Ficha Técnica do LED SMD Bicolor LTST-C295TGKSKT - Altura 0,55mm - Verde/Amarelo - 20mA/30mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para o LTST-C295TGKSKT, um díodo emissor de luz (LED) bicolor de montagem em superfície (SMD). Este componente foi projetado para aplicações que requerem indicadores compactos e de alta luminosidade em duas cores distintas a partir de um único pacote. A sua principal característica distintiva é um perfil excecionalmente baixo, tornando-o adequado para projetos eletrónicos modernos com restrições de espaço.

O LED integra dois chips semicondutores independentes num pacote padrão compatível com a EIA: um chip de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN) para emissão verde e um chip de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) para emissão amarela. Esta arquitetura de duplo chip permite o controlo independente de cada cor, possibilitando a indicação de estado, sinalização bicolor ou simples mistura de cores, dependendo da configuração do circuito de acionamento. O dispositivo é fornecido em fita transportadora de 8mm de largura, montada em bobinas de 7 polegadas, facilitando os processos de montagem automática pick-and-place, comuns na fabricação de eletrónica em volume.

2. Interpretação Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida e deve ser evitada no projeto do circuito.

• Dissipação de Potência (Pd):76 mW para o chip Verde, 75 mW para o chip Amarelo. Este parâmetro, combinado com a resistência térmica do pacote e da PCB, determina a corrente direta contínua máxima permitida para evitar exceder o limite de temperatura da junção.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA para o Verde, 80 mA para o Amarelo. Especificado sob um ciclo de trabalho de 1/10 com uma largura de pulso de 0,1ms. Indica que o LED pode suportar pulsos curtos de alta corrente, útil para acionamento multiplexado ou aplicações de luminosidade pulsada, mas não para operação em DC.
• Corrente Direta Contínua (I_F):20 mA para o Verde, 30 mA para o Amarelo. Esta é a corrente contínua máxima recomendada para operação confiável a longo prazo em condições normais.
• Intervalos de Temperatura:Operação: -20°C a +80°C; Armazenamento: -30°C a +100°C. O intervalo de operação é típico para LEDs de grau comercial. Os projetistas devem garantir que a temperatura ambiente e o auto-aquecimento não façam a junção do LED exceder a sua temperatura máxima nominal.
• Condição de Soldagem por Infravermelhos:Suporta 260°C durante 10 segundos. Isto é crítico para processos de soldagem por refluxo sem chumbo (Pb-free) e deve ser rigorosamente seguido durante a montagem da PCB.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a Ta=25°C sob condições de teste especificadas. São essenciais para o projeto do circuito e integração do sistema óptico.

• Intensidade Luminosa (I_V):Medida em milicandelas (mcd) a I_F=20mA. O chip Verde tem uma gama de 45,0 mcd (Mín.) a 280,0 mcd (Máx.). O chip Amarelo varia de 28,0 mcd (Mín.) a 450,0 mcd (Máx.). A ampla gama é gerida através de um sistema de binning (detalhado na Secção 3). O teste utiliza um filtro que aproxima a curva de resposta fotópica do olho CIE.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):Tipicamente 130 graus para ambas as cores. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor no eixo. Um ângulo de 130 graus indica um padrão de visão muito amplo, adequado para aplicações onde o LED precisa de ser visível a partir de uma ampla gama de ângulos.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):Tipicamente 525 nm para o Verde e 588 nm para o Amarelo. Este é o comprimento de onda no ponto mais alto do espectro de luz emitida.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Tipicamente 525,0 nm para o Verde e 587,0 nm para o Amarelo. Derivado do diagrama de cromaticidade CIE, este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor. É uma métrica mais relevante perceptualmente do que o comprimento de onda de pico.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):Tipicamente 35 nm para o Verde e 20 nm para o Amarelo. Isto indica a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida. Os LEDs Amarelos de AlInGaP geralmente têm um espectro mais estreito do que os LEDs Verdes de InGaN.
• Tensão Direta (V_F):Máximo de 3,50V para o Verde e 2,40V para o Amarelo a I_F=20mA. Isto é crucial para projetar o circuito limitador de corrente. A V_Fmais elevada do chip Verde é característica da tecnologia InGaN.
• Corrente Inversa (I_R):Máximo de 10 μA para ambos a V_R=5V.Nota Crítica:O dispositivo não foi projetado para operação inversa. A aplicação de uma polarização inversa superior a 5V pode causar dano imediato. É fortemente aconselhada a proteção contra tensão inversa ou conexão incorreta de polaridade no circuito.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins de desempenho. O LTST-C295TGKSKT utiliza um sistema de binning de intensidade luminosa para cada cor.

