Ficha Técnica do LED SMD de Cores Completas LTST-C19FD1WT - Dimensões 3,2x1,6x0,55mm - Tensão 2,0-3,8V - Potência 0,08W - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-C19FD1WT é um LED de montagem em superfície (SMