Ficha Técnica do LED SMD LTST-S225KGKSKT-NU - Dupla Cor (Verde/Amarelo) - 25mA - 60mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um LED SMD (Dispositivo de Montagem em Superfície) de dupla cor e emissão lateral. O dispositivo integra dois chips LED distintos num único encapsulamento: um que emite no espectro verde e outro no espectro amarelo. Esta configuração é projetada para aplicações que requerem luzes de estado compactas e multi-indicação ou retroiluminação em conjuntos eletrónicos com espaço limitado.

As principais vantagens deste componente incluem a sua saída ultrabrilhante utilizando a tecnologia de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), compatibilidade com sistemas automatizados de montagem pick-and-place e adequação para processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR) de alto volume. É compatível com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).

O mercado-alvo abrange uma ampla gama de eletrónicos de consumo e industriais, incluindo, mas não se limitando a, equipamentos de telecomunicações (telefones sem fio/celulares), dispositivos de computação portáteis (notebooks), hardware de rede, eletrodomésticos e painéis de sinalização ou exibição internos onde é necessária uma indicação de dupla cor fiável.

2. Análise Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Todas as classificações são especificadas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder estes limites pode causar danos permanentes.

• Dissipação de Potência (Pd):60 mW por chip de cor.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):40 mA, permitida em condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms).
• Corrente Direta Contínua (I_F):25 mA DC.
• Faixa de Temperatura de Operação:-30°C a +85°C.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +85°C.
• Temperatura de Soldagem:Suporta perfis de refluxo IR com uma temperatura de pico de 260°C por até 10 segundos (processo sem chumbo).

2.2 Características Eletro-Ópticas

Medidas a Ta=25°C com I_F= 20mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (I_V):
  • Chip Verde:Mínimo 22,5 mcd, Típico não especificado, Máximo 57,0 mcd.
  • Chip Amarelo:Mínimo 45,0 mcd, Típico não especificado, Máximo 112,0 mcd.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):Tipicamente 130 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor axial, indicando um cone de visão muito amplo, adequado para aplicações de emissão lateral.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_P):
  • Verde:Tipicamente 573,0 nm.
  • Amarelo:Tipicamente 591,0 nm.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):O comprimento de onda único percebido pelo olho humano.
  • Verde:Faixa de 567,5 nm (Mín.) a 576,5 nm (Máx.).
  • Amarelo:Faixa de 585,5 nm (Mín.) a 591,5 nm (Máx.).
• Largura de Banda Espectral (Δλ):Tipicamente 15,0 nm (Largura a Meia Altura) para ambas as cores.
• Tensão Direta (V_F):
  • Verde & Amarelo:Faixa de 1,7V (Mín.) a 2,4V (Máx.) a 20mA.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo 10 μA a uma tensão reversa (V_R) de 5V. Nota: O dispositivo não foi projetado para operar sob polarização reversa; este parâmetro é apenas para fins de teste.

Notas Importantes:A intensidade luminosa é medida usando um sensor filtrado para corresponder à resposta fotópica do olho CIE. O dispositivo é sensível à Descarga Eletrostática (ESD); procedimentos adequados de manuseio ESD (pulseiras aterradas, equipamento aterrado) são obrigatórios.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir a consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins. Este dispositivo utiliza dois critérios de binning por cor.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa (Brilho)

• Chip Verde:
  • Código de Bin N:22,5 mcd a 35,5 mcd.
  • Código de Bin P:35,5 mcd a 57,0 mcd.
• Chip Amarelo:
  • Código de Bin P:45,0 mcd a 71,0 mcd.
  • Código de Bin Q:71,0 mcd a 112,0 mcd.
• Tolerância dentro de cada bin de intensidade é de ±15%.

3.2 Binning de Matiz (Comprimento de Onda Dominante)

• Chip Verde:
  • Código de Bin C:567,5 nm a 570,5 nm.
  • Código de Bin D:570,5 nm a 573,5 nm.
  • Código de Bin E:573,5 nm a 576,5 nm.
• Chip Amarelo:
  • Código de Bin J:585,5 nm a 588,5 nm.
  • Código de Bin K:588,5 nm a 591,5 nm.
• Tolerância dentro de cada bin de comprimento de onda é de ±1 nm.