3.1 Bins de Intensidade da Cor Verde

Os bins são definidos por um código de letra (P, Q, R, S) com valores mínimos e máximos de intensidade luminosa em mcd a 20mA. Cada bin tem uma tolerância de +/-15%. Por exemplo, o Bin 'P' cobre 45,0 a 71,0 mcd. Os projetistas devem especificar o código de bin necessário ao encomendar para garantir a consistência de brilho entre múltiplas unidades numa montagem.

3.2 Bins de Intensidade da Cor Amarela

O chip amarelo utiliza uma gama de binning mais extensa com códigos N, P, Q, R, S, T, cobrindo intensidades de 28,0 mcd (Bin N Mín.) até 450,0 mcd (Bin T Máx.), também com uma tolerância de +/-15% por bin. A gama mais ampla acomoda o maior potencial de brilho do material AlInGaP.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora dados gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica (ex: Fig.1, Fig.6), os dados numéricos fornecidos permitem a análise de relações-chave.

• Relação IV:A tensão direta (V_F) é especificada a uma única corrente de teste (20mA). Na prática, V_Ftem uma relação logarítmica com I_Fe também depende da temperatura. Acionar o LED com uma fonte de corrente constante, em vez de tensão constante, é essencial para uma saída luminosa estável.
• Características de Temperatura:A intensidade luminosa dos LEDs tipicamente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Os parâmetros especificados são a 25°C ambiente. Em ambientes de alta temperatura ou a correntes de acionamento elevadas, deve-se esperar uma redução (derating) da saída. A temperatura máxima de operação de 80°C fornece o limite superior para operação confiável.
• Distribuição Espectral:Os comprimentos de onda de pico e dominante típicos, juntamente com a largura a meia altura espectral, definem o ponto de cor. A emissão verde (525nm, 35nm FWHM) aparecerá como um verde puro, enquanto a emissão amarela (587nm, 20nm FWHM) será um amarelo saturado, distinto do âmbar (~590nm) ou do verde puro.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Pacote e Polaridade

O dispositivo está em conformidade com uma pegada padrão de pacote SMD EIA. A característica mecânica principal é a sua altura de apenas 0,55 mm, descrita como "Extra Fino". A atribuição dos terminais está claramente definida: os terminais 1 e 3 são para o ânodo/cátodo do Verde, e os terminais 2 e 4 são para o ânodo/cátodo do Amarelo. A conexão interna exata (ânodo comum ou cátodo comum) não é explicitamente declarada no texto fornecido e deve ser verificada no desenho detalhado do pacote. A identificação correta da polaridade é crítica para prevenir danos durante a instalação.

5.2 Layout Recomendado para as Ilhas de Solda

A ficha técnica inclui uma sugestão para as dimensões das ilhas de solda na PCB. Seguir estas recomendações garante uma junta de solda confiável, um alívio térmico adequado e previne problemas como o efeito "tombstoning" durante o refluxo. O design da ilha também influencia o ângulo de visão final e a estabilidade mecânica do componente montado.

5.3 Embalagem em Fita e Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada de 8mm de largura, enrolada em bobinas com diâmetro de 7 polegadas (178mm). Cada bobina contém 4000 peças. Esta embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA 481, garantindo compatibilidade com equipamentos automáticos de tecnologia de montagem em superfície (SMT). A fita tem bolsas seladas com uma fita de cobertura superior. As especificações indicam um máximo de dois componentes em falta consecutivos e uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças para encomendas de restantes.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

É fornecido um perfil de refluxo por infravermelhos (IR) sugerido para processos de montagem sem chumbo. Os parâmetros-chave incluem uma zona de pré-aquecimento (150-200°C), um tempo específico acima do líquido, e uma temperatura de pico não excedendo 260°C por um máximo de 10 segundos. Este perfil é baseado em normas JEDEC e destina-se a ser um alvo genérico. O perfil real deve ser caracterizado para o projeto específico da PCB, a pasta de solda e o forno utilizados na produção.

6.2 Notas para Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, deve ser realizada com uma temperatura da ponta do ferro de soldar não superior a 300°C, e o tempo de soldagem deve ser limitado a um máximo de 3 segundos para uma única operação apenas. Calor excessivo ou contacto prolongado pode danificar o pacote do LED ou as ligações internas por fio.

