Folha de Dados do LED SMD Bicolor LTST-C195TBTGKT - Dimensões 1.6x0.8x0.55mm - Azul 3.8V / Verde 2.4V - 76mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-C195TBTGKT é um díodo emissor de luz (LED) bicolor para montagem em superfície (SMD), projetado para aplicações eletrónicas modernas com restrições de espaço. Integra dois chips semicondutores distintos num único encapsulamento ultracompacto: um chip de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) para emissão azul e um chip de InGaN para emissão verde. Esta configuração permite a geração de duas cores primárias a partir de um único componente, possibilitando indicação de estado, retroiluminação e iluminação decorativa numa área mínima.

As principais vantagens deste produto incluem o seu perfil excecionalmente fino de apenas 0.55mm, o que é crucial para aplicações como ecrãs ultrafinos, dispositivos móveis e tecnologia vestível. É fabricado como um produto ecológico, cumprindo as normas de conformidade ROHS (Restrição de Substâncias Perigosas), garantindo a ausência de substâncias como chumbo, mercúrio e cádmio. O dispositivo é embalado em fita de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, sendo totalmente compatível com equipamentos de montagem automática pick-and-place de alta velocidade utilizados na produção em massa. O seu design também é compatível com processos de soldadura por refluxo infravermelho (IR), o padrão para linhas de montagem de tecnologia de montagem em superfície (SMT).

1.1 Atribuição de Pinagem e Lente

O dispositivo apresenta uma lente transparente, que não difunde nem colore a luz, permitindo que a cor pura do chip (azul ou verde) seja emitida. A atribuição dos pinos é crucial para um design de circuito correto. Para o LTST-C195TBTGKT, o chip LED azul está ligado aos pinos 1 e 3, enquanto o chip LED verde está ligado aos pinos 2 e 4. Esta configuração independente de ânodo/cátodo permite que cada cor seja controlada separadamente pelo circuito de acionamento.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não é garantida a operação sob ou nestes limites. Para ambos os chips, azul e verde:

• Dissipação de Potência (Pd):76 mW. Esta é a perda de potência máxima permitida na forma de calor. Exceder este valor pode levar a sobreaquecimento e degradação acelerada.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA. Isto é permitido apenas em condições de pulso com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0.1ms. É utilizado para flashes breves e de alta intensidade.
• Corrente Direta Contínua (I_F):20 mA. Esta é a corrente direta contínua recomendada para operação normal, equilibrando brilho e longevidade.
• Gama de Temperatura de Operação (T_opr):-20°C a +80°C. O dispositivo é garantido para funcionar dentro desta gama de temperatura ambiente.
• Gama de Temperatura de Armazenamento (T_stg):-30°C a +100°C.
• Condição de Soldadura por Infravermelhos:Suporta uma temperatura de pico de 260°C durante 10 segundos, o que se alinha com os perfis típicos de refluxo sem chumbo (Pb-free).

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a uma temperatura ambiente (T_a) de 25°C e a uma corrente direta (I_F) de 20 mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (I_V):Uma medida da potência de luz percebida. Para Azul: Mínimo 28.0 mcd, Valor típico não especificado, Máximo 180 mcd. Para Verde: Mínimo 45.0 mcd, Valor típico não especificado, Máximo 280 mcd. O chip verde é inerentemente mais eficiente em termos de sensibilidade do olho humano.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus (típico para ambas as cores). Este ângulo de visão amplo indica um padrão de emissão tipo Lambertiano, adequado para aplicações que requerem iluminação de área ampla em vez de um feixe focado.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):O comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima. Azul: 468 nm (típico). Verde: 525 nm (típico).
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):O comprimento de onda único que define a cor percebida no diagrama de cromaticidade CIE. Azul: 470 nm (típico). Verde: 530 nm (típico). Este valor é mais relevante para a especificação de cor do que o comprimento de onda de pico.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):A largura de banda do espectro emitido a metade da sua intensidade máxima. Azul: 25 nm (típico). Verde: 17 nm (típico). Uma meia largura mais estreita indica uma cor espectralmente mais pura.
• Tensão Direta (V_F):A queda de tensão no LED quando opera à corrente especificada. Azul: Típico 3.30V, Máximo 3.80V. Verde: Típico 2.00V, Máximo 2.40V. Esta diferença deve-se às diferentes energias de bandgap dos materiais semicondutores. É crítica para o design do driver, especialmente ao alimentar ambas as cores a partir da mesma linha de tensão.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo 10 μA a uma Tensão Reversa (V_R) de 5V. Os LEDs não são projetados para operação em polarização reversa; este parâmetro é apenas para caracterização de fuga.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins de desempenho com base na intensidade luminosa. Isto permite aos designers selecionar um grau de brilho adequado para a sua aplicação.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

