Folha de Dados do LED SMD Bicolor LTST-C295KGKFKT - Altura de 0,55mm - Tensão Direta Típica de 2,0V - Verde e Laranja - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-C295KGKFKT é um LED de montagem em superfície (SMD) bicolor, projetado para aplicações eletrónicas modernas que exigem tamanho compacto e desempenho confiável. Este produto utiliza a avançada tecnologia de chip AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para ambas as suas fontes de luz verde e laranja, alojadas num encapsulamento extrafino com apenas 0,55mm de altura. É embalado em fita de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, tornando-o totalmente compatível com equipamentos de montagem automática pick-and-place de alta velocidade. O dispositivo é classificado como um produto verde, cumprindo as normas de conformidade RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), e é adequado para uso numa vasta gama de eletrónicos de consumo e industriais.

1.1 Vantagens Principais

As principais vantagens deste LED derivam da combinação de materiais avançados e um fator de forma miniaturizado. O uso do material semicondutor AlInGaP proporciona uma elevada eficiência luminosa, resultando num brilho intenso a partir de uma pequena área de chip. A capacidade bicolor num único encapsulamento economiza espaço valioso na PCB (Placa de Circuito Impresso) em comparação com o uso de dois LEDs monocromáticos separados. O seu perfil ultrafino é crucial para aplicações com limitações rigorosas de altura, como em ecrãs ultrafinos, dispositivos móveis e módulos de retroiluminação. Além disso, a sua compatibilidade com os processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR) permite que seja integrado utilizando linhas de montagem padrão de tecnologia de montagem em superfície (SMT), garantindo um elevado rendimento de fabrico e fiabilidade.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma interpretação detalhada e objetiva dos principais parâmetros elétricos, óticos e térmicos especificados na folha de dados, explicando a sua importância para os engenheiros de projeto.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de tensão além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não se destinam à operação normal.

• Dissipação de Potência (P_D):75 mW por cor. Esta é a quantidade máxima de potência que o LED pode dissipar como calor. Exceder este valor, tipicamente ao conduzir com uma corrente demasiado elevada ou numa temperatura ambiente alta, pode levar a sobreaquecimento, degradação acelerada do material semicondutor e, em última análise, falha.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):80 mA (a um ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms). Esta classificação é para operação pulsada, frequentemente usada em circuitos de multiplexagem ou para alcançar breves períodos de brilho muito elevado. O baixo ciclo de trabalho e a curta largura de pulso são essenciais para evitar que a temperatura da junção suba excessivamente durante o pulso.
• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA. Esta é a corrente contínua máxima recomendada para uma operação de longo prazo confiável. Projetar o circuito de acionamento para operar a ou abaixo desta corrente é crucial para garantir a vida útil especificada do LED e manter características óticas estáveis.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. Os LEDs não são projetados para suportar polarização reversa significativa. Exceder esta tensão pode causar uma rutura súbita da junção PN, levando a uma falha imediata e catastrófica. O projeto adequado do circuito deve garantir que o LED não seja submetido a tensões reversas, frequentemente usando diodos de proteção em série em cenários de acionamento AC ou bipolar.
• Temperatura de Operação e Armazenamento:-30°C a +85°C e -40°C a +85°C, respetivamente. Estas faixas definem as condições ambientais que o dispositivo pode suportar durante o uso e enquanto está desligado. Operar perto ou além do limite superior reduzirá a saída luminosa e a vida útil.

2.2 Características Elétricas e Óticas

Estes parâmetros são medidos em condições de teste padrão (Ta=25°C) e representam o desempenho típico do dispositivo.

• Intensidade Luminosa (I_V):Para o LED verde, o valor típico é de 35,0 mcd a 20mA, com um mínimo de 18,0 mcd. Para o LED laranja, o valor típico é de 90,0 mcd a 20mA, com um mínimo de 28,0 mcd. O emissor laranja é inerentemente mais eficiente no sistema de material AlInGaP, resultando numa saída típica mais elevada. Os valores mínimos são críticos para os projetistas que devem garantir um certo nível de brilho na sua aplicação.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus (típico para ambas as cores). Este amplo ângulo de visão indica um padrão de radiação Lambertiano ou quase Lambertiano, onde a intensidade da luz é relativamente uniforme numa área ampla. Isto é ideal para luzes indicadoras gerais e retroiluminação onde é necessária visibilidade de múltiplos ângulos, em oposição a um LED de feixe estreito usado para focar a luz.
• Comprimento de Onda de Pico e Dominante (λ_P, λ_d):O LED verde tem um comprimento de onda de pico típico de 574 nm e um comprimento de onda dominante de 571 nm. O LED laranja tem um comprimento de onda de pico típico de 611 nm e um comprimento de onda dominante de 605 nm. O comprimento de onda dominante é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano e é o parâmetro chave para a especificação da cor. A ligeira diferença entre o comprimento de onda de pico e o dominante deve-se à forma do espetro de emissão.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):Aproximadamente 15 nm para o verde e 17 nm para o laranja. Este parâmetro, também conhecido como Largura Total a Meia Altura (FWHM), descreve a pureza espetral da luz. Uma largura mais estreita indica uma cor mais monocromática (pura). Estes valores são típicos para LEDs AlInGaP e proporcionam uma boa saturação de cor.
• Tensão Direta (V_F):2,0 V típico, 2,4 V máximo a 20mA para ambas as cores. Esta baixa tensão direta é benéfica, pois reduz o consumo de energia e a carga térmica. O circuito de acionamento (geralmente uma fonte de corrente constante ou uma resistência limitadora de corrente) deve ser projetado para acomodar o V_Fmáximo para garantir que a corrente desejada seja fornecida em todas as condições, incluindo variações entre dispositivos e efeitos de temperatura.
• Corrente Reversa (I_R):10 µA máximo a 5V. Esta é a pequena corrente de fuga que flui quando o dispositivo está polarizado inversamente dentro da sua classificação máxima. Um valor significativamente superior a este pode indicar uma junção danificada.

3. Explicação do Sistema de Binning

A folha de dados inclui códigos de bin para intensidade luminosa e comprimento de onda dominante, que são essenciais para aplicações que requerem consistência de cor ou brilho.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os LEDs são classificados (binados) após a fabricação com base na sua saída de luz medida. Para o LED verde, os bins variam de \"M\" (18,0-28,0 mcd) a \"Q\" (71,0-112,0 mcd). Para o LED laranja, os bins variam de \"N\" (28,0-45,0 mcd) a \"R\" (112,0-180,0 mcd). Cada bin tem uma tolerância de +/-15%. Ao encomendar, especificar um bin mais restrito (por exemplo, apenas \"P\" e \"Q\") garante um brilho mais uniforme em múltiplas unidades numa montagem, o que é vital para ecrãs multi-LED ou matrizes de retroiluminação. Recomenda-se o uso de LEDs de um único bin para uma consistência visual ótima.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante (Apenas Verde)

Os LEDs verdes também são binados por comprimento de onda dominante nos códigos \"C\" (567,5-570,5 nm), \"D\" (570,5-573,5 nm) e \"E\" (573,5-576,5 nm), com uma tolerância de +/-1 nm por bin. Isto permite aos projetistas selecionar LEDs com um tom de verde muito específico, o que é importante para indicadores codificados por cores ou para corresponder a um esquema de cores corporativo ou de produto específico. O comprimento de onda do LED laranja é especificado apenas como típico, indicando menos variação ou que o binning não é oferecido para este parâmetro.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na folha de dados (por exemplo, Fig.1, Fig.6), as suas implicações são padrão para a tecnologia LED.

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

A característica I-V de um LED é exponencial. Um pequeno aumento na tensão direta além do ponto de \"ligação\" resulta num grande aumento da corrente. É por isso que os LEDs devem ser acionados por uma fonte de corrente constante ou com uma resistência limitadora de corrente em série; uma alimentação de tensão constante levaria a uma fuga térmica e destruição. O V_Ftípico de 2,0V a 20mA fornece o ponto de operação para este projeto.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A intensidade luminosa é aproximadamente proporcional à corrente direta na faixa de operação normal. No entanto, a eficiência (lúmens por watt) frequentemente diminui a correntes muito elevadas devido ao aumento do calor e outros processos de recombinação não radiativos. Operar a ou abaixo dos 20mA DC recomendados garante eficiência e longevidade ótimas.