Os projetistas devem especificar os códigos de bin necessários ao encomendar para garantir o desempenho visual desejado na sua aplicação.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica (ex.: Fig.1 para medição espectral, Fig.5 para ângulo de visão), os seguintes comportamentos típicos podem ser inferidos a partir dos dados fornecidos:

• Característica I-V (Corrente-Tensão):A faixa de tensão direta (V_F) de 1,7V a 2,4V a 20mA é característica da tecnologia AlInGaP. V_Fterá um coeficiente de temperatura negativo, diminuindo ligeiramente à medida que a temperatura da junção aumenta.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente:A saída de luz é aproximadamente proporcional à corrente direta dentro da faixa de operação especificada. Conduzir o LED acima de 20mA aumentará o brilho, mas também a dissipação de potência e a temperatura da junção, podendo afetar a longevidade e o comprimento de onda.
• Dependência da Temperatura:Como todos os LEDs, a intensidade luminosa diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. O sistema de material AlInGaP é geralmente mais estável termicamente do que algumas alternativas, mas a gestão térmica ainda é importante para manter um brilho consistente.
• Distribuição Espectral:A largura de banda espectral típica de 15 nm indica uma saída de cor relativamente pura e saturada para ambos os chips verde e amarelo, o que é benéfico para uma clara diferenciação de cores.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Dispositivo e Pinagem

O LED está em conformidade com um padrão de encapsulamento EIA. As tolerâncias dimensionais principais são de ±0,1 mm, salvo indicação em contrário.

• Atribuição dos Pinos:
  • Os pinos 1 e 2 são atribuídos ao chipAmareloAlInGaP.
  • Os pinos 3 e 4 são atribuídos ao chipVerdeAlInGaP.
• Lente:Transparente, permitindo que a verdadeira cor do chip seja visível.

5.2 Padrão Recomendado para as Ilhas de Solda na PCB

A ficha técnica inclui um layout recomendado para as ilhas de solda, a fim de garantir o alinhamento mecânico adequado e a formação da junta de solda durante o refluxo. Seguir este padrão é fundamental para alcançar uma conexão elétrica fiável e uma dissipação de calor ideal do encapsulamento do LED para a placa de circuito.

5.3 Identificação da Polaridade

Como um díodo, cada chip dentro do encapsulamento é sensível à polaridade. A tabela de atribuição de pinos deve ser consultada para conectar corretamente o ânodo e o cátodo para cada cor. A polaridade incorreta impedirá que o LED acenda e a aplicação de tensão reversa além de 5V pode danificar o dispositivo.

6. Guia de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem por Refluxo (Sem Chumbo)

• Temperatura de Pré-aquecimento:150°C a 200°C.
• Tempo de Pré-aquecimento:Máximo 120 segundos.
• Temperatura Máxima do Corpo:Máximo 260°C.
• Tempo Acima de 260°C:Máximo 10 segundos.
• Número de Passagens de Refluxo:Máximo duas vezes.

Nota:Os perfis de temperatura reais devem ser caracterizados para o projeto específico da PCB, a pasta de solda e o forno utilizados.

6.2 Soldagem Manual (Se Necessário)

• Temperatura do Ferro:Máximo 300°C.
• Tempo de Contacto:Máximo 3 segundos por junta.
• Número de Tentativas de Soldagem:Apenas uma vez. Calor excessivo pode danificar o encapsulamento plástico e o chip semicondutor.

6.3 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldagem, utilize apenas solventes especificados para evitar danificar o material do encapsulamento. Métodos aceitáveis incluem imersão em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto.

6.4 Armazenamento e Manuseio

• Sensibilidade ESD:O dispositivo é sensível à Descarga Eletrostática. Utilize controlos ESD apropriados.
• Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL):MSL 3. Uma vez aberta a bolsa de barreira à humidade original, os componentes devem ser submetidos a refluxo IR dentro de uma semana em condições ambientes não superiores a 30°C/60% UR.
• Armazenamento de Longo Prazo (Bolsa Aberta):Para armazenamento além de uma semana, armazene num recipiente selado com dessecante ou numa atmosfera de azoto. Componentes armazenados fora da bolsa por mais de uma semana requerem cozimento a aproximadamente 60°C durante pelo menos 20 horas antes da soldagem.