6.3 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldagem, apenas devem ser utilizados solventes especificados. A ficha técnica recomenda imergir o LED em álcool etílico ou isopropílico 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 ou o material do pacote, levando a uma redução da saída de luz ou a uma falha prematura.

6.4 Condições de Armazenamento

O armazenamento adequado é vital para manter a soldabilidade. Sacos não abertos e à prova de humidade com dessecante devem ser armazenados a ≤30°C e ≤90% de HR, com uma vida útil de um ano. Uma vez aberta a embalagem original, os componentes devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de HR. Recomenda-se completar o refluxo por IR dentro de uma semana após a abertura. Para armazenamento mais longo fora do saco original, os componentes devem ser mantidos num recipiente selado com dessecante ou num dessecador de azoto. Componentes armazenados por mais de uma semana em condições não ideais devem ser pré-aquecidos (baked) a aproximadamente 60°C durante pelo menos 20 horas antes da montagem para remover a humidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" durante o refluxo.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED bicolor é ideal para aplicações de estado e indicador onde o espaço é limitado e múltiplos estados precisam de ser comunicados. Exemplos incluem:

• Eletrónica de Consumo Portátil:Estado de energia/carregamento (verde=carregado, amarelo=a carregar), indicadores de conectividade (Bluetooth/Wi-Fi), ou indicadores de modo em smartphones, tablets, wearables e auriculares sem fios, beneficiando do perfil ultra-fino.
• Painéis de Controlo Industrial:Indicadores de estado de máquina (verde=funcionamento, amarelo=espera/avaria), indicadores de nível, ou luzes de confirmação em interfaces homem-máquina (IHM).
• Iluminação Interior Automóvel:Retroiluminação do painel de instrumentos para botões ou interruptores, iluminação ambiente, ou indicadores de estado não críticos (onde seriam necessárias qualificações específicas de grau automóvel).
• Dispositivos IoT e Gadgets para Casa Inteligente:Estado da rede, indicação de atividade do sensor, ou avisos de nível da bateria.

7.2 Considerações de Projeto

• Acionamento de Corrente:Utilize sempre uma resistência limitadora de corrente em série ou um CI driver de LED de corrente constante dedicado. Calcule o valor da resistência usando R = (V_fonte- V_F) / I_F, utilizando a V_Fmáxima da ficha técnica para garantir que I_Fnão excede o limite. Lembre-se que V_Fé diferente para cada cor.
• Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, garanta uma área de cobre na PCB ou vias térmicas adequadas, especialmente se acionar perto da corrente máxima ou em altas temperaturas ambientes, para manter a temperatura da junção dentro dos limites.
• Proteção contra ESD:A ficha técnica inclui um aviso relativo à descarga eletrostática (ESD). Estes dispositivos são sensíveis. Implemente procedimentos de manuseio seguros contra ESD (pulseiras, bancadas aterradas) durante a montagem e considere adicionar díodos de supressão de tensão transitória (TVS) ou resistências em linhas sensíveis na aplicação final se expostas a potenciais eventos de ESD.
• Projeto Óptico:O ângulo de visão de 130 graus proporciona uma visibilidade ampla. Para aplicações que requerem um feixe mais focado, podem ser necessárias lentes externas ou guias de luz. A lente "água clara" garante uma distorção de cor mínima.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

A principal diferenciação do LTST-C295TGKSKT reside na sua combinação de características:

• Perfil Ultra-Fino (0,55mm):Esta é uma vantagem significativa sobre muitos LEDs SMD padrão (que frequentemente têm 0,6mm, 0,8mm ou mais), permitindo a sua utilização nos dispositivos eletrónicos modernos mais finos.
• Duas Cores num Único Pacote:Isto economiza espaço na PCB e simplifica a montagem em comparação com a utilização de dois LEDs monocromáticos separados para alcançar uma função semelhante.
• Tecnologia do Chip:A utilização de InGaN para o verde e AlInGaP para o amarelo representa materiais semicondutores modernos e de alta eficiência, oferecendo bom brilho e saturação de cor.
• Conformidade:Cumprir a ROHS e ser um Produto Verde garante a conformidade com as regulamentações ambientais globais.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar simultaneamente os LEDs verde e amarelo na sua corrente contínua máxima?

