Folha de Dados Técnica do LED SMD Bicolor LTST-C195KFKGKT - Laranja e Verde - 20mA

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para um componente LED bicolor de montagem em superfície. O dispositivo integra dois chips emissores de luz distintos dentro de uma única embalagem padrão da indústria, permitindo a geração de luz laranja e verde. Foi projetado para compatibilidade com processos de montagem automatizados e técnicas modernas de soldagem, tornando-o adequado para aplicações de fabricação em grande volume em eletrônicos de consumo, indicadores e retroiluminação.

1.1 Características Principais e Posicionamento do Produto

As características principais deste componente incluem conformidade com regulamentações ambientais, utilização da tecnologia de semicondutor AlInGaP de alto brilho para saída de luz eficiente e embalagem otimizada para posicionamento automatizado em fita e bobina. Seu design é compatível com processos de soldagem por reflow infravermelho (IR) e por fase de vapor, que são padrão em linhas de montagem de tecnologia de montagem em superfície (SMT). A capacidade bicolor em um único encapsulamento economiza espaço na placa e simplifica o projeto em comparação com o uso de dois LEDs monocromáticos separados.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

As seções a seguir fornecem uma análise detalhada das características elétricas, ópticas e térmicas do dispositivo, conforme definido na folha de especificações.

2.1 Classificações Máximas Absolutas

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

• Dissipação de Potência (Pd):75 mW por chip (Laranja e Verde). Esta é a quantidade máxima de potência que o LED pode dissipar como calor a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder este valor corre o risco de fuga térmica e falha.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):80 mA. Esta é a corrente direta instantânea máxima permitida, tipicamente especificada sob condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso de 0,1ms) para evitar um aumento excessivo da temperatura de junção.
• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA DC. Esta é a corrente máxima recomendada para operação contínua em condições normais.
• Derating de Corrente:0,4 mA/°C linear a partir de 25°C. À medida que a temperatura ambiente sobe acima de 25°C, a corrente direta contínua máxima permitida deve ser reduzida por este fator para manter a temperatura de junção dentro de limites seguros.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. A aplicação de uma tensão de polarização reversa maior que esta pode causar ruptura e danificar a junção do LED.
• Temperatura de Operação e Armazenamento:-30°C a +85°C e -40°C a +85°C, respectivamente. Estas definem os limites ambientais para operação confiável e armazenamento não operacional.
• Limites de Temperatura de Soldagem:O dispositivo pode suportar soldagem por onda ou IR a 260°C por 5 segundos e soldagem por fase de vapor a 215°C por 3 minutos. Estes parâmetros são críticos para definir o perfil de reflow durante a montagem da PCB.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros são medidos em uma condição de teste padrão de Ta=25°C e I_F=20mA, salvo indicação em contrário. Eles definem o desempenho típico do dispositivo.

• Intensidade Luminosa (I_V):
  • Chip Laranja:Mínimo 45,0 mcd, Valor típico não especificado, Máximo 280,0 mcd.
  • Chip Verde:Mínimo 18,0 mcd, Valor típico não especificado, Máximo 71,0 mcd.

  A ampla faixa entre Mín e Máx indica que o dispositivo está disponível em diferentes bins de intensidade (ver Seção 3). O chip laranja é significativamente mais brilhante que o chip verde na mesma corrente de acionamento.

• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus (típico) para ambas as cores. Este amplo ângulo de visão indica um tipo de lente difusa, adequado para aplicações que requerem iluminação ampla em vez de um feixe focalizado.
• Comprimento de Onda:
  • Laranja:Comprimento de Onda de Pico (λ_P) ~611 nm, Comprimento de Onda Dominante (λ_d) ~605 nm.
  • Verde:Comprimento de Onda de Pico (λ_P) ~574 nm, Comprimento de Onda Dominante (λ_d) ~571 nm.

  O comprimento de onda dominante é a cor percebida pelo olho humano, derivada do diagrama de cromaticidade CIE.

• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):~17 nm para Laranja, ~15 nm para Verde. Isto indica a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida.
• Tensão Direta (V_F):Típico 2,0V, Máximo 2,4V a 20mA para ambas as cores. Esta baixa tensão direta é característica da tecnologia AlInGaP e é importante para calcular os valores do resistor em série e o consumo de energia.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo 10 µA em V_R=5V. Esta é a corrente de fuga quando o LED está polarizado reversamente.
• Capacitância (C):Típico 40 pF a 0V, 1MHz. Este parâmetro pode ser relevante em aplicações de comutação de alta frequência.

3. Explicação do Sistema de Binning

A intensidade luminosa dos LEDs é classificada em bins para garantir consistência dentro de um lote de produção. O código do bin define uma faixa de intensidade específica.

3.1 Bins de Intensidade do LED Laranja

Intensidade medida em I_F=20mA. Tolerância em cada bin é de +/-15%.

• 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

3.2 Bins de Intensidade do LED Verde

Intensidade medida em I_F=20mA. Tolerância em cada bin é de +/-15%.

• Bin M:18,0 - 28,0 mcd
• Bin N:28,0 - 45,0 mcd
• Bin P:45,0 - 71,0 mcd

Os projetistas devem especificar o código de bin necessário ao fazer o pedido para garantir o nível de brilho desejado em sua aplicação.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados referencia curvas características típicas que são essenciais para entender o comportamento do dispositivo sob condições variáveis. Embora os gráficos específicos não sejam reproduzidos aqui, suas implicações são analisadas.

4.1 Curva Corrente vs. Tensão (I-V)

A curva I-V para um LED é exponencial. O V_Ftípico de 2,0V a 20mA fornece um ponto de operação chave. A curva mostra que um pequeno aumento na tensão além do ponto de joelho resulta em um grande aumento, potencialmente danoso, na corrente. Isto ressalta a necessidade de métodos de limitação de corrente (por exemplo, um resistor em série ou driver de corrente constante).

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Esta curva é geralmente linear em uma faixa. A intensidade luminosa é aproximadamente proporcional à corrente direta. Acionar o LED na corrente contínua máxima (30mA) produziria um brilho maior do que a condição de teste padrão de 20mA, mas considerações de gerenciamento térmico e vida útil devem ser avaliadas.

4.3 Dependência da Temperatura

O desempenho do LED é sensível à temperatura. A tensão direta (V_F) tipicamente diminui com o aumento da temperatura de junção. Mais criticamente, a intensidade luminosa se degrada à medida que a temperatura sobe. A especificação de derating de corrente (0,4 mA/°C) é uma restrição de projeto direta para gerenciar este efeito térmico e manter a confiabilidade.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O dispositivo está em conformidade com uma pegada padrão de embalagem de montagem em superfície da EIA.

5.1 Atribuição dos Terminais

O LED bicolor possui quatro terminais (1, 2, 3, 4). De acordo com a folha de dados:

• Os terminais 1 e 3 são atribuídos ao chip do LED Laranja.
• Os terminais 2 e 4 são atribuídos ao chip do LED Verde.

Esta configuração tipicamente implica um arranjo interno de cátodo comum ou ânodo comum, o que deve ser verificado no desenho de contorno da embalagem para a conexão correta do circuito.

5.2 Dimensões da Embalagem e Fita & Bobina

O dispositivo é fornecido em fita de 8mm em bobinas de diâmetro de 7 polegadas, compatível com máquinas de pick-and-place automatizadas. As especificações de fita e bobina seguem os padrões ANSI/EIA 481-1-A-1994. Os detalhes principais de embalagem incluem:

• 4000 peças por bobina de 7 polegadas.
• Quantidade mínima de embalagem para peças restantes é de 500 unidades.
• Um máximo de dois componentes faltantes consecutivos ("lâmpadas") é permitido na fita.

As dimensões sugeridas para as pastilhas de solda são fornecidas para garantir uma junta de solda confiável e um alinhamento adequado durante o reflow.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfis de Reflow Recomendados

Dois perfis de soldagem são sugeridos:

1. Perfil de Reflow IR Padrão:Para processos convencionais de solda com estanho-chumbo.
2. Perfil de Reflow IR Sem Chumbo (Pb-Free):Deve ser usado com pasta de solda Sn-Ag-Cu (SAC). Este perfil tipicamente tem uma temperatura de pico mais alta (por exemplo, 260°C), mas um tempo cuidadosamente controlado acima do líquido para evitar danos térmicos à lente de plástico e à estrutura interna do LED.

