Folha de Dados Técnica do LED SMD Bicolor LTST-C235KGKRKT - Montagem Reversa - Verde/Vermelho - 20mA

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para um LED de montagem em superfície (SMD) bicolor e de montagem reversa. O componente integra dois chips semicondutores distintos de AlInGaP dentro de um único encapsulamento, emitindo luz verde e vermelha. É projetado para processos de montagem automatizados e está em conformidade com os padrões ambientais RoHS.

A aplicação principal deste LED é em retroiluminação, indicadores de status e iluminação decorativa onde o espaço é limitado e é necessária uma indicação de duas cores a partir da mesma área ocupada no PCB. A sua configuração de montagem reversa permite a emissão de luz através da placa de circuito impresso, possibilitando soluções de projeto inovadoras e que economizam espaço.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

O dispositivo não deve ser operado além destes limites para evitar danos permanentes.

• Dissipação de Potência (Pd):75 mW por cor (Verde/Vermelho). Define a potência máxima que o LED pode dissipar na forma de calor.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):80 mA (pulsada, ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms). Para surtos de corrente breves.
• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA DC. A corrente operacional padrão para um desempenho confiável a longo prazo.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. Exceder este valor pode causar ruptura da junção.
• Temperatura de Operação (T_opr):-30°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente para operação normal.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +85°C.
• Temperatura de Soldagem:Suporta 260°C por 10 segundos, compatível com processos de refluxo sem chumbo (Pb-free).

2.2 Características Eletro-Ópticas @ T_a=25°C, I_F=20mA

Estes parâmetros definem o desempenho em condições operacionais típicas.

• Intensidade Luminosa (I_V):
  • Verde: Típica 35,0 mcd (Mín. 18,0 mcd)
  • Vermelho: Típica 45,0 mcd (Mín. 18,0 mcd)
  • Medida usando um sensor filtrado para a curva de resposta fotópica do olho CIE.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus (típico para ambas as cores). Este ângulo amplo fornece um padrão de emissão largo, adequado para iluminação de área.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_P):
  • Verde: 574 nm (típico)
  • Vermelho: 639 nm (típico)
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):
  • Verde: 571 nm (típico)
  • Vermelho: 631 nm (típico)
  • Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, derivado do diagrama de cromaticidade CIE.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):
  • Verde: 15 nm (típico)
  • Vermelho: 20 nm (típico)
• Tensão Direta (V_F):
  • Típica: 2,0 V para ambas as cores.
  • Máxima: 2,4 V para ambas as cores.
  • Uma V_Fbaixa contribui para uma maior eficiência.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo 10 µA em V_R=5V.

Cuidado com ESD:O LED é sensível à descarga eletrostática (ESD). É obrigatório o manuseio adequado com pulseiras aterradas, tapetes antiestáticos e equipamentos para evitar falhas latentes ou catastróficas.

3. Explicação do Sistema de Binning

Os LEDs são classificados ("binned") com base em parâmetros ópticos-chave para garantir consistência dentro de um lote de produção.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os bins são definidos por valores mínimos e máximos de intensidade luminosa a 20mA. A tolerância dentro de cada bin é de +/-15%.

• Código M:18,0 – 28,0 mcd
• Código N:28,0 – 45,0 mcd
• Código P:45,0 – 71,0 mcd
• Código Q:71,0 – 112,0 mcd

Isto aplica-se separadamente aos chips Verde e Vermelho.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante (Apenas verde nesta folha de dados)

Para o emissor verde, os bins garantem a consistência da cor. A tolerância é de +/-1 nm.

• Código C:567,5 – 570,5 nm
• Código D:570,5 – 573,5 nm
• Código E:573,5 – 576,5 nm

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora gráficos específicos sejam referenciados na folha de dados (ex.: Fig.1, Fig.6), as suas implicações são críticas para o projeto.

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta:A saída de luz é aproximadamente linear com a corrente até a corrente DC máxima especificada. Acionar acima de I_Faumenta a saída, mas reduz a eficiência e a vida útil devido ao calor.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Exibe a relação exponencial padrão do diodo. A V_Ftípica de 2,0V a 20mA é um parâmetro-chave para o projeto do driver (ex.: cálculo do resistor limitador de corrente).
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Para LEDs de AlInGaP, a saída de luz tipicamente diminui à medida que a temperatura aumenta. Esta derating deve ser considerada para aplicações que operam em altas temperaturas ambientes.
• Distribuição Espectral:Os gráficos mostram os picos de emissão estreitos característicos da tecnologia AlInGaP, centrados em torno de 574nm (verde) e 639nm (vermelho). A largura de banda de 15-20nm indica boa pureza de cor.
• Padrão do Ângulo de Visão:O ângulo de visão de 130 graus com uma distribuição quase-Lambertiana garante brilho uniforme em uma área ampla quando visto fora do eixo.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Pacote e Atribuição de Terminais

O LED está em conformidade com um contorno de pacote SMD padrão do setor (padrão EIA). As tolerâncias dimensionais-chave são de ±0,10mm.

