Ficha Técnica do LED SMD Bicolor LTST-C195TBKSKT - Pacote Ultra-Fino de 0,55mm - Azul 3,8V / Amarelo 2,4V - Potência 76mW/62,5mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um LED de montagem em superfície (SMD) bicolor. O componente integra dois chips semicondutores distintos num único encapsulamento excecionalmente fino, permitindo designs compactos onde o espaço é um fator crítico. A aplicação principal é como indicador ou luz de estado em equipamentos eletrónicos, oferecendo duas cores distintas a partir da mesma pegada no circuito.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

A característica definidora do dispositivo é o seu perfil ultra-fino de 0,55mm, uma vantagem crucial para a eletrónica de consumo moderna e esbelta, dispositivos portáteis e PCBs densamente povoadas. Utiliza materiais semicondutores avançados: um chip de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) para emissão azul e um chip de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para emissão amarela. Estes materiais são conhecidos pela sua alta eficiência e brilho. O LED está em total conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas). É fornecido em fita de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, sendo totalmente compatível com equipamentos de montagem automática pick-and-place de alta velocidade usados na produção em volume. O dispositivo também foi concebido para suportar os processos padrão de soldagem por refluxo por infravermelhos (IR) usados na montagem com solda sem chumbo (Pb-free).

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

As secções seguintes fornecem uma descrição detalhada dos limites operacionais e características de desempenho do dispositivo em condições de teste padrão (Ta=25°C).

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação nestes ou próximos destes limites não é garantida.

• Dissipação de Potência (Pd):A potência máxima que o LED pode dissipar na forma de calor. O chip Azul está classificado para 76 mW, enquanto o chip Amarelo está classificado para 62,5 mW. Exceder este valor pode levar a sobreaquecimento e degradação acelerada.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):A corrente máxima em pulso (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms). O chip Azul suporta pulsos de 100 mA, e o chip Amarelo de 60 mA. Este parâmetro é importante para aplicações de flash breve e de alta intensidade.
• Corrente Direta Contínua (I_F):A corrente direta contínua máxima para operação fiável a longo prazo. É de 20 mA para o chip Azul e 25 mA para o chip Amarelo. Esta é a corrente de acionamento padrão para a maioria das especificações de brilho.
• Intervalos de Temperatura:O dispositivo está classificado para operar entre -20°C e +80°C e pode ser armazenado entre -30°C e +100°C.
• Condição de Soldagem:O componente pode suportar soldagem por refluxo IR com uma temperatura de pico de 260°C por um máximo de 10 segundos, o que se alinha com os perfis de processo sem chumbo comuns.

2.2 Características Elétricas e Óticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos na corrente direta contínua recomendada de 20 mA.

• Intensidade Luminosa (I_V):Uma medida do brilho percebido. Para o chip Azul, a intensidade típica varia de um mínimo de 28,0 mcd a um máximo de 180,0 mcd. Para o chip Amarelo, o intervalo é de 45,0 mcd a 280,0 mcd. O valor real é classificado em bins (ver Secção 3).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):O intervalo angular no qual a intensidade luminosa é pelo menos metade da intensidade a 0° (no eixo). Ambas as cores têm um ângulo de visão típico amplo de 130 graus, proporcionando boa visibilidade a partir de ângulos laterais.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_P):O comprimento de onda no qual a potência ótica de saída é máxima. Os valores típicos são 468 nm (Azul) e 591 nm (Amarelo).
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):O comprimento de onda único que melhor descreve a cor percebida da luz. Os valores típicos são 470 nm (Azul) e 589 nm (Amarelo). Este é derivado do diagrama de cromaticidade CIE.
• Largura Espectral (Δλ):A largura do espectro emitido a metade da sua potência máxima. Ambos os chips têm uma largura espectral típica de 25 nm, indicando uma emissão de cor relativamente pura.
• Tensão Direta (V_F):A queda de tensão no LED quando acionado a 20 mA. O chip Azul tem uma V_Ftípica de 3,30V (máx. 3,80V), e o chip Amarelo tem uma V_Ftípica de 2,00V (máx. 2,40V). Isto é crucial para o design do circuito de acionamento e seleção da fonte de alimentação.
• Corrente Inversa (I_R):A corrente de fuga máxima quando é aplicada uma polarização inversa de 5V. É de 10 μA para ambos os chips.Nota Crítica:O dispositivo não foi concebido para operação inversa; aplicar tensão inversa além da condição de teste pode causar falha imediata.

