Ficha Técnica do LED SMD Bicolor LTST-C195KGJSKT - Pacote 3.2x2.8x1.9mm - Tensão 2.0-2.4V - Potência 75mW - Verde & Amarelo - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para o LTST-C195KGJSKT, um LED de Montagem em Superfície (SMD) bicolor. Este componente integra dois chips emissores de luz distintos dentro de um único pacote compacto, projetado para processos de montagem automatizada. É projetado para aplicações onde o espaço é limitado e é necessária uma indicação de estado de alta visibilidade e confiável ou retroiluminação.

1.1 Vantagens Principais

As principais vantagens deste LED derivam do seu design e tecnologia de material. O uso do material semicondutor Ultra Brilhante AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para ambos os chips resulta em alta eficiência luminosa e excelente pureza de cor. A capacidade bicolor em um único pacote economiza espaço valioso na PCB em comparação com o uso de dois LEDs monocromáticos separados. Sua compatibilidade com processos de soldagem por refluxo infravermelho se alinha com linhas de fabricação modernas de alto volume, garantindo fixação confiável e consistente às placas de circuito.

1.2 Mercado-Alvo e Aplicações

Este LED é adequado para uma ampla gama de equipamentos eletrônicos. Seu tamanho miniatura e confiabilidade o tornam ideal para dispositivos portáteis e compactos. As principais áreas de aplicação incluem:

• Equipamentos de Telecomunicações:Indicadores de status em roteadores, modems e aparelhos.
• Periféricos de Computador:Retroiluminação de teclado e luzes de status em laptops, notebooks e unidades externas.
• Eletrônicos de Consumo:Luzes indicadoras em eletrodomésticos, equipamentos de áudio/vídeo e dispositivos de jogos.
• Controles Industriais:Indicadores de painel em máquinas e sistemas de controle.
• Microdisplays e Sinalização:Iluminação de baixo nível para símbolos ou pequenos displays informativos.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

O desempenho do LED é definido por um conjunto de parâmetros elétricos, ópticos e térmicos medidos sob condições padrão (Ta=25°C). Compreender estes parâmetros é crucial para o projeto adequado do circuito e aplicação.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Elas não se destinam à operação normal.

• Dissipação de Potência (Pd):75 mW por chip. Exceder este valor pode levar a superaquecimento e degradação acelerada.
• Corrente Direta Contínua (IF):30 mA contínuos. A condição padrão de teste e operação é de 20 mA.
• Corrente Direta de Pico:80 mA, permitida apenas sob condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms) para lidar com surtos breves.
• Tensão Reversa (VR):5 V. Aplicar uma tensão reversa mais alta pode causar ruptura da junção.
• Temperatura de Operação & Armazenamento:-30°C a +85°C e -40°C a +85°C, respectivamente, definindo os limites ambientais para funcionalidade e armazenamento não operacional.
• Temperatura de Soldagem:Suporta 260°C por 10 segundos, compatível com perfis de refluxo sem chumbo (Pb-free).

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes são os valores típicos de desempenho sob condições normais de operação (IF=20mA).

• Intensidade Luminosa (Iv):Uma medida chave do brilho. Para o chip Verde, o valor típico é 35,0 mcd (milicandela), com um mínimo de 18,0 mcd. O chip Amarelo é mais brilhante, com um valor típico de 75,0 mcd e um mínimo de 28,0 mcd. Esta diferença é inerente aos materiais semicondutores e à sensibilidade do olho humano.
• Tensão Direta (VF):Tipicamente 2,0 V, com um máximo de 2,4 V a 20mA. Este parâmetro é crítico para projetar o resistor limitador de corrente em série com o LED. Uma VF mais alta requer um valor de resistor menor para atingir a mesma corrente, afetando a dissipação de potência no resistor.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):130 graus. Este amplo ângulo de visão indica que o LED emite luz sobre um cone amplo, tornando-o adequado para aplicações onde o indicador precisa ser visível de vários ângulos, não apenas de frente.
• Comprimento de Onda de Pico (λP) & Comprimento de Onda Dominante (λd):O chip Verde tem um pico típico em 574 nm e um comprimento de onda dominante de 571 nm. O chip Amarelo tem pico em 591 nm com comprimento de onda dominante de 589 nm. O comprimento de onda dominante é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano e é usado para o binning de cor.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):15,0 nm para ambas as cores. Isso define a pureza da cor; uma largura mais estreita significa uma cor mais saturada e pura.
• Corrente Reversa (IR):Máximo de 10 μA a 5V de polarização reversa, indicando uma corrente de fuga muito baixa no estado desligado.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros medidos. Isso permite que os projetistas selecionem componentes que atendam a requisitos estéticos ou funcionais específicos.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa (Brilho)

Os LEDs são categorizados em bins com valores mínimos e máximos de intensidade luminosa definidos. A tolerância dentro de cada bin é de +/-15%.