4.3 Dependência da Temperatura

O desempenho do LED é altamente dependente da temperatura. À medida que a temperatura da junção aumenta: A Tensão Direta (V_F) diminui ligeiramente. A Intensidade Luminosa diminui significativamente. Para LEDs AlInGaP, a saída de luz pode cair aproximadamente 0,5-1,0% por cada °C de aumento na temperatura da junção. O Comprimento de Onda Dominante pode deslocar-se ligeiramente (tipicamente para comprimentos de onda mais longos para AlInGaP). A gestão térmica eficaz na PCB, como o uso de vias térmicas ou uma área de cobre, é crítica para manter um desempenho ótico estável, especialmente em aplicações de alta potência ou alta temperatura ambiente.

4.4 Distribuição Espectral

O gráfico espetral referenciado mostraria um único pico relativamente estreito para cada cor, característico do material AlInGaP. A ausência de picos secundários ou de um espetro amplo confirma a pureza de cor do dispositivo, o que é desejável para aplicações que requerem cores saturadas.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento e Polaridade

O dispositivo está em conformidade com um contorno de encapsulamento padrão EIA. A característica mecânica principal é a sua altura de 0,55mm. A atribuição dos terminais está claramente definida: Os terminais 1 e 3 são para o LED verde, e os terminais 2 e 4 são para o LED laranja. Este design de quatro terminais permite o controlo independente das duas cores. A polaridade é indicada pela numeração dos terminais; tipicamente, o ânodo é ligado à alimentação positiva através do circuito de acionamento, e o cátodo é ligado ao terra ou ao sumidouro de corrente.

5.2 Design Recomendado da Pasta de Solda

A folha de dados fornece as dimensões sugeridas para as pastas de solda. Seguir estas recomendações é crucial para obter juntas de solda confiáveis durante o refluxo. O design da pasta afeta a forma do filete de solda, o que influencia a resistência mecânica e a condução térmica para longe do LED. Uma pasta bem projetada garante o autoalinhamento adequado durante o refluxo e evita o efeito \"tombstoning\" (onde uma extremidade do componente se levanta da pasta).

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo Infravermelho

O dispositivo é totalmente compatível com processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR) ou por convecção, que é o padrão para montagem SMT. A folha de dados fornece um perfil sugerido em conformidade com os padrões JEDEC para solda sem chumbo (Pb-free). Os parâmetros-chave incluem: Uma zona de pré-aquecimento (150-200°C) para aumentar lentamente a temperatura e ativar o fluxo. Uma temperatura de pico não superior a 260°C. Um tempo acima do líquido (tipicamente 217°C para solda SnAgCu) de no máximo 10 segundos. O tempo total desde a temperatura ambiente até ao pico e de volta deve ser controlado para minimizar o stresse térmico no encapsulamento de plástico e no chip semicondutor.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária para reparação ou prototipagem, deve-se ter extremo cuidado. A recomendação é usar um ferro de soldar a uma temperatura máxima de 300°C e limitar o tempo de contacto a 3 segundos por pasta. Calor excessivo ou contacto prolongado pode derreter a lente de plástico, danificar as ligações internas do fio dentro do encapsulamento ou descolar o material de fixação do chip.

6.3 Condições de Armazenamento e Manuseamento

Os LEDs são dispositivos sensíveis à humidade (MSD). O encapsulamento de plástico pode absorver humidade do ar, que pode transformar-se em vapor durante o processo de refluxo de alta temperatura, causando fissuras internas ou o efeito \"pipocas\". A folha de dados especifica: As embalagens seladas devem ser armazenadas a ≤30°C e ≤90% de HR e usadas dentro de um ano. Uma vez abertas, os LEDs devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de HR. Os componentes expostos ao ar ambiente por mais de uma semana devem ser pré-aquecidos a 60°C durante pelo menos 20 horas antes da soldagem para remover a humidade. O manuseamento adequado também inclui precauções contra descargas eletrostáticas (ESD). Embora não sejam tão sensíveis como alguns CIs, os LEDs podem ser danificados por ESD. Recomenda-se o uso de pulseiras aterradas, tapetes antiestáticos e equipamento devidamente aterrado.

