Ficha Técnica do LED SMD Bicolor LTST-C195TGKRKT - Dimensões 2.0x1.25x0.55mm - Verde 3.5V / Vermelho 2.4V - 76mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-C195TGKRKT é um LED de montagem em superfície (SMD) bicolor, projetado para aplicações eletrónicas modernas que exigem tamanho compacto e desempenho confiável. Este componente integra dois chips semicondutores distintos num único encapsulamento: um chip de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) para emissão verde e um chip de AlInGaP (Fosfeto de Gálio, Índio e Alumínio) para emissão vermelha. O seu principal objetivo de design é fornecer uma solução de indicação de cor de alto brilho num factor de forma excecionalmente fino, tornando-o adequado para projetos com espaço limitado, como eletrónicos de consumo ultrafinos, dispositivos vestíveis e indicadores de painel avançados.

A vantagem central deste LED reside na sua capacidade bicolor a partir de um encapsulamento padrão EIA, eliminando a necessidade de dois componentes separados. É um produto verde em conformidade com a RoHS, garantindo amizade ambiental. O encapsulamento é fornecido em fita de 8mm montada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, sendo totalmente compatível com equipamentos automáticos de pick-and-place de alta velocidade usados na fabricação em volume. Além disso, foi projetado para suportar processos padrão de soldagem por refluxo infravermelho (IR), facilitando a integração em linhas de montagem automática de PCB.

2. Interpretação Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Para operação confiável, as condições não devem exceder estes valores. Os valores são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Dissipação de Potência (Pd):76 mW para o chip Verde, 75 mW para o chip Vermelho. Este parâmetro indica a potência máxima que o LED pode dissipar como calor sem degradação.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA para o Verde, 80 mA para o Vermelho. Esta é a corrente pulsada máxima permitida, tipicamente especificada com um ciclo de trabalho de 1/10 e largura de pulso de 0.1ms, usada para flashes breves e de alta intensidade.
• Corrente Direta Contínua (I_F):20 mA para o Verde, 30 mA para o Vermelho. Esta é a corrente de operação contínua recomendada para operação de brilho padrão.
• Faixas de Temperatura:Operação de -20°C a +80°C; Armazenamento de -30°C a +100°C.
• Condição de Refluxo IR:Suporta temperatura de pico de 260°C por 10 segundos, que é uma condição padrão para processos de solda sem chumbo (Pb-free).

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a Ta=25°C e I_F=20mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (I_V):O chip Verde tem um mínimo de 112 mcd e um máximo de 450 mcd. O chip Vermelho tem um mínimo de 112 mcd e um máximo de 280 mcd. O valor típico não é especificado, indicando que o desempenho é gerido através do sistema de binning.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):Um ângulo de visão típico largo de 130 graus para ambas as cores, definido como o ângulo fora do eixo onde a intensidade cai para metade do seu valor no eixo.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_P):Tipicamente 525 nm (Verde) e 639 nm (Vermelho). Este é o comprimento de onda no ponto mais alto do espectro de emissão.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Tipicamente 525 nm (Verde) e 631 nm (Vermelho). Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, derivado do diagrama de cromaticidade CIE, e é crucial para a definição da cor.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):Tipicamente 35 nm (Verde) e 20 nm (Vermelho). Isto indica a pureza espectral; uma largura a meia altura mais estreita significa uma cor mais saturada e pura.
• Tensão Direta (V_F):Tipicamente 3.30V (máx. 3.50V) para o Verde e 2.00V (máx. 2.40V) para o Vermelho a 20mA. Este é um parâmetro crítico para o design do circuito de acionamento e seleção da fonte de alimentação.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo 10 µA para ambos a uma tensão reversa (V_R) de 5V. A ficha técnica afirma explicitamente que o dispositivo não foi projetado para operação reversa; este teste é apenas para caracterização de fuga.

3. Explicação do Sistema de Binning

O produto utiliza um sistema de binning para categorizar os LEDs com base em parâmetros ópticos chave, garantindo consistência dentro de um lote. A tolerância para cada bin de intensidade é de ±15%, e para os bins de comprimento de onda dominante é de ±1 nm.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Cor Verde (@20mA):

Código Bin R: 112.0 – 180.0 mcd

Código Bin S: 180.0 – 280.0 mcd

Código Bin T: 280.0 – 450.0 mcd

Cor Vermelha (@20mA):

Código Bin R: 112.0 – 180.0 mcd

Código Bin S: 180.0 – 280.0 mcd

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante (apenas Verde)

Código Bin AP: 520.0 – 525.0 nm

Código Bin AQ: 525.0 – 530.0 nm

Código Bin AR: 530.0 – 535.0 nm

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica (ex.: Fig.1 para distribuição espectral, Fig.6 para ângulo de visão), as suas interpretações típicas são cruciais para o design.