• Bins do Chip Verde:M (18,0-28,0 mcd), N (28,0-45,0 mcd), P (45,0-71,0 mcd), Q (71,0-112,0 mcd).
• Bins do Chip Amarelo:N (28,0-45,0 mcd), P (45,0-71,0 mcd), Q (71,0-112,0 mcd), R (112,0-180,0 mcd).

Selecionar um código de bin mais alto (ex., Q ou R) garante um LED mais brilhante, o que pode ser necessário para condições de alta luz ambiente ou distâncias de visualização maiores.

3.2 Binning de Matiz (Comprimento de Onda Dominante)

Para o chip Verde, a consistência de cor é gerenciada através do binning de comprimento de onda dominante com uma tolerância de +/-1 nm por bin.

• Bins de Matiz do Chip Verde:C (567,5-570,5 nm), D (570,5-573,5 nm), E (573,5-576,5 nm).

Isso garante que todos os LEDs Verdes em uma montagem pareçam do mesmo tom de verde. A ficha técnica do produto ou pedido específico deve especificar o código de bin combinado (ex., bin de intensidade + bin de matiz) para o desempenho desejado.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Dados gráficos fornecem uma visão mais profunda do comportamento do LED sob condições variadas, o que é essencial para um projeto robusto.

4.1 Característica Corrente vs. Tensão (I-V)

A curva I-V é não linear, semelhante a um diodo padrão. A tensão direta aumenta logaritmicamente com a corrente. Operar significativamente acima dos 20mA recomendados causará um aumento desproporcional na VF e na dissipação de potência (Pd = IF * VF), levando a calor excessivo. Os projetistas devem usar um resistor limitador de corrente ou um driver de corrente constante para manter o IF dentro dos limites seguros.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A intensidade luminosa é aproximadamente proporcional à corrente direta na faixa normal de operação. No entanto, a eficiência pode cair em correntes muito altas devido ao aumento do calor. Reduzir a corrente (ex., operar a 15mA em vez de 20mA) pode melhorar significativamente a confiabilidade de longo prazo e a manutenção de lúmens com apenas uma redução modesta no brilho percebido.

4.3 Dependência da Temperatura

O desempenho do LED é sensível à temperatura. À medida que a temperatura de junção (Tj) aumenta:

• A Intensidade Luminosa Diminui:A saída pode cair de 10 a 20% ao longo da faixa de temperatura de operação.
• A Tensão Direta Diminui:VF tem um coeficiente de temperatura negativo (tipicamente -2 mV/°C). Em um circuito simples acionado por resistor, isso pode levar a um ligeiro aumento na corrente à medida que o LED aquece, o que pode exigir consideração de gerenciamento térmico.
• Deslocamento do Comprimento de Onda:O comprimento de onda dominante pode se deslocar ligeiramente (geralmente para comprimentos de onda mais longos) com o aumento da temperatura, causando uma mudança sutil de cor.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O LED está em conformidade com um contorno de pacote padrão EIA. As dimensões principais são aproximadamente 3,2mm de comprimento, 2,8mm de largura e 1,9mm de altura, com uma tolerância de ±0,1mm. O pacote apresenta uma lente transparente que não tinge a luz emitida, permitindo que a cor pura do chip (Verde ou Amarelo) seja visível.

5.2 Atribuição de Pinos e Identificação de Polaridade

O dispositivo possui quatro pinos. Para a variante LTST-C195KGJSKT:

• Os pinos 1 e 3 são o ânodo e o cátodo para ochipAlInGaP Verde.
• Os pinos 2 e 4 são o ânodo e o cátodo para ochipAlInGaP Amarelo.

A polaridade é indicada pela marcação física do pacote (tipicamente um ponto ou um canto chanfrado próximo ao pino 1). A polaridade correta é obrigatória; aplicar polarização reversa pode danificar o LED.

5.3 Layout Recomendado para as Pastilhas de Fixação na PCB

Um padrão de solda (footprint) sugerido é fornecido para garantir soldagem adequada e estabilidade mecânica. O design da pastilha acomoda as dimensões do pacote e permite a formação de um bom filete de solda durante o refluxo. Seguir esta recomendação ajuda a evitar o tombamento (levantamento de uma extremidade) e garante conexão elétrica confiável.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem por Refluxo Infravermelho

O LED é compatível com processos de soldagem sem chumbo (Pb-free). Um perfil de refluxo sugerido é fornecido, tipicamente aderindo a padrões JEDEC como o J-STD-020. Os parâmetros principais incluem:

• Pré-aquecimento:150-200°C por até 120 segundos para aquecer gradualmente a placa e os componentes, ativando o fluxo e prevenindo choque térmico.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus (TAL):O tempo em que a solda está fundida, crítico para a formação da junta. O perfil sugere um máximo de 10 segundos na temperatura de pico.
• Limite:O LED não deve ser submetido a mais de dois ciclos de refluxo.