6.4 Limpeza

A limpeza pós-soldagem, se necessária, deve ser realizada apenas com solventes especificados. A folha de dados recomenda álcool etílico ou isopropílico à temperatura normal por menos de um minuto. Produtos químicos agressivos ou não especificados podem atacar o material da lente de plástico, causando embaciamento, fissuras ou descoloração, o que degradaria severamente o desempenho ótico.

7. Embalagem e Informações de Encomenda

7.1 Especificações da Fita e Bobina

O dispositivo é fornecido em fita transportadora relevada com uma fita de cobertura protetora, enrolada em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. A quantidade padrão por bobina é de 4000 peças. É especificada uma quantidade mínima de encomenda de 500 peças para bobinas remanescentes. As dimensões da fita e o espaçamento dos compartimentos estão em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481, garantindo compatibilidade com alimentadores SMT padrão. O design da fita inclui características de orientação e furos de roda dentada para avanço mecânico preciso.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

A capacidade bicolor e o perfil fino tornam este LED adequado para numerosas aplicações: Indicadores de Estado: Um único componente pode mostrar dois estados (por exemplo, verde para \"ligado/pronto\", laranja para \"em espera/aviso\"). Retroiluminação para Teclados e Interruptores: O seu amplo ângulo de visão e brilho são ideais para iluminar símbolos em painéis de controlo. Eletrónicos de Consumo: Usado em smartphones, tablets, wearables e comandos remotos onde o espaço é limitado. Iluminação Interior Automóvel: Para indicadores no painel de instrumentos ou iluminação ambiente (sujeito a qualificação para graus automóveis específicos). Dispositivos Portáteis: Dispositivos alimentados a bateria beneficiam da sua baixa tensão direta, o que minimiza o consumo de energia.

8.2 Considerações de Projeto

Limitação de Corrente: Use sempre um driver de corrente constante ou uma resistência em série calculada com base na tensão de alimentação e no V_Fmáximo do LED. Gestão Térmica: Garanta que o layout da PCB fornece um caminho térmico adequado, especialmente se estiver a acionar perto da corrente máxima. Considere a resistência térmica desde a junção do LED até ao ambiente. Proteção ESD: Incorpore diodos de proteção ESD nas linhas de sinal que acionam o LED se estas estiverem expostas a interfaces do utilizador. Design Ótico: O amplo ângulo de visão pode exigir guias de luz ou difusores se for necessário um padrão de feixe específico. Para mistura de cores (se ambos os LEDs forem acionados simultaneamente), compreenda que a perceção da cor mista pelo olho humano (por exemplo, um tom amarelado de verde+laranja) é não linear.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias LED mais antigas, como GaP (Fosfeto de Gálio) padrão ou GaAsP (Fosfeto de Arsénio e Gálio), o chip AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando numa saída de luz mais brilhante para a mesma corrente de acionamento. Comparado com alguns LEDs brancos baseados em chips azuis com fósforo, estes LEDs monocromáticos oferecem pureza de cor superior e tipicamente maior eficácia dentro da sua banda de cor específica. O diferencial chave desta peça específica é a combinação de duas cores distintas e eficientes num encapsulamento ultrafino padrão da indústria que suporta montagem completa por refluxo. Esta integração reduz a contagem de peças, o tempo de montagem e o espaço na placa em comparação com o uso de dois LEDs discretos.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar os LEDs verde e laranja ao mesmo tempo?

R: Sim, eles são eletricamente independentes. No entanto, deve garantir que a dissipação total de potência (I_F* V_Fpara cada LED, mais quaisquer perdas do driver) não excede a capacidade térmica da PCB e os próprios limites do dispositivo. Acionar ambos a 20mA completos simultaneamente dissipa aproximadamente 80mW, o que está acima da classificação de 75mW por cor, mas pode ser aceitável se o ciclo de trabalho for baixo ou a gestão térmica for excelente. Consulte os cálculos térmicos para o seu layout específico.