• Curva IV:A relação entre a tensão direta (V_F) e a corrente direta (I_F) é não linear. Para ambos os chips, V_Faumentará com I_Fe diminuirá com o aumento da temperatura da junção. É fortemente recomendado um driver de corrente constante em vez de uma fonte de tensão constante para garantir uma saída luminosa estável.
• Características de Temperatura:A intensidade luminosa tipicamente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. A faixa de temperatura de operação de -20°C a +80°C define as condições ambientes onde o desempenho especificado é garantido. Os designers devem considerar a gestão térmica na PCB para evitar um aumento excessivo de temperatura a correntes altas ou em espaços fechados.
• Distribuição Espectral:O chip Verde (InGaN) tem uma largura a meia altura espectral mais ampla (35nm) em comparação com o chip Vermelho (AlInGaP) (20nm). Isto influencia a mistura de cores se usado com outros LEDs e afeta a saturação de cor percebida.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo está em conformidade com o contorno padrão EIA. As dimensões chave incluem um tamanho do corpo de aproximadamente 2.0mm x 1.25mm, com uma altura de perfil criticamente baixa de 0.55mm (típico). Todas as tolerâncias dimensionais são de ±0.10mm, salvo indicação em contrário. O encapsulamento apresenta uma lente transparente, que é ideal para alcançar o ângulo de visão largo especificado e não colore a luz emitida.

5.2 Atribuição de Pinos e Polaridade

O LED tem quatro terminais. O chip Verde está conectado entre os pinos 1 e 3. O chip Vermelho está conectado entre os pinos 2 e 4. Esta configuração permite o controlo independente de cada cor. A designação cátodo/ânodo para cada chip deve ser verificada no diagrama de layout de soldadura recomendado para garantir a orientação correta durante o design e montagem da PCB.

5.3 Dimensões Sugeridas para as Pastilhas de Soldadura

A ficha técnica fornece um padrão de soldadura (footprint) recomendado para o design da PCB. Aderir a estas dimensões é essencial para alcançar juntas de solda confiáveis, alinhamento adequado e dissipação de calor eficaz durante o processo de refluxo. O design da pastilha também ajuda a prevenir o efeito "tombstoning" (o componente levantar-se numa extremidade) durante a soldadura.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura por Refluxo

É fornecido um perfil de refluxo IR sugerido para processos sem chumbo. Os parâmetros chave incluem:

- Pré-aquecimento:150°C a 200°C.

- Tempo de Pré-aquecimento:Máximo 120 segundos para aquecer gradualmente a placa e os componentes, ativando o fluxo e minimizando o choque térmico.

- Temperatura de Pico:Máximo 260°C.

- Tempo Acima do Líquidus:O componente deve ser exposto à temperatura de pico por um máximo de 10 segundos, e este ciclo de refluxo não deve ser realizado mais do que duas vezes.

O perfil é baseado em normas JEDEC para garantir fiabilidade. No entanto, a ficha técnica nota corretamente que o perfil ideal depende do design específico da placa, componentes, pasta de solda e forno, pelo que é recomendada caracterização.

6.2 Soldadura Manual

Se for necessária soldadura manual, use um ferro de soldar com temperatura não superior a 300°C e limite o tempo de contacto a um máximo de 3 segundos por junção. Isto deve ser feito apenas uma vez para evitar danos térmicos no chip LED e no encapsulamento plástico.

6.3 Condições de Armazenamento

Os LEDs são dispositivos sensíveis à humidade (MSD).

- Embalagem Selada:Armazenar a ≤ 30°C e ≤ 90% HR. Usar dentro de um ano a partir da data de abertura do saco à prova de humidade.

- Embalagem Aberta:Armazenar a ≤ 30°C e ≤ 60% HR. É recomendado completar o refluxo IR dentro de uma semana após a abertura. Para armazenamento mais longo fora do saco original, use um recipiente selado com dessecante ou um dessecador de azoto. Componentes armazenados por mais de uma semana devem ser "cozidos" a aproximadamente 60°C durante pelo menos 20 horas antes da soldadura para remover a humidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" (fissuração do encapsulamento devido à pressão de vapor durante o refluxo).