2.3 Considerações Térmicas

Embora não detalhada explicitamente em resistência térmica (θ_JA), as classificações de dissipação de potência e o intervalo de temperatura de operação são as principais restrições térmicas. Um layout eficaz do PCB com área de cobre adequada para dissipação de calor é essencial para manter a temperatura de junção dentro de limites seguros, especialmente quando acionado na ou perto da corrente contínua máxima. Exceder a temperatura máxima de junção reduzirá drasticamente a vida útil do LED.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para contabilizar as variações naturais na fabricação de semicondutores, os LEDs são classificados em bins de desempenho. Isto garante consistência dentro de um lote de produção.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

A saída luminosa é categorizada em bins definidos por valores mínimos e máximos. Cada bin tem uma tolerância de ±15%.

Bins do Chip Azul:

N: 28,0 - 45,0 mcd

P: 45,0 - 71,0 mcd

Q: 71,0 - 112,0 mcd

R: 112,0 - 180,0 mcd

Bins do Chip Amarelo:

P: 45,0 - 71,0 mcd

Q: 71,0 - 112,0 mcd

R: 112,0 - 180,0 mcd

S: 180,0 - 280,0 mcd

Os designers devem especificar os códigos de bin necessários ao encomendar para garantir o nível de brilho exigido pela sua aplicação. Usar um bin inferior (ex.: N para azul) pode resultar num display menos brilhante.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas características 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 descritas abaixo.

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

Esta curva mostra a relação não linear entre corrente e tensão. Para ambos os chips de LED, a tensão aumenta logaritmicamente com a corrente. Os valores típicos de V_Ffornecidos são específicos para 20 mA. Acionar a uma corrente mais baixa resultará numa V_Fmais baixa, e acionar a uma corrente mais alta aumentará a V_Fe a dissipação de potência. É altamente recomendado um driver de corrente constante em vez de um driver de tensão constante para garantir brilho estável e prevenir fuga térmica.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Este gráfico ilustra como a saída de luz aumenta com a corrente direta. Geralmente é quase linear dentro do intervalo operacional, mas saturará a correntes muito altas devido à queda de eficiência e efeitos térmicos. A corrente de acionamento de 20 mA é escolhida como um ponto padrão que equilibra brilho, eficiência e fiabilidade.

4.3 Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente

A saída de luz do LED diminui à medida que a temperatura de junção aumenta. Esta curva é crítica para aplicações que operam em ambientes de alta temperatura. O fator de derating (percentagem de diminuição da saída por grau Celsius) pode ser estimado a partir deste gráfico. Dissipação de calor adequada é necessária para minimizar a perda de brilho com a temperatura.

4.4 Distribuição Espectral

Estas curvas traçam a intensidade relativa em função do comprimento de onda, mostrando o comprimento de onda de pico (λ_P) e a largura espectral (Δλ). A largura espectral estreita de 25 nm para ambas as cores confirma uma boa pureza de cor, o que é desejável para aplicações de indicador onde a distinção de cor é importante.

5. Informação Mecânica e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Pacote e Atribuição de Pinos

O dispositivo está em conformidade com um contorno de pacote padrão EIA. A característica mecânica principal é a altura total de 0,55mm. A atribuição de pinos para o chip bicolor é a seguinte: Pinos 1 e 3 são para o chip Azul (InGaN), e Pinos 2 e 4 são para o chip Amarelo (AlInGaP). Este design de quatro terminais fornece ligações elétricas separadas para cada cor, permitindo que sejam controladas independentemente.

5.2 Layout Recomendado das Pastilhas de Solda

É fornecido um padrão de land (pegada) sugerido para o design do PCB. Seguir este padrão é crucial para obter juntas de solda fiáveis durante o refluxo, garantir o alinhamento correto e facilitar a transferência de calor para longe do LED. As dimensões das pastilhas são concebidas para prevenir tombamento (o componente levantar-se numa extremidade) durante o refluxo da solda.