O código do bin é uma única letra que define uma gama mínima/máxima de intensidade. A tolerância dentro de cada bin é de +/-15%.

Para o Chip Azul (medido em mcd @ 20mA):

• Bin N: 28.0 – 45.0 mcd
• Bin P: 45.0 – 71.0 mcd
• Bin Q: 71.0 – 112.0 mcd
• Bin R: 112.0 – 180.0 mcd

Para o Chip Verde (medido em mcd @ 20mA):

• Bin P: 45.0 – 71.0 mcd
• Bin Q: 71.0 – 112.0 mcd
• Bin R: 112.0 – 180.0 mcd
• Bin S: 180.0 – 280.0 mcd

O bin específico para um determinado lote de produção seria indicado na embalagem ou na documentação do pedido.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados referencia curvas de desempenho típicas que são essenciais para compreender o comportamento do dispositivo em condições não padrão. Embora os gráficos específicos não sejam reproduzidos no texto, as suas implicações são padrão.

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Mostraria a relação exponencial entre a tensão direta e a corrente. A tensão de joelho está em torno dos valores típicos de V_F. Esta curva é vital para projetar circuitos limitadores de corrente.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Mostraria que a intensidade aumenta aproximadamente de forma linear com a corrente até um certo ponto, após o qual a eficiência diminui devido ao aquecimento e outros efeitos. Operar aos recomendados 20mA garante eficiência e tempo de vida ótimos.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Demonstraria o quenching térmico, onde a saída de luz diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Esta é uma consideração crítica para aplicações de alta potência ou alta temperatura ambiente.
• Distribuição Espectral:Plotaria a intensidade relativa em função do comprimento de onda, mostrando os comprimentos de onda de pico e dominante e a meia largura espectral.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo está em conformidade com um contorno de encapsulamento padrão EIA. As dimensões-chave (todas em mm, tolerância ±0.10mm salvo indicação) incluem o comprimento total (1.6mm), largura (0.8mm) e a altura crítica de 0.55mm. Desenhos dimensionais detalhados mostrariam as localizações dos pads, a forma da lente e a orientação da marcação.

5.2 Layout Sugerido para Pads de Soldadura

É fornecido um padrão de land (footprint) recomendado para a PCB, para garantir a formação de uma junta de soldadura fiável durante o refluxo. Seguir este padrão evita o tombamento (componente a ficar de pé) e garante o alinhamento correto e o alívio térmico.

5.3 Embalagem em Fita e Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada com uma fita de cobertura protetora, enrolada em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Este é o padrão para montagem automática.

• Passo dos bolsos: 8mm.
• Quantidade por bobina: 4000 unidades.
• Quantidade mínima de encomenda para remanescentes: 500 unidades.
• A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura por Refluxo IR

É fornecido um perfil de temperatura sugerido para o processo de soldadura sem chumbo (Pb-free). Os parâmetros-chave incluem:

• Pré-aquecimento:150-200°C.
• Tempo de Pré-aquecimento:Máximo 120 segundos para permitir aquecimento uniforme e ativação do fluxo.
• Temperatura de Pico:Máximo 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus:10 segundos no máximo (e no máximo dois ciclos de refluxo).

O perfil baseia-se em normas JEDEC, garantindo a fiabilidade do componente. O perfil exato deve ser caracterizado para o design específico da PCB, a pasta de soldar e o forno utilizados.

6.2 Soldadura Manual

Se for necessária reparação manual:

• Temperatura do Ferro de Soldar:Máximo 300°C.
• Tempo de Soldadura:Máximo 3 segundos por junta.
• Limite:Apenas uma vez para soldadura manual para evitar danos térmicos.