6.4 Limpeza

Use apenas agentes de limpeza especificados. Produtos químicos não especificados podem danificar o encapsulamento plástico. Se for necessária limpeza após a soldadura, mergulhe o LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. Não use limpeza ultrassónica a menos que a sua compatibilidade seja verificada, pois pode causar stress mecânico.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações da Fita e Bobina

O dispositivo é fornecido em fita transportadora relevada com uma fita de cobertura protetora superior, enrolada em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. A quantidade padrão por bobina é de 4000 peças. Uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças está disponível para quantidades remanescentes. A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA 481-1-A-1994. É permitido um máximo de dois componentes em falta consecutivos (bolsas vazias) por bobina.

7.2 Interpretação do Número de Peça

O número de peça LTST-C195TGKRKT segue o sistema de codificação interno do fabricante, que tipicamente codifica informações sobre a série, tamanho, cor, códigos de binning e embalagem. Neste caso, "TG" e "KR" indicam provavelmente as combinações de cor/binning verde e vermelha, respetivamente.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Indicadores de Estado:A capacidade bicolor permite múltiplos sinais de estado (ex.: Verde=OK/Ligado, Vermelho=Falha/Alerta, Ambos=Espera/Aviso) a partir de um único ponto do componente.
• Retroiluminação para Teclados e Ícones:O seu perfil fino é ideal para retroiluminar botões finos ou símbolos em eletrónicos de consumo, eletrodomésticos e interiores automóveis.
• Indicadores de Montagem em Painel:Para painéis de controlo industrial, equipamentos de rede e instrumentação onde o espaço é limitado e é necessária uma clara diferenciação de cor.
• Dispositivos Portáteis e Vestíveis:Smartwatches, rastreadores de fitness e monitores médicos beneficiam da baixa altura e do indicador de dupla função.

8.2 Considerações de Design

• Limitação de Corrente:Use sempre uma resistência limitadora de corrente em série ou um driver de corrente constante para cada canal de cor. Calcule o valor da resistência com base na tensão de alimentação (V_CC), na V_Ftípica do LED à corrente desejada e na I_Fdesejada (ex.: 20mA). Exemplo para o Verde: R = (V_CC- 3.3V) / 0.020A.
• Proteção contra ESD:Os LEDs são sensíveis a descargas eletrostáticas (ESD). Implemente medidas de proteção ESD na PCB (ex.: díodos TVS) perto das ligações do LED se o comprimento do traço for significativo ou o ambiente for propenso a ESD. Manipule sempre os componentes com as devidas precauções ESD (pulseiras, bancadas aterradas).
• Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, garanta uma área de cobre adequada em torno das pastilhas térmicas (se existirem) ou dos terminais para conduzir o calor, especialmente se operar a altas temperaturas ambientes ou perto da corrente máxima.
• Design Óptico:A lente transparente e o ângulo de visão de 130 graus proporcionam uma luz difusa e ampla. Para luz direcionada, podem ser necessárias lentes externas ou guias de luz.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A principal diferenciação do LTST-C195TGKRKT reside na sua combinação de características:

1. Perfil Ultrafino (0.55mm):Mais fino do que muitos LEDs bicolor padrão, permitindo design em produtos cada vez mais finos.

2. Tecnologia do Chip:Usa InGaN de alta eficiência para o verde e AlInGaP para o vermelho, oferecendo bom brilho e desempenho de cor.

3. Integração de Dois Chips:Combina duas cores numa única pegada de encapsulamento padrão da indústria, economizando espaço na PCB e custos de montagem em comparação com o uso de dois LEDs separados.

4. Compatibilidade de Fabricação:Total compatibilidade com processos de fita-e-bobina, colocação automática e refluxo IR sem chumbo, tornando-o ideal para produção automatizada em volume.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P1: Posso acionar simultaneamente os LEDs Verde e Vermelho na sua corrente contínua máxima?

R: Os Valores Máximos Absolutos especificam a dissipação de potência por chip (76mW Verde, 75mW Vermelho). A operação simultânea a 20mA (Verde) e 30mA (Vermelho) resulta em consumos de potência aproximados de 66mW (3.3V*0.02A) e 60mW (2.0V*0.03A) respetivamente, que estão dentro dos limites. No entanto, o calor total gerado no pequeno encapsulamento deve ser considerado, e pode ser necessário derating a altas temperaturas ambientes.

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 no ponto de maior intensidade do espectro emitido. O Comprimento de Onda Dominante (λ_d) é um valor calculado baseado na perceção de cor humana (diagrama CIE) que representa a "cor" que vemos. Para LEDs monocromáticos, são frequentemente próximos, mas para espectros mais amplos (como o chip Verde aqui), podem diferir ligeiramente. λ_dé mais relevante para a especificação da cor.