5.3 Identificação de Polaridade

Embora não mostrado explicitamente no texto, os LEDs SMD têm tipicamente uma marcação no encapsulamento (como um ponto, um entalhe ou uma borda chanfrada) para indicar o cátodo (-) ou um pino específico. A tabela de atribuição de pinos da ficha técnica deve ser cruzada com o diagrama de marcação do pacote (implícito por "Dimensões do Pacote") para a orientação correta durante a montagem e design.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo IR

É incluído um perfil de temperatura sugerido para soldagem por refluxo sem chumbo. Os parâmetros-chave incluem:

- Pré-aquecimento:Rampa do ambiente para 150-200°C.

- Tempo de Soak/Pré-aquecimento:Máximo de 120 segundos para ativar o fluxo e minimizar o choque térmico.

- Temperatura de Pico:Máximo de 260°C.

- Tempo Acima do Líquidus (TAL):O tempo gasto acima do ponto de fusão da solda (tipicamente ~217°C para SnAgCu) deve ser suficiente para a formação adequada da junta, mas minimizado para reduzir o stress térmico no LED. O perfil é concebido para estar em conformidade com os padrões JEDEC.

6.2 Soldagem Manual

Se for necessária reparação manual, a temperatura do ferro de soldar não deve exceder 300°C, e o tempo de contacto deve ser limitado a um máximo de 3 segundos por junta. Isto deve ser realizado apenas uma vez para evitar danificar o encapsulamento plástico e as ligações internas por fio.

6.3 Condições de Armazenamento e Manuseamento

Sensibilidade à Humidade:Os LEDs são embalados num saco de barreira à humidade com dessecante. Uma vez aberto o saco selado original, os componentes ficam expostos à humidade ambiente.

- Armazenamento de Embalagem Aberta:Não deve exceder 30°C e 60% de Humidade Relativa (HR).

- Vida Útil em Chão de Fábrica:Recomenda-se completar o refluxo IR dentro de uma semana após a abertura do saco.

- Armazenamento Prolongado:Para armazenamento além de uma semana, os componentes devem ser mantidos num recipiente selado com dessecante ou num dessecador de azoto.

- Baking (Secagem):Componentes armazenados fora da sua embalagem original por mais de uma semana devem ser secos a aproximadamente 60°C durante pelo menos 20 horas antes da soldagem para remover a humidade absorvida e prevenir "popcorning" (fissuração do encapsulamento devido à pressão de vapor durante o refluxo).

6.4 Limpeza

Se for necessária limpeza pós-soldagem, apenas devem ser usados solventes especificados. Produtos químicos não especificados podem danificar a lente plástica ou o material do encapsulamento. Limpadores aceitáveis incluem álcool etílico ou álcool isopropílico (IPA). O LED deve ser imerso à temperatura normal por menos de um minuto.

6.5 Precauções contra Descarga Eletrostática (ESD)

Os LEDs, como a maioria dos dispositivos semicondutores, são suscetíveis a danos por descarga eletrostática. Precauções de manuseamento são obrigatórias: usar pulseiras de aterramento, luvas antiestáticas e garantir que todo o equipamento e superfícies de trabalho estão devidamente aterrados.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações da Fita e Bobina

Os componentes são fornecidos em fita transportadora relevada para montagem automática.

- Largura da Fita Transportadora:8 mm.

- Diâmetro da Bobina:7 polegadas.

- Quantidade por Bobina:4000 unidades.

- Quantidade Mínima de Encomenda (MOQ):500 unidades para quantidades remanescentes.

- Selagem dos Bolsos:Bolsos vazios são selados com fita de cobertura.

- Componentes em Falta:É permitido um máximo de dois LEDs em falta consecutivos (bolsos vazios) de acordo com a especificação.

- Padrão:A embalagem segue as especificações ANSI/EIA-481.

7.2 Interpretação do Número de Peça

O número de peça LTST-C195TBKSKT provavelmente codifica atributos específicos, embora a descrição completa não seja fornecida neste excerto. Tipicamente, tais códigos indicam a série (LTST), tamanho/perfil (C195), cor (TB para bicolor Azul/Amarelo) e embalagem (KSKT provavelmente referindo-se a fita e bobina). Os códigos de bin exatos para intensidade luminosa devem ser especificados separadamente ao encomendar.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Design

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED bicolor é ideal para indicadores de múltiplos estados. Usos comuns incluem:

- Indicadores de Alimentação/Estado:Azul para "standby" ou "ligado", Amarelo para "a carregar" ou "aviso".

