um projetista está criando um medidor portátil compacto. É necessário um único indicador para mostrar três estados: Desligado, Medindo (Verde) e Erro/Bateria Fraca (Vermelho). Usar o LTST-C155KGJRKT economiza espaço na placa em comparação com o uso de dois LEDs separados.

Implementação:O microcontrolador (MCU) tem dois pinos GPIO configurados como saídas de dreno aberto. Cada pino é conectado ao cátodo de uma cor através de um resistor limitador de corrente (calculado como acima). Os ânodos de ambas as cores do LED são conectados ao barramento de 3,3V do sistema. Para ativar o Verde, o MCU coloca o pino GPIO do Verde em nível baixo. Para ativar o Vermelho, coloca o pino GPIO do Vermelho em nível baixo. Para desligar o LED, ambos os pinos GPIO são colocados em estado de alta impedância. Este circuito fornece controle independente com componentes mínimos.

Consideração:O projetista deve garantir que os pinos GPIO do MCU possam drenar a corrente de LED requerida (ex.: 20mA). Caso contrário, um simples transistor de chaveamento pode ser adicionado. O amplo ângulo de visão garante que o indicador seja visível de vários ângulos enquanto se segura o dispositivo.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através da eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, os eletrões da região tipo n recombinam-se com as lacunas da região tipo p, libertando energia na forma de fotões. O comprimento de onda (cor) da luz emitida é determinado pela banda proibida (*bandgap*) do material semicondutor. Este dispositivo utiliza AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para ambos os chips, um sistema de material conhecido pela alta eficiência nas regiões espectrais vermelha, laranja, âmbar e verde. A lente "água límpida" não é difusa, permitindo que o padrão de luz intrínseco e altamente direcional do chip seja emitido, resultando no amplo ângulo de visão especificado.

13. Tendências de Desenvolvimento

A tendência em LEDs indicadores continua em direção a maior eficiência (mais saída de luz por unidade de potência elétrica), tamanhos de pacote menores para layouts de PCB mais densos e melhor consistência de cor através de binagem mais apertada. Há também uma crescente integração de múltiplos chips (RGB, bicolor) em pacotes únicos para permitir capacidades multicolor e de mistura de cores num fator de forma compacto. Além disso, a compatibilidade com regulamentações ambientais cada vez mais rigorosas (RoHS, REACH) e processos de montagem de alta temperatura e sem chumbo permanece um requisito fundamental. O desenvolvimento de novos materiais semicondutores e fósforos continua a expandir a gama de cores e a eficiência dos LEDs em todo o espectro visível.