R: Não necessariamente. Os Valores Máximos Absolutos especificam a dissipação de potência por chip (76mW Verde, 75mW Amarelo). A operação simultânea a 20mA (Verde) e 30mA (Amarelo) resultaria em consumos de potência aproximados de ~70mW (3,5V*20mA) e ~72mW (2,4V*30mA) respetivamente, que estão próximos dos limites individuais. O calor total gerado deve ser gerido. É aconselhável consultar cálculos térmicos ou reduzir ligeiramente as correntes para operação simultânea de brilho total.

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

R: O Comprimento de Onda de Pico (λ_P) é o comprimento de onda físico do ponto de maior intensidade na saída espectral. O Comprimento de Onda Dominante (λ_d) é um valor calculado a partir da colorimetria que representa o comprimento de onda único de uma luz monocromática pura que pareceria ter a mesma cor do LED para um observador humano padrão. λ_dé frequentemente mais útil para combinação de cores no projeto.

P: Como interpreto o código de bin ao encomendar?

R: O código de bin (ex: 'S' para Verde, 'T' para Amarelo) garante que a intensidade luminosa estará dentro da gama mín./máx. especificada para esse código, com uma tolerância de +/-15%. Para uma aparência consistente num produto, especificar um único código de bin para todas as unidades numa série de produção é crucial. Se não for especificado, pode receber LEDs de qualquer bin dentro da gama geral do produto.

10. Estudo de Caso Prático de Projeto

Cenário:Projetar um indicador de bateria fraca para um dispositivo portátil alimentado por um regulador de 3,3V. O indicador deve ficar verde quando a tensão da bateria estiver acima de 3,6V e amarelo quando descer abaixo de 3,5V.

Implementação:Um microcontrolador com um conversor analógico-digital (ADC) monitoriza a tensão da bateria. Dois pinos GPIO são usados para controlar o LED. O circuito seria configurado com base na pinagem interna (ex: se for cátodo comum, os pinos do cátodo seriam ligados à terra, e o microcontrolador afundaria corrente para ligar cada ânodo através de uma resistência limitadora). Os valores das resistências seriam calculados separadamente: R_Verde= (3,3V - 3,5V) / 0,020A = ~ -10Ω (inválido). Isto mostra um problema: a V_Fdo Verde (máx. 3,5V) está demasiado próxima ou excede a tensão de alimentação (3,3V).

Solução:1) Usar uma corrente mais baixa (ex: 10mA) para o LED verde, o que baixaria a sua V_F. 2) Usar uma charge pump ou um conversor boost para gerar uma tensão ligeiramente mais alta (ex: 4,0V) para acionar os LEDs. 3) Usar um LED diferente com uma V_Fmais baixa para o verde. Este caso destaca a importância de verificar a V_Fface à tensão de alimentação disponível numa fase inicial do processo de projeto.

11. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Os Díodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores de junção p-n que emitem luz através de eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada, eletrões da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região da junção. Quando estes portadores de carga se recombinam, energia é libertada. Em semicondutores tradicionais como o silício, esta energia é principalmente térmica. Em semicondutores de banda proibida direta como o InGaN e o AlInGaP, uma porção significativa desta energia é libertada como fotões (luz). O comprimento de onda (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida (E_g) do material semicondutor, de acordo com a equação λ = hc/E_g. Os materiais InGaN são usados para comprimentos de onda mais curtos (azul, verde), enquanto os materiais AlInGaP são usados para comprimentos de onda mais longos (amarelo, laranja, vermelho). O pacote de LED bicolor simplesmente aloja dois desses chips semicondutores independentes com diferentes bandas proibidas.

12. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs como o LTST-C295TGKSKT segue várias tendências-chave da indústria:

• Miniaturização:Redução contínua do tamanho e altura do pacote para permitir produtos finais mais finos e compactos, como visto no perfil de 0,55mm.
• Integração Aumentada:Combinação de múltiplas funções (como duas cores) num único pacote para economizar espaço na placa e simplificar a montagem.
• Eficiência dos Materiais:Melhorias contínuas no crescimento epitaxial dos materiais InGaN e AlInGaP levam a uma maior eficiência quântica interna, permitindo maior brilho a correntes mais baixas ou consumo de energia reduzido para a mesma saída de luz.
• Embalagem Avançada:Melhorias nos materiais e processos de embalagem melhoram o desempenho térmico, permitindo correntes de acionamento mais elevadas em pacotes mais pequenos, e melhoram a fiabilidade em condições ambientais adversas.
• Compatibilidade com Automação:Os princípios de Projeto para Fabricação (DFM) garantem que os componentes são perfeitamente adequados para linhas de montagem automática de alta velocidade e precisão, com características como embalagem padronizada em fita e bobina.