A condição máxima absoluta é 260°C por 5 segundos para soldagem IR/onda e 215°C por 3 minutos para fase de vapor.

6.2 Precauções de Armazenamento e Manuseio

• Armazenamento:Recomenda-se não exceder 30°C e 70% de umidade relativa. LEDs removidos de sua bolsa original de barreira de umidade devem ser soldados por reflow dentro de uma semana. Para armazenamento mais longo, devem ser mantidos em um ambiente seco e selado (por exemplo, com dessecante ou em nitrogênio) e pré-aquecidos a aproximadamente 60°C por 24 horas antes do uso para remover a umidade absorvida e evitar o "efeito pipoca" durante o reflow.
• Limpeza:Apenas agentes de limpeza especificados devem ser usados. Recomenda-se álcool isopropílico ou etílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. Produtos químicos não especificados podem danificar a embalagem ou a lente do LED.
• Proteção contra ESD:LEDs são sensíveis à descarga eletrostática. Controles adequados de ESD devem estar em vigor durante o manuseio: use pulseiras aterradas, tapetes antiestáticos, ionizadores para neutralizar a estática na lente e certifique-se de que todo o equipamento esteja devidamente aterrado.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED bicolor é adequado para uma variedade de aplicações de indicador e exibição de status, incluindo, mas não se limitando a:

• Indicadores de energia/status em eletrônicos de consumo (por exemplo, roteadores, carregadores, eletrodomésticos).
• Luzes de status bicolor (por exemplo, verde para "ligado/ok", laranja para "standby/aviso").
• Retroiluminação para pequenos ícones ou botões.
• Luzes indicadoras internas automotivas (sujeito à qualificação apropriada).
• Painéis de status de equipamentos industriais.

7.2 Considerações de Projeto de Circuito

Método de Acionamento:LEDs são dispositivos acionados por corrente. Para garantir brilho uniforme, especialmente quando vários LEDs são conectados em paralelo, um resistor limitador de corrente deve ser colocado em série comcadaLED (Modelo de Circuito A). Confiar nas características I-V naturais para equilibrar a corrente em uma configuração paralela sem resistores individuais (Modelo de Circuito B) não é recomendado, pois pequenas variações no V_Fentre LEDs podem levar a diferenças significativas na corrente e, portanto, no brilho.

O valor do resistor em série (R_s) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R_s= (V_fonte- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo da folha de dados (2,4V) para garantir corrente suficiente em todas as condições.

7.3 Gerenciamento Térmico

Embora a dissipação de potência seja baixa (75mW por chip), um layout adequado da PCB pode auxiliar no desempenho térmico. Garanta área de cobre adequada conectada às pastilhas térmicas do LED (se houver) ou ao redor das pastilhas de solda para atuar como dissipador de calor, especialmente ao operar próximo às classificações máximas ou em altas temperaturas ambientes.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Os principais fatores de diferenciação deste componente são suacapacidade bicolor em um único encapsulamento SMDe o uso datecnologia AlInGaPpara o emissor laranja.

• vs. LEDs Monocromáticos:Economiza espaço na PCB, reduz a contagem de peças e simplifica a montagem em comparação com a montagem de dois LEDs separados.
• AlInGaP vs. Outras Tecnologias:AlInGaP (Fosfeto de Alumínio Índio Gálio) é conhecido por alta eficiência e estabilidade nas regiões de comprimento de onda vermelho, laranja e amarelo, frequentemente oferecendo maior brilho e melhor desempenho térmico do que tecnologias mais antigas como GaAsP.
• Amplo Ângulo de Visão (130°):Oferece um padrão de luz difuso ideal para indicação de área ampla, em oposição aos LEDs de ângulo estreito usados para iluminação focalizada.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

9.1 Posso acionar este LED diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 5V ou 3.3V?

Não, não diretamente.Um LED requer controle de corrente. Conectá-lo diretamente a uma fonte de tensão como um pino de MCU (que normalmente é limitado em corrente, mas não projetado para acionar LEDs) pode danificar tanto o LED quanto a saída do microcontrolador. Sempre use um resistor limitador de corrente em série ou um circuito driver de LED dedicado.