Importante:O perfil real deve ser caracterizado para o projeto específico da PCB, a pasta de solda e o forno utilizados.

6.2 Soldagem Manual com Ferro

Se a soldagem manual for necessária, é necessário extremo cuidado:

• Temperatura do Ferro:Máximo 300°C.
• Tempo de Soldagem:Máximo 3 segundos por junta.
• Limite:Apenas um ciclo de soldagem é permitido para evitar danos térmicos ao pacote plástico e aos fios de ligação internos.

6.3 Condições de Armazenamento e Manuseio

• Sensibilidade ESD:LEDs são sensíveis à descarga eletrostática (ESD). O manuseio deve ocorrer em uma área protegida contra ESD usando pulseiras aterradas e tapetes condutivos.
• Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL):O dispositivo é classificado como MSL 3. Isso significa:
  • Uma vez que a bolsa de barreira de umidade original é aberta, os componentes devem ser soldados dentro de 168 horas (1 semana) sob condições de fábrica (<30°C/60% UR).
  • Se expostos por mais tempo, uma secagem a aproximadamente 60°C por pelo menos 20 horas é necessária antes da soldagem para remover a umidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" (rachadura do pacote durante o refluxo).
• Armazenamento de Longo Prazo:Bolsas não abertas devem ser armazenadas abaixo de 30°C e 90% UR. Peças abertas devem ser armazenadas em ambiente seco, de preferência em um recipiente selado com dessecante.

6.4 Limpeza

Se a limpeza pós-soldagem for necessária, apenas solventes especificados devem ser usados. Recomenda-se álcool isopropílico (IPA) ou álcool etílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. Produtos químicos agressivos ou não especificados podem danificar a lente plástica ou o material do pacote, levando a descoloração ou rachaduras.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificações da Fita e Carretel

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada padrão do setor em carretéis de diâmetro de 7 polegadas (178mm), facilitando a montagem automatizada pick-and-place. Detalhes principais:

• Passo dos Bolsos:A distância entre os bolsos dos componentes na fita.
• Capacidade do Carretel:4000 peças por carretel completo.
• Quantidade Mínima de Pedido (MOQ):500 peças para quantidades remanescentes.
• Qualidade:A fita é selada com uma fita de cobertura. O número máximo permitido de componentes ausentes consecutivos é dois, garantindo confiabilidade de alimentação.

A embalagem está em conformidade com os padrões ANSI/EIA-481.

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O método de acionamento mais comum é um simples resistor em série. O valor do resistor (R) é calculado usando a Lei de Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, onde Vcc é a tensão de alimentação, VF é a tensão direta do LED (use o valor máximo para cálculo de corrente no pior caso) e IF é a corrente direta desejada (ex., 20mA). A potência nominal do resistor deve ser pelo menos IF² * R. Para acionamento por GPIO de microcontrolador, certifique-se de que o GPIO pode drenar/fornecer a corrente necessária (IF mais qualquer corrente do resistor). Para acionar ambas as cores independentemente, use dois circuitos limitadores de corrente separados.

8.2 Considerações de Projeto para Confiabilidade

• Gerenciamento Térmico:Embora a dissipação de potência seja baixa, garantir área de cobre adequada na PCB ao redor das pastilhas do LED ajuda a conduzir o calor para longe da junção, mantendo o brilho e a longevidade.
• Redução de Corrente (Derating):Para aplicações que exigem alta confiabilidade ou operam em temperaturas ambientes elevadas, considere acionar o LED com uma corrente menor que a especificação máxima (ex., 15-18 mA).
• Proteção contra Tensão Reversa:Em circuitos onde o LED pode ser exposto a polarização reversa (ex., em cenários com carga AC ou indutiva), recomenda-se um diodo de proteção em paralelo com o LED (cátodo para ânodo).

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O LTST-C195KGJSKT oferece vantagens específicas em sua categoria:

• Duas Cores em um Pacote:Comparado à colocação de dois LEDs monocromáticos separados de tamanho 0603 ou 0805, este pacote de 4 pinos economiza espaço e reduz o tempo/custo de colocação.
• Tecnologia de Material:O uso de AlInGaP tanto para verde quanto para amarelo oferece maior eficiência e melhor estabilidade térmica em comparação com algumas tecnologias mais antigas, como o GaP tradicional.
• Amplo Ângulo de Visão:O ângulo de visão de 130 graus é mais amplo que muitos LEDs de "visão superior", proporcionando melhor visibilidade fora do eixo, o que é crucial para indicadores de painel.
• Embalagem Padronizada:A conformidade com os padrões EIA e ANSI/EIA-481 garante compatibilidade com equipamentos de montagem automatizada de vários fabricantes.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P1: Posso acionar os chips Verde e Amarelo simultaneamente a 20mA cada?
R1: Sim, mas você deve considerar a dissipação total de potência. Cada chip dissipa até 75mW. Se ambos estiverem ligados continuamente a 20mA e VF típica (2,0V), cada um dissipa 40mW (P=IV), totalizando 80mW, o que está dentro da capacidade térmica combinada do pacote se montado corretamente. No entanto, sempre verifique a VF real e garanta resfriamento adequado da PCB.