- Equipamento de Rede:Indicar estado da ligação, atividade ou velocidade.

- Eletrónica de Consumo:Indicadores de nível de bateria, feedback de seleção de modo em dispositivos compactos.

- Controlos Industriais:Indicação de estado da máquina (a funcionar, falha, inativo).

O perfil ultra-fino torna-o particularmente adequado para smartphones, tablets, ultrabooks e outros dispositivos portáteis com restrições de espaço.

8.2 Considerações de Design de Circuito

1. Limitação de Corrente:Utilize sempre uma resistência limitadora de corrente em série ou um driver de LED de corrente constante dedicado para cada canal de cor. Calcule o valor da resistência usando R = (V_fonte- V_F) / I_F. Use a V_Fmáxima da ficha técnica para garantir que a corrente não excede os limites mesmo com variações entre peças.

2. Controlo Independente:O ânodo/cátodo separado para cada cor permite controlo independente de dimming PWM (Modulação por Largura de Pulso) ou piscar via microcontrolador.

3. Dissipação de Potência:Verifique que a potência total (I_F* V_Fpara cada chip) não excede a classificação de potência individual de cada chip, especialmente se ambos forem acionados simultaneamente.

4. Proteção contra Tensão Inversa:Embora não seja um díodo Zener, um díodo de sinal pequeno em paralelo com cada LED (cátodo para ânodo) pode fornecer proteção contra transientes acidentais de tensão inversa no PCB.

8.3 Recomendações de Layout do PCB

- Siga precisamente as dimensões recomendadas das pastilhas de solda. - Utilize ligações de alívio térmico para as pastilhas do LED se estiverem ligadas a grandes planos de terra/alimentação para facilitar a soldagem, mantendo alguma condução térmica. - Para dissipação de calor ótima, considere adicionar pequenas vias sob ou perto da pastilha térmica (se presente) para conduzir calor para as camadas internas ou inferiores do PCB.

- Use thermal relief connections for the LED pads if they are connected to large ground/power planes to facilitate soldering while still providing some thermal conduction.

- For optimal heat dissipation, consider adding small vias under or near the thermal pad (if present) to conduct heat to inner or bottom PCB layers.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs bicolor mais antigos ou com o uso de dois LEDs monocromáticos discretos, este dispositivo oferece vantagens distintas:

- Economia de Espaço:Um único pacote fino de 0,55mm substitui dois componentes, poupando área e volume no PCB.

- Montagem Simplificada:Uma operação pick-and-place em vez de duas, aumentando a produtividade da montagem e reduzindo potenciais erros de colocação.

- Tecnologia de Materiais:O uso de chips InGaN e AlInGaP oferece tipicamente maior eficiência e brilho comparado com tecnologias mais antigas como GaP.

- Compatibilidade de Processo:Total compatibilidade com processos padrão de montagem SMT em volume e de refluxo sem chumbo reduz a complexidade de fabrico.

10. Perguntas Frequentes (FAQs) Baseadas em Parâmetros Técnicos

P1: Posso acionar os LEDs Azul e Amarelo ao mesmo tempo?

R: Sim, eletricamente são independentes. No entanto, deve garantir que a dissipação de potência de cada chip não é excedida e que a temperatura ambiente local/PCB permanece dentro do intervalo operacional. O calor total gerado será a soma de ambos.

P2: O que acontece se ligar a polaridade incorretamente?

R: Aplicar tensão inversa significativa (além da condição de teste de 5V) provavelmente causará falha imediata e catastrófica do chip de LED devido a ruptura inversa. Observe sempre a polaridade correta.

P3: Por que a tensão direta é diferente para o Azul e o Amarelo?

R: A tensão direta é uma propriedade fundamental da banda proibida do material semicondutor. O InGaN (Azul) tem uma banda proibida mais larga que o AlInGaP (Amarelo), exigindo uma tensão mais alta para "empurrar" os eletrões através da junção, resultando em fotões de maior energia (comprimento de onda mais curto).