• Atribuição de Terminais:
  • Terminais 1 & 2: Ânodo/Cátodo para oVerde chip.
  • Terminais 3 & 4: Ânodo/Cátodo para oVermelho chip.
• Lente:Transparente. Isto proporciona o maior ângulo de visão possível e não tinge a luz emitida.

5.2 Layout Recomendado para as Ilhas de Solda

Um diagrama do padrão de ilhas é fornecido para garantir a formação adequada da junta de solda, conexão elétrica confiável e estabilidade mecânica durante o refluxo. Seguir este padrão evita o "tombstoning" e garante o alinhamento correto.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

É fornecido um perfil de refluxo por infravermelho (IR) sugerido, compatível com os padrões JEDEC para montagem sem chumbo.

• Pré-aquecimento:150-200°C por até 120 segundos para aumentar a temperatura lentamente e ativar o fluxo.
• Temperatura de Pico:Máximo 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus:O perfil garante que a pasta de solda fique fundida pelo tempo correto para formar juntas confiáveis sem danos térmicos ao pacote do LED. O componente pode suportar 260°C por 10 segundos.

Nota:O perfil ideal depende do projeto específico do PCB, da pasta de solda e do forno. Recomenda-se caracterização no nível da placa.

6.2 Soldagem Manual

Se necessário, a soldagem manual é possível com limites rigorosos:

• Temperatura do Ferro:Máx. 300°C.
• Tempo de Contato:Máx. 3 segundos por junta.
• Tentativas:Apenas uma vez. O aquecimento repetido pode danificar o pacote ou os fios de ligação (wire bonds).

6.3 Limpeza

Apenas os limpadores especificados devem ser usados:

• Recomendado:Álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente.
• Tempo de Imersão:Menos de um minuto.
• Evitar:Solventes químicos não especificados que possam danificar a lente de epóxi ou o pacote.

6.4 Armazenamento e Manuseio

• Saco Selado (com dessecante):Armazenar a ≤30°C e ≤90% UR. Usar dentro de um ano após a abertura do saco.
• Após a Abertura do Saco:Armazenar a ≤30°C e ≤60% UR. Para melhores resultados, completar o refluxo IR dentro de uma semana.
• Armazenamento Prolongado (Aberto):Armazenar em um recipiente selado com dessecante ou em um dessecador de nitrogênio.
• Secagem (Baking):Se armazenado fora do saco original por mais de uma semana, secar a 60°C por pelo menos 20 horas antes da soldagem para remover a umidade e evitar o "efeito pipoca" durante o refluxo.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

O dispositivo é fornecido para montagem automatizada pick-and-place.

• Largura da Fita Suporte:8 mm.
• Diâmetro da Bobina:7 polegadas.
• Quantidade por Bobina:3000 peças.
• Quantidade Mínima de Pedido (MOQ):500 peças para quantidades remanescentes.
• Vedação dos Bolsos:Fita de cobertura superior sela os bolsos vazios.
• Lâmpadas Ausentes:Máximo de dois componentes ausentes consecutivos permitidos, conforme padrões do setor (ANSI/EIA 481-1-A-1994).

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Eletrônicos de Consumo:Indicadores de status duplo em roteadores, carregadores ou equipamentos de áudio (ex.: verde para energia/pronto, vermelho para carregamento/erro).
• Iluminação Interna Automotiva:Iluminação de destaque ou indicadora de baixa potência, aproveitando o amplo ângulo de visão.
• Painéis de Controle Industrial:Indicadores de status de máquina com múltiplos estados.
• Dispositivos Portáteis:Dispositivos com espaço limitado que requerem feedback de duas cores.
• Aplicações de Montagem Reversa:Painéis de retroiluminação ou logotipos onde o LED é montado no lado oposto do PCB, com a luz conduzida através de um furo ou material translúcido.

8.2 Considerações de Projeto

• Acionamento de Corrente:Sempre use um driver de corrente constante ou um resistor limitador de corrente em série com cada chip do LED. Calcule o valor do resistor usando R = (V_supply- V_F) / I_F.
• Gerenciamento Térmico:Embora a dissipação de potência seja baixa, garanta que o PCB forneça alívio térmico adequado, especialmente se acionado na corrente máxima ou próxima a ela, para manter a vida útil do LED e a estabilidade da cor.
• Proteção ESD:Incorpore diodos de proteção ESD nas linhas de sinal conectadas aos ânodos do LED se eles estiverem expostos a interfaces do usuário.
• Mistura de Cores:Ao controlar a corrente para cada chip independentemente, cores intermediárias (ex.: amarelo, laranja) podem ser criadas através da mistura aditiva de cores.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Este dispositivo oferece vantagens específicas em seu nicho:

• vs. LEDs de Cor Única:Reduz a contagem de componentes, a área ocupada no PCB e o custo de montagem, fornecendo duas cores em um único pacote.
• vs. LEDs RGB:Oferece uma solução mais simples e frequentemente mais econômica quando apenas verde e vermelho são necessários, sem a complexidade de um chip azul e fósforo ou três drivers separados.
• Capacidade de Montagem Reversa:Um diferencial-chave que permite projetos ópticos únicos, não possíveis com LEDs emissores superiores padrão.
• Tecnologia AlInGaP:Fornece alta eficiência e excelente pureza de cor (espectro estreito) para verde e vermelho, em comparação com tecnologias mais antigas.
• Amplo Ângulo de Visão (130°):Oferece melhor visibilidade fora do eixo do que LEDs com ângulos de visão mais estreitos, ideal para indicadores de painel.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P1: Posso acionar os chips verde e vermelho simultaneamente a 30mA cada?

R1: Não. A dissipação de potência máxima absoluta é de 75 mWpor chip. A 30mA e uma V_Ftípica de 2,0V, a potência por chip é de 60 mW (P=IV). Acionar ambos simultaneamente na corrente máxima resulta em 120 mW de dissipação total, o que pode exceder a capacidade do pacote de dissipar calor, especialmente em altas temperaturas ambientes. Recomenda-se derating ou operação pulsada para uso simultâneo de duas cores.

P2: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?

R2: O comprimento de onda de pico (λ_P) é o comprimento de onda físico no qual a saída de potência espectral é mais alta. O comprimento de onda dominante (λ_d) é um valor calculado a partir do gráfico de cores CIE que representa a única corpercebidada luz. Para LEDs monocromáticos como estes, eles são muito próximos, mas λ_dé mais relevante para a especificação da cor.

P3: Como interpreto os códigos de bin ao fazer um pedido?

R3: Especifique os códigos de bin necessários para intensidade luminosa (ex.: Código N) e comprimento de onda dominante (ex.: Código D para verde) para garantir que receba LEDs com brilho e cor consistentes. Se não especificado, você pode receber qualquer bin dentro da faixa do produto.

P4: É necessário um dissipador de calor?

R4: Para operação contínua na corrente DC máxima (30mA) em um ambiente de alta temperatura ambiente, o gerenciamento térmico via PCB (áreas de cobre, vias térmicas) é importante. Um dissipador de calor separado normalmente não é necessário para este dispositivo SMD de baixa potência se o PCB for projetado adequadamente.

11. Estudo de Caso de Implementação

Cenário:Projetando um nó de sensor IoT compacto com um indicador de status múltiplo.

Desafio:Espaço limitado no PCB, necessidade de estados claros de "Energia/Rede/Erro".

Solução:Usar o LED bicolor.

Implementação:

• Apenas Verde (20mA): Dispositivo ligado e operando normalmente.
• Apenas Vermelho (20mA): Condição de erro (ex.: falha do sensor).
• Verde e Vermelho Simultaneamente (ex.: 10mA cada para permanecer dentro dos limites térmicos): Atividade de rede/padrão de piscar.

Este único componente fornece três estados visuais distintos, economizando espaço e simplificando a lista de materiais em comparação com o uso de dois LEDs separados.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

Este LED utiliza material semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) para ambos os chips emissores de luz. O AlInGaP é um semicondutor de banda proibida direta onde a recombinação elétron-lacuna libera energia na forma de fótons (luz). O comprimento de onda específico da luz (cor) é determinado pela energia da banda proibida do material, que é projetada pelo controle preciso das proporções de Alumínio, Índio, Gálio e Fósforo durante o crescimento do cristal. O chip verde tem uma banda proibida mais larga (~2,16 eV para 574nm) do que o chip vermelho (~1,94 eV para 639nm). Os chips são conectados por fios (wire-bonded) dentro de um pacote de epóxi refletivo com uma lente transparente que molda a saída de luz. O design de montagem reversa significa que a superfície emissora de luz primária do chip está orientada para o PCB, exigindo um via ou abertura na placa para a luz escapar.

13. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs SMD como este segue várias tendências do setor:

• Miniaturização e Integração:Combinar múltiplas funções (duas cores) em um único pacote economiza espaço na placa, um fator constante na eletrônica.
• Maior Eficiência:Melhorias contínuas no crescimento epitaxial de AlInGaP e no design do chip levam a uma maior eficácia luminosa (mais saída de luz por watt elétrico).
• Robustez para Automação:Os pacotes são projetados para suportar temperaturas de refluxo mais altas (para soldagem sem chumbo) e as tensões mecânicas do manuseio e colocação em fita e bobina.
• Gama de Cores Expandida:Embora este LED use verde e vermelho discretos, há uma tendência para pacotes multi-chip (RGB, RGBW) e LEDs avançados convertidos por fósforo para alcançar uma gama mais ampla de cores e índices de reprodução de cor mais altos para aplicações de iluminação.
• Desempenho Térmico Aprimorado:Novos materiais e designs de pacote gerenciam melhor o calor, permitindo correntes de acionamento mais altas e maior saída de luz a partir de uma pequena área ocupada.