P2: Por que a intensidade luminosa típica é diferente para Verde e Amarelo?
R2: Isso se deve principalmente à curva de resposta fotópica do olho humano (curva CIE), que tem pico na região verde-amarela (~555 nm). O comprimento de onda do chip Amarelo (589 nm) está mais próximo deste pico de sensibilidade do que o do chip Verde (571 nm), então a mesma potência radiante (energia luminosa) do chip Amarelo é percebida como mais brilhante em lúmens ou candela.

P3: O que significa lente "Transparente" para a cor?
R3: Uma lente transparente (não difusa, não tingida) permite que a cor intrínseca do chip semicondutor passe inalterada. Isso resulta em um feixe de luz mais saturado e potencialmente mais estreito em comparação com uma lente difusa, que espalha a luz para uma aparência mais ampla e suave, mas reduz a intensidade de pico.

P4: Como interpreto o código de bin para pedido?
R4: Você normalmente especificaria o número da peça (LTST-C195KGJSKT) junto com os códigos de bin de intensidade luminosa e matiz desejados para cada cor (ex., Verde: P/D, Amarelo: Q). Consulte o fabricante ou distribuidor para combinações de bin disponíveis.

11. Exemplo de Aplicação Prática

Cenário: Indicador de Status Duplo para um Dispositivo de Rede.
Um projeto de roteador requer um único indicador para mostrar dois estados: "Ligado/Sistema OK" (Verde fixo) e "Atividade de Dados" (Amarelo piscando). Usar o LTST-C195KGJSKT simplifica este projeto.

• Circuito:Dois pinos GPIO do microcontrolador do sistema são usados. Cada pino se conecta ao ânodo de uma cor do LED através de um resistor limitador de corrente (ex., (3,3V - 2,4V)/0,02A = 45Ω, use valor padrão 47Ω). Os cátodos são conectados ao terra.
• Software:O firmware aciona o GPIO Verde em nível alto para o estado fixo. Para atividade de dados, ele alterna o GPIO Amarelo em uma taxa de piscar adequada (ex., 2 Hz).
• Benefícios:Economiza uma posição na PCB em comparação com dois LEDs discretos. Fornece estados de cor claros e distintos a partir de um único ponto no painel. O amplo ângulo de visão garante visibilidade de vários ângulos em um ambiente de escritório ou residencial.

12. Introdução ao Princípio de Operação

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, elétrons do material tipo n se recombinam com lacunas do material tipo p na região ativa. Esta recombinação libera energia na forma de fótons (partículas de luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor. AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) é um semicondutor composto cuja banda proibida pode ser ajustada alterando as proporções de seus constituintes para produzir luz de alta eficiência nas regiões espectrais vermelha, laranja, âmbar, amarela e verde. Neste LED bicolor, dois chips semicondutores separados, cada um projetado com uma banda proibida ligeiramente diferente (um para verde, um para amarelo), são alojados dentro de um único pacote de epóxi com conexões elétricas independentes.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência geral em LEDs indicadores SMD continua em direção a maior eficiência, tamanhos de pacote menores e maior integração. Enquanto o AlInGaP permanece dominante para cores do âmbar ao verde, a tecnologia InGaN (Nitreto de Índio e Gálio) é predominante para LEDs azuis, brancos e verdes verdadeiros. Desenvolvimentos futuros podem incluir:

• Maior Miniaturização:Pacotes menores que 2,0x1,0mm para dispositivos ultracompactos.
• Componentes Integrados:LEDs com resistores limitadores de corrente, diodos de proteção ou até mesmo circuitos integrados driver no mesmo pacote para simplificar o projeto do circuito.
• Controle Óptico Aprimorado:Pacotes com lentes ou refletores integrados para padrões de feixe específicos sem ópticas externas.
• Desempenho Térmico Melhorado:Projetos de pacote que transferem calor mais efetivamente da junção semicondutora para a PCB, permitindo correntes de acionamento mais altas ou maior longevidade em correntes padrão.

Essas tendências visam fornecer aos projetistas soluções de iluminação mais versáteis, confiáveis e eficientes em espaço para uma gama cada vez maior de produtos eletrônicos.