P4: Como seleciono a resistência limitadora de corrente correta?

R: Use a fórmula R = (V_fonte- V_F) / I_F. Para fiabilidade, use a V_Fmáxima da ficha técnica (3,80V para Azul, 2,40V para Amarelo) e a I_Fdesejada (ex.: 20mA). Para uma fonte de 5V: R_Azul= (5 - 3,8) / 0,02 = 60 Ω; R_Amarelo= (5 - 2,4) / 0,02 = 130 Ω. Use o próximo valor de resistência padrão mais alto.

P5: O LED parece menos brilhante do que o esperado. O que pode estar errado?

R: 1) Verifique se está a usar o código de bin correto; um bin inferior (ex.: N para azul) é menos brilhante. 2) Verifique a corrente direta real com um multímetro; uma resistência mal calculada ou tensão de alimentação baixa podem reduzir a corrente. 3) Certifique-se de que o LED não está sobreaquecido; alta temperatura de junção reduz a saída de luz. 4) Confirme o ângulo de visão; o brilho é medido no eixo.

11. Exemplos Práticos de Design e Utilização

Exemplo 1: Indicador de Porta USB de Duplo Estado.Num portátil, este LED pode ser colocado ao lado de uma porta USB-C. Pode ser acionado pelo controlador embutido (EC): Azul fixo quando um dispositivo está ligado e ativo, Amarelo a piscar quando a porta está a fornecer corrente de carregamento, e ambos apagados caso contrário. O perfil fino permite que caiba no bisel apertado.

Exemplo 2: Estado de Dispositivo IoT.Num sensor sem fios compacto, o LED pode indicar o estado da rede: Azul para "ligado à cloud", Amarelo para "a transmitir dados", e cores alternadas para "erro". O baixo consumo de energia é adequado para dispositivos alimentados a bateria, e o amplo ângulo de visão garante visibilidade a partir de vários ângulos.

Exemplo 3: Manuseamento de Componentes Sensíveis à Humidade.Um fabricante recebe uma bobina. Utiliza a bobina inteira num turno de produção. Se sobrar uma bobina parcial, armazena-a num recipiente selado com dessecante. Duas semanas depois, antes de usar o restante, seca a bobina a 60°C durante 24 horas antes de a carregar na máquina pick-and-place, seguindo as diretrizes da ficha técnica para prevenir defeitos de soldagem.

12. Introdução ao Princípio Operacional

Os Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através de eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, os eletrões do material tipo n recombinam-se com as lacunas do material tipo p. Esta recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela banda proibida do material semicondutor. O chip de InGaN tem uma banda proibida correspondente à luz azul (~470 nm), enquanto o chip de AlInGaP tem uma banda proibida correspondente à luz amarela (~589 nm). O encapsulamento plástico serve para proteger o delicado die semicondutor e as ligações por fio, moldar o feixe de saída de luz (lente) e fornecer o fator de forma físico para montagem.

13. Tendências e Desenvolvimentos Tecnológicos

O dispositivo descrito reflete várias tendências em curso na tecnologia LED:

- Miniaturização:A tendência para pacotes de 0,55mm e mais finos continua a permitir designs de produto mais elegantes.

- Materiais de Alta Eficiência:InGaN e AlInGaP representam sistemas de materiais maduros e de alto desempenho para LEDs visíveis, oferecendo boa eficácia (lúmens por watt) para aplicações de indicador.

- Integração:Combinar múltiplas funções (duas cores) num único pacote faz parte de uma tendência mais ampla de integração de componentes para poupar espaço e simplificar a montagem.

- Compatibilidade Robusta de Fabrico:A ênfase na embalagem em fita e bobina, tolerância ao refluxo IR e classificação de sensibilidade à humidade alinha-se com as necessidades da fabricação eletrónica totalmente automatizada e de alto volume. Desenvolvimentos futuros podem incluir pacotes ainda mais finos, resistências limitadoras de corrente integradas ("módulos" LED) ou chips de três cores (RGB) numa pegada similar, impulsionados pelas exigências dos setores de eletrónica de consumo e automóvel.