7. Embalagem e Pedido

O dispositivo é fornecido no formato fita e carretel, compatível com equipamentos de montagem automatizada.

• Largura da Fita:8 mm.
• Diâmetro do Carretel:7 polegadas.
• Quantidade por Carretel:4000 peças.
• Quantidade Mínima de Encomenda (MOQ):500 peças para quantidades remanescentes.
• Padrão de Embalagem:Conforme às especificações ANSI/EIA-481. Os bolsos vazios na fita são selados com fita de cobertura.

O número de peça completoLTST-S225KGKSKT-NUdeve ser utilizado para encomendar, juntamente com quaisquer requisitos específicos de código de bin para intensidade luminosa e comprimento de onda dominante.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Indicadores de Estado:A capacidade de dupla cor permite múltiplos estados (ex.: Verde=Ligado/Pronto, Amarelo=Em Espera/Aviso, Ambos=Modo Especial).
• Retroiluminação de Teclado:O perfil de emissão lateral é ideal para iluminação de borda em painéis ou membranas finas.
• Eletrónicos de Consumo:Luzes de estado de energia, conectividade ou função em telefones, routers, eletrodomésticos.
• Indicadores de Painel Industrial:Estado do equipamento, condições de falha.
• Iluminação Simbólica:Iluminação de pequenos ícones ou símbolos em painéis de controlo.

8.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Utilize sempre um resistor limitador de corrente em série (ou um driver de corrente constante) para cada chip de cor. Calcule o valor do resistor com base na tensão de alimentação (V_cc), na corrente direta desejada (I_F, máx. 25mA DC) e na tensão direta do LED (V_F). Utilize o V_Fmáximo da ficha técnica para um projeto conservador. Fórmula: R = (V_cc- V_F) / I_F.
• Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, garantir um bom caminho térmico das ilhas de solda do LED para o cobre da PCB ajuda a manter uma saída de luz estável e uma fiabilidade a longo prazo, especialmente em altas temperaturas ambientes ou quando conduzido na corrente máxima.
• Projeto Óptico:O ângulo de visão de 130 graus proporciona uma visibilidade ampla. Considere tubos de luz ou difusores se for necessário um padrão de feixe específico ou uma aparência suavizada.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Este LED de dupla cor oferece vantagens específicas na sua classe:

• vs. Dois LEDs Discretos:Economiza espaço significativo na PCB e reduz a contagem de componentes, simplificando a montagem e a lista de materiais (BOM).
• Tecnologia AlInGaP:Proporciona maior eficiência luminosa e melhor estabilidade térmica em comparação com tecnologias mais antigas, como o GaP (Fosfeto de Gálio) padrão para cores verde/amarelo, resultando numa saída mais brilhante e consistente.
• Encapsulamento de Vista Lateral:A direção de emissão primária é paralela à PCB, o que é ideal para aplicações onde a luz precisa de ser direcionada através de uma superfície (ex.: iluminação de borda) em vez de perpendicularmente para longe dela.
• Estanhamento:Oferece boa soldabilidade e é compatível com processos de soldagem sem chumbo.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

P1: Posso acionar simultaneamente os chips verde e amarelo a 25mA cada?

R1: Sim, mas deve considerar a dissipação total de potência no encapsulamento. Com ambos os chips a 25mA e um V_Ftípico de ~2,0V, cada um dissipa ~50mW, totalizando ~100mW. Isto excede a especificação máxima absoluta de 60mW por chip. Para operação contínua simultânea, deve reduzir a corrente para cada chip para manter a dissipação de potência individual e combinada dentro de limites seguros.

P2: Qual é a diferença entre Comprimento de Onda de Pico e Comprimento de Onda Dominante?

R2: O Comprimento de Onda de Pico (λ_P) é o comprimento de onda no ponto mais alto da curva de saída espectral do LED. O Comprimento de Onda Dominante (λ_d) é o comprimento de onda único da luz monocromática que pareceria ter a mesma cor para o olho humano. λ_dé mais relevante para a especificação de cor em aplicações visuais.