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 no qual a distribuição de potência espetral é máxima. O Comprimento de Onda Dominante (λ_d) é o comprimento de onda único da luz monocromática que pareceria ter a mesma cor para um observador humano padrão. O λ_dé calculado a partir das coordenadas de cromaticidade CIE e é o parâmetro mais relevante para especificar a cor percebida.

P: Como interpreto os códigos de bin ao fazer uma encomenda?

R: Para garantir consistência, especifique o bin de intensidade luminosa desejado (por exemplo, \"P\") e, para o verde, o bin de comprimento de onda dominante (por exemplo, \"D\"). Isto diz ao fabricante para fornecer peças que se enquadrem nessas faixas de desempenho específicas. Não especificar bins pode resultar na receção de peças de qualquer bin de produção, levando a uma potencial variação no seu produto final.

P: É necessário um dissipador de calor?

R: Para operação na corrente contínua máxima (20mA) num ambiente interno típico (25°C), um dissipador de calor dedicado geralmente não é necessário se a PCB tiver uma área de cobre moderada ligada às pastas térmicas do LED. No entanto, para altas temperaturas ambientes, espaços fechados ou se for acionado com pulsos que excedam a classificação DC, é necessária uma análise térmica. A temperatura da junção deve ser mantida o mais baixa possível para a máxima saída de luz e vida útil.

11. Exemplos Práticos de Projeto e Utilização

Exemplo 1: Indicador de Estado Duplo:Num adaptador de parede, o LED pode ser ligado para mostrar verde quando um dispositivo está totalmente carregado e a consumir corrente mínima (controlado pelo CI de carregamento), e laranja quando o dispositivo está a carregar ativamente. Um microcontrolador simples ou circuito lógico pode alternar entre acionar os pares de terminais (1,3) e (2,4).

Exemplo 2: Retroiluminação com Animação:Num periférico de jogos, múltiplos LEDs LTST-C295KGKFKT podem ser dispostos numa matriz. Ao modular independentemente a largura de pulso (PWM) dos canais verde e laranja de cada LED, um microcontrolador pode criar efeitos de iluminação dinâmicos de mudança de cor e respiração, tudo dentro de uma restrição de perfil muito fino.

Exemplo 3: Indicador de Força do Sinal:Num módulo sem fios, o LED verde poderia indicar sinal forte (acionado a corrente total), o LED laranja poderia indicar sinal fraco (acionado a corrente total), e ambos os LEDs acionados simultaneamente a correntes reduzidas poderiam criar uma cor amarela intermédia para indicar um nível de sinal médio, fornecendo três estados distintos a partir de um único componente.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Os Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através de um processo chamado eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção PN do material semicondutor (neste caso, AlInGaP), os eletrões da região tipo N e as lacunas da região tipo P são injetados na região ativa. Quando estes portadores de carga (eletrões e lacunas) se recombinam, libertam energia. Num semicondutor de banda proibida direta como o AlInGaP, esta energia é libertada principalmente na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor, que é projetada durante o processo de crescimento do cristal. As cores verde e laranja neste dispositivo são alcançadas variando ligeiramente a composição dos átomos de Alumínio, Índio, Gálio e Fosfeto nos respetivos chips, o que altera a energia da banda proibida e, consequentemente, a cor da luz emitida.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência geral na tecnologia LED SMD continua em direção a uma maior eficiência (mais lúmens por watt), maior densidade de potência e maior miniaturização. Há também um forte impulso para melhorar a reprodução de cores e a consistência de cores para aplicações de iluminação. Para LEDs indicadores e de retroiluminação, a tendência inclui integrar mais funcionalidades no encapsulamento, como resistências limitadoras de corrente incorporadas, drivers de CI para endereçabilidade (como LEDs \"inteligentes\" estilo WS2812) e até múltiplas cores além do bicolor (por exemplo, RGB). A procura por ecrãs ultrafinos e flexíveis também está a impulsionar o desenvolvimento de perfis de encapsulamento ainda mais finos e LEDs em substratos flexíveis. O uso de materiais avançados como GaN-on-Si (Nitreto de Gálio em Silício) e a tecnologia micro-LED representam a vanguarda para futuros ecrãs de alta luminosidade e miniaturizados.