P3: Por que é feito o teste da Corrente Reversa a 5V se o dispositivo não é para operação reversa?

R: O teste I_Ra V_R=5V é um teste de qualidade e fuga para a junção semicondutora. Verifica a integridade do chip. Aplicar uma tensão reversa num circuito real não é recomendado e pode danificar rapidamente o LED, pois não foi projetado para bloquear tensão reversa significativa.

P4: Como seleciono o código de binning apropriado para a minha aplicação?

R: Para aplicações que requerem brilho consistente em múltiplas unidades (ex.: indicadores de estado num painel), especifique um bin de intensidade mais restrito (ex.: Bin S ou T). Para aplicações críticas em termos de cor (ex.: mistura de cores), especifique o bin de comprimento de onda dominante (AP, AQ, AR para o Verde). Consulte o fornecedor durante a aquisição para garantir que o lote entregue atende aos seus requisitos de binning.

11. Caso de Uso Prático

Cenário: Design de um Indicador de Duplo Estado para um Módulo de Sensor IoT

Um módulo de sensor IoT compacto precisa indicar alimentação (Verde) e atividade de transmissão de dados (Vermelho) usando um único LED devido a restrições de espaço. O LTST-C195TGKRKT é selecionado.

1. Layout da PCB:É usado o footprint de soldadura recomendado. Os pinos 1&3 (Verde) são conectados a um pino GPIO configurado para saída alta para "LIGADO" através de uma resistência de 100Ω (para alimentação de 3.3V: (3.3V-3.3V)/0.02A ≈ 0Ω, então uma pequena resistência limita a corrente de entrada). Os pinos 2&4 (Vermelho) são conectados a outro pino GPIO através de uma resistência de 68Ω (para alimentação de 3.3V: (3.3V-2.0V)/0.02A = 65Ω).

2. Firmware:O LED Verde é ligado continuamente quando a alimentação está boa. O LED Vermelho pisca brevemente durante os pacotes de transmissão de dados.

3. Resultado:O módulo fornece uma indicação clara de duplo estado a partir de um ponto de 2.0x1.25mm, consumindo espaço mínimo na placa e altura, e é montado usando processos SMT padrão.

12. Introdução ao Princípio

A emissão de luz nos LEDs baseia-se na eletroluminescência numa junção p-n semicondutora. Quando uma tensão direta é aplicada, eletrões da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa. Quando estes portadores de carga se recombinam, libertam energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor usado na região ativa.

- OLED Verdeusa um semicondutor composto deInGaN(Nitreto de Gálio e Índio). Ajustar a proporção de Índio para Gálio permite sintonizar a banda proibida para produzir luz verde (~525 nm).

- OLED Vermelhousa um semicondutor composto deAlInGaP(Fosfeto de Gálio, Índio e Alumínio). Este sistema de material é eficiente para produzir luz vermelha, laranja e âmbar. Aqui, está sintonizado para emissão vermelha (~631-639 nm).

Ambos os chips estão alojados num único encapsulamento plástico com uma lente de epóxi transparente que protege os chips, fornece estabilidade mecânica e molda o padrão de saída de luz.

13. Tendências de Desenvolvimento

O mercado para LEDs SMD como o LTST-C195TGKRKT continua a evoluir, impulsionado por várias tendências chave:

1. Miniaturização:A procura por componentes mais finos e pequenos persiste, empurrando alturas de encapsulamento abaixo de 0.5mm e pegadas ainda menores.

2. Maior Integração:Para além do bicolor, as tendências incluem integrar RGB (três chips) ou RGBW (três chips + branco) em encapsulamentos únicos, e até incorporar ICs de driver dentro do encapsulamento do LED ("LEDs inteligentes").

3. Maior Eficiência e Luminância:Melhorias contínuas no crescimento epitaxial e design do chip resultam em maior eficácia luminosa (mais saída de luz por watt elétrico), permitindo menor consumo de energia ou maior brilho à mesma corrente.

4. Fiabilidade e Desempenho Térmico Melhorados:Avanços em materiais de encapsulamento (compostos de moldagem, leadframes) aumentam a resistência à humidade, alta temperatura e ciclagem térmica, estendendo a vida útil operacional, especialmente em aplicações automóveis e industriais.

5. Consistência de Cor e Binning Avançado:Tolerâncias de binning mais apertadas para fluxo luminoso, coordenadas de cromaticidade (x, y no diagrama CIE) e tensão direta estão a tornar-se requisitos padrão para aplicações como retroiluminação de displays e iluminação arquitetónica, impulsionando testes de produção e triagem mais sofisticados.