P3: Como interpreto os códigos de bin ao encomendar?

R3: Precisa especificar dois códigos de bin por cor: um para Intensidade Luminosa (ex.: P para Verde) e um para Comprimento de Onda Dominante (ex.: D para Verde). Isto garante que recebe LEDs com brilho e cor dentro das suas faixas desejadas e estreitas. Consulte as listas de códigos de bin na Secção 3 deste documento.

P4: É necessário um dissipador de calor?

R4: Para a maioria das aplicações operando a ou abaixo de 20mA por chip em condições ambientes típicas, o próprio cobre da PCB é suficiente para a dissipação de calor. Para ambientes de alta temperatura ambiente ou operação contínua no máximo de 25mA, recomenda-se melhorar o alívio térmico na PCB (usando ilhas de cobre maiores ou vias térmicas).

11. Estudo de Caso Prático de Projeto

Cenário:Projetar um indicador de duplo estado para um router de rede. Verde indica "Internet Ligada", Amarelo indica "Transmissão de Dados" e ambos apagados indicam "Sem Ligação".

Implementação:

1. Projeto do Circuito:Utilize dois pinos GPIO do microcontrolador do router. Cada pino aciona um chip de cor através de um resistor limitador de corrente separado. Calcule o valor do resistor para uma alimentação de 3,3V, I_Falvo=15mA (para longevidade e menos calor), e usando V_Fmáx.=2,4V: R = (3,3V - 2,4V) / 0,015A = 60 Ohms. Utilize o valor padrão mais próximo (ex.: 62 Ohms).
2. Layout da PCB:Coloque o LED perto da borda da placa. Siga o padrão recomendado para as ilhas de solda da ficha técnica. Ligue as ilhas do cátodo (provavelmente pinos 2 e 4) aos GPIOs do microcontrolador através dos resistores, e ligue as ilhas do ânodo (provavelmente pinos 1 e 3) ao barramento de 3,3V. Inclua uma pequena área de cobre em volta das ilhas para uma ligeira melhoria térmica.
3. Software:Controle os GPIOs para ligar/desligar Verde/Amarelo/Ambos conforme necessário.
4. Óptica:Um pequeno tubo de luz transparente pode ser usado para guiar a luz do LED de emissão lateral para uma etiqueta no painel frontal.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

Este LED utiliza material semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) cultivado num substrato. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, os eletrões e as lacunas recombinam-se, libertando energia na forma de fotões (luz). A proporção específica de alumínio, índio e gálio na rede cristalina determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida — verde (~573 nm) e amarelo (~591 nm) neste dispositivo.

O design de "vista lateral" é alcançado montando o chip LED numa superfície vertical dentro do encapsulamento ou usando um refletor/óptica para direcionar a saída de luz principal lateralmente. A lente transparente minimiza a absorção de luz, permitindo que a verdadeira cor e brilho do chip sejam percebidos.

13. Tendências da Indústria

O mercado para LEDs SMD continua a evoluir no sentido de:

• Maior Eficiência:Melhorias contínuas no crescimento epitaxial e no design do chip produzem mais lúmens por watt, reduzindo o consumo de energia para um determinado brilho.
• Miniaturização:Os encapsulamentos estão a ficar mais pequenos enquanto mantêm ou aumentam a saída de luz, permitindo uma colocação de indicadores mais densa e discreta.
• Melhor Consistência de Cor:Tolerâncias de binning mais apertadas e processos de fabrico avançados garantem menos variação na cor e no brilho entre LEDs individuais, o que é crítico para aplicações que usam múltiplas unidades.
• Fiabilidade Aprimorada:Melhorias nos materiais de encapsulamento (compostos de moldagem, chumbadores) e nos processos de fabrico levam a tempos de vida operacional mais longos e melhor desempenho em condições ambientais adversas (temperatura, humidade).
• Integração:A tendência de combinar múltiplas funções (como este chip de dupla cor) ou integrar eletrónica de controlo (ex.: ICs driver) dentro do encapsulamento do LED continua a simplificar o projeto do produto final.

Este LED SMD de dupla cor representa um componente maduro e otimizado dentro destas tendências mais amplas, oferecendo uma solução fiável para as necessidades de design eletrónico moderno.