6.3 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldadura, devem ser utilizados apenas solventes especificados para evitar danificar o encapsulamento plástico. Os agentes recomendados são álcool etílico ou álcool isopropílico (IPA). O LED deve ser imerso à temperatura ambiente por menos de um minuto.

6.4 Precauções contra Descarga Eletrostática (ESD)

Os LEDs são sensíveis à eletricidade estática e a surtos de tensão. As precauções de manuseamento são obrigatórias:

• Utilize uma pulseira de aterramento ou luvas antiestáticas.
• Certifique-se de que todo o equipamento, estações de trabalho e ferramentas estão devidamente aterrados.

7. Armazenamento e Manuseamento

• Embalagem Selada (Saco de Barreira à Humidade):Armazenar a ≤30°C e ≤90% de Humidade Relativa (HR). A vida útil é de um ano quando armazenado no saco original com dessecante.
• Embalagem Aberta:O ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C / 60% HR. Os componentes removidos do saco selado devem ser soldados por refluxo dentro de uma semana.
• Armazenamento Prolongado (Fora do Saco):Armazenar num recipiente selado com dessecante ou num dessecador de azoto.
• Baking (Secagem):Se os componentes foram expostos a condições ambientais por mais de uma semana, devem ser submetidos a baking a aproximadamente 60°C durante pelo menos 20 horas antes da soldadura, para remover a humidade absorvida e prevenir o \"popcorning\" durante o refluxo.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Indicadores de Estado:A capacidade bicolor permite múltiplos estados (ex.: azul para \"ligado/ativo\", verde para \"standby/concluído\", ambos ligados para um terceiro estado).
• Retroiluminação para Teclados e Ícones:Em telemóveis, comandos à distância e eletrónica de consumo, onde o espaço é extremamente limitado.
• Iluminação Decorativa:Em dispositivos vestíveis, onde o perfil fino é essencial.
• Indicadores de Painel:Em equipamentos de controlo industrial, hardware de rede e interiores automóveis.

8.2 Considerações de Design

• Acionamento de Corrente:Utilize sempre um resistor limitador de corrente em série ou um driver de corrente constante. Calcule o valor do resistor separadamente para cada cor devido às suas diferentes tensões diretas (ex.: R_limit= (V_supply- V_F) / I_F).
• Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, garanta uma área de cobre na PCB ou vias térmicas adequadas se operar a altas temperaturas ambiente ou à corrente máxima, para manter a temperatura da junção dentro dos limites.
• Layout da PCB:Siga as dimensões sugeridas para os pads de soldadura para garantir estabilidade mecânica e formação correta do filete de solda.
• Proteção contra Tensão Reversa:Como o dispositivo não foi projetado para polarização reversa, garanta que o design do circuito evita a aplicação de tensão reversa, que poderia exceder a condição de teste de 5V e causar falha imediata.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Os principais fatores diferenciadores do LTST-C195TBTGKT em comparação com LEDs bicolor genéricos ou mais espessos são:

• Perfil Ultra-Fino (0.55mm):Permite o design em dispositivos finos de próxima geração onde o espaço vertical é precioso.
• Chips Duplos de InGaN:Fornece azul e verde a partir de materiais semicondutores modernos e eficientes, oferecendo bom brilho e pureza de cor.
• Compatibilidade Total com SMT:Projetado para compatibilidade com colocação automática e perfis de refluxo sem chumbo padrão, reduzindo o custo e a complexidade da montagem.
• Binning Padronizado:Fornece desempenho luminoso previsível, ajudando no design para uma saída visual consistente ao longo das séries de produção.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P1: Posso acionar os LEDs azul e verde simultaneamente a partir da mesma fonte de alimentação?

R: Sim, mas devem ser acionados independentemente com caminhos limitadores de corrente separados (ex.: dois resistores) porque as suas tensões diretas diferem significativamente (3.3V vs. 2.0V). Ligá-los em paralelo diretamente faria com que a maior parte da corrente fluísse através do LED verde devido ao seu V_F.