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

Comprimento de Onda de Pico (λ_P)é o comprimento de onda no qual a distribuição de potência espectral é máxima.Comprimento de Onda Dominante (λ_d)é o comprimento de onda único da luz monocromática que corresponderia à cor percebida do LED, calculado a partir das coordenadas de cromaticidade CIE. λ_dé mais relevante para especificação de cor em aplicações centradas no ser humano.

9.3 Por que a derating de corrente é necessária?

À medida que a temperatura ambiente aumenta, a temperatura de junção do LED sobe para uma determinada corrente de operação. Temperaturas de junção mais altas aceleram os mecanismos de degradação, reduzindo a vida útil do LED e potencialmente causando falha catastrófica. A derating da corrente reduz a dissipação de potência e, consequentemente, a temperatura de junção, garantindo confiabilidade a longo prazo.

10. Estudo de Caso de Projeto Prático

Cenário:Projetando um indicador de status bicolor para um dispositivo alimentado por uma linha de 5V. O indicador deve mostrar Verde para "Operação Normal" e Laranja para "Carregando/Aviso".

Etapas do Projeto:

1. Topologia do Circuito:Use dois pinos GPIO do microcontrolador. Cada pino aciona uma cor do LED através de um resistor limitador de corrente separado. Configure a conexão interna (ânodo/cátodo comum) corretamente com base no desenho da embalagem.
2. Cálculo do Resistor (para acionamento de 20mA):
   • Assuma V_F(máx) = 2,4V, V_fonte= 5V, I_F= 20mA.
   • R = (5V - 2,4V) / 0,020A = 130 Ohms.
   • Selecione o valor padrão mais próximo (por exemplo, 130Ω ou 120Ω). Um resistor de 120Ω produziria uma corrente ligeiramente maior (~21,7mA), o que é aceitável, pois está abaixo do máximo de 30mA.
3. Layout da PCB:Posicione o LED e seus resistores em série próximos uns dos outros. Forneça uma quantidade moderada de preenchimento de cobre ao redor das pastilhas do LED para dissipação de calor. Siga o layout sugerido para as pastilhas de solda da folha de dados.
4. Software:Implemente lógica para ligar o GPIO Verde para o estado normal e o GPIO Laranja para o estado de aviso. Certifique-se de que não estejam ambos ligados simultaneamente, a menos que uma cor mista seja desejada, considerando os limites de corrente de acionamento para o encapsulamento.

11. 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 e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. A energia liberada durante esta recombinação é emitida como fótons (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor usado na região ativa. Neste dispositivo, a luz laranja é produzida por um chip AlInGaP, e a luz verde é produzida por outro chip (provavelmente baseado na tecnologia InGaN, embora não explicitamente declarado aqui para o verde). Os dois chips são alojados juntos em um único encapsulamento de epóxi com uma lente difusa que molda a saída de luz em um amplo ângulo de visão.

12. Tendências Tecnológicas

O campo da tecnologia LED continua a evoluir com várias tendências claras relevantes para componentes como este:

• Maior Eficiência:Melhorias contínuas em ciência dos materiais e design de chips levam a maior eficácia luminosa (mais saída de luz por watt de entrada elétrica), permitindo indicadores mais brilhantes ou menor consumo de energia.
• Miniaturização:A busca por dispositivos eletrônicos menores impulsiona LEDs em pegadas de embalagem cada vez menores, mantendo ou melhorando o desempenho óptico.
• Confiabilidade e Vida Útil Aprimoradas:Melhorias em materiais de embalagem, métodos de fixação do chip e tecnologia de fósforo (para LEDs brancos) continuam a estender a vida útil operacional e a estabilidade sob condições adversas.
• Integração:Além de multicolor, há uma tendência para integrar eletrônica de controle (como drivers de corrente constante ou controladores PWM) diretamente com o chip LED ou dentro da embalagem, criando módulos "LED inteligente" que simplificam o projeto do sistema.
• Conformidade Ambiental:A mudança para soldagem sem chumbo (Pb-free) e materiais sem halogênio agora é padrão, conforme refletido nos perfis de soldagem separados fornecidos nesta folha de dados.