P2: 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 de maior emissão espectral. O comprimento de onda dominante (λ_d) é um valor calculado a partir do gráfico de cores CIE que representa a cor percebida. O λ_dé mais relevante para a especificação de cor no design.

P3: Por que a condição de armazenamento para embalagens abertas é mais rigorosa do que para as seladas?

R: O encapsulamento plástico do LED pode absorver humidade do ar. Durante o processo de soldadura por refluxo a alta temperatura, esta humidade retida pode vaporizar-se rapidamente, criando pressão interna e potencialmente rachando o encapsulamento (\"popcorning\" ou \"delaminação\"). O saco selado com dessecante previne a absorção de humidade.

P4: Posso usar este LED para iluminação exterior automóvel?

R: A folha de dados especifica que o LED é para \"equipamento eletrónico comum\". Aplicações que requerem fiabilidade excecional, como iluminação exterior automóvel (sujeita a temperaturas extremas, vibração e humidade), requerem consulta ao fabricante para produtos qualificados projetados e testados de acordo com normas automóveis (ex.: AEC-Q102).

11. Caso Prático de Design e Utilização

Caso: Projetar um Indicador de Duplo Estado para uma Coluna Bluetooth Portátil

A coluna requer um único indicador minúsculo para mostrar a alimentação (azul) e o estado de emparelhamento Bluetooth (verde a piscar quando a procurar, verde fixo quando ligado). O LTST-C195TBTGKT é ideal devido à sua altura de 0.55mm, que cabe atrás de um difusor de plástico fino. O microcontrolador (MCU) tem dois pinos GPIO configurados como saídas de dreno aberto. Cada pino está ligado ao ânodo de uma cor do LED através de um resistor limitador de corrente. Os cátodos estão ligados ao terra. Os valores dos resistores são calculados com base na alimentação de 3.3V da MCU: R_Azul= (3.3V - 3.3V) / 0.02A ≈ 0Ω (use um resistor pequeno como 10Ω por segurança). R_Verde= (3.3V - 2.0V) / 0.02A = 65Ω (use um resistor padrão de 68Ω). O firmware da MCU controla os pinos para criar as sequências de iluminação necessárias.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Os Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através de eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada à junção p-n, os eletrões do material tipo n recombinam-se com as lacunas do material tipo p. Este evento de recombinação liberta energia. Em semicondutores de bandgap indireto, esta energia é libertada principalmente na forma de calor. Em semicondutores de bandgap direto como o InGaN (utilizado neste dispositivo), a energia é libertada como fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia do bandgap (E_g) do material semicondutor, de acordo com a equação λ = hc/E_g, onde h é a constante de Planck e c é a velocidade da luz. O sistema de material InGaN permite a engenharia do bandgap para produzir luz ao longo do espectro azul, verde e ultravioleta. A lente de epóxi transparente encapsula o chip, fornecendo proteção mecânica e moldando o padrão de saída de luz.

13. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs como o LTST-C195TBTGKT segue várias tendências-chave da indústria:

• Miniaturização:Impulso contínuo para tamanhos de encapsulamento mais pequenos (ex.: 01005, micro-LEDs) para permitir eletrónica de maior densidade e novos fatores de forma como ecrãs flexíveis e enroláveis.
• Aumento da Eficiência:Melhorias contínuas na eficiência quântica interna (IQE) e técnicas de extração de luz para fornecer maior intensidade luminosa (mcd) à mesma ou menor corrente de acionamento, melhorando a vida útil da bateria em dispositivos portáteis.
• Embalagem Avançada:Desenvolvimento de package-on-package (PoP) e chip-scale packaging (CSP) para LEDs para reduzir ainda mais a espessura e melhorar o desempenho térmico.
• Mistura de Cores e Iluminação Inteligente:Integração de múltiplos chips de cor (RGB, RGBW) ou LEDs brancos convertidos por fósforo com ICs de controlo integrados em pacotes únicos, permitindo luz branca ajustável e efeitos de cor dinâmicos para interfaces homem-máquina avançadas e iluminação ambiental.
• Fiabilidade e Padronização:Padrões de teste melhorados (como JEDEC) para sensibilidade à humidade, ciclagem térmica e ESD para garantir fiabilidade em aplicações exigentes, incluindo ambientes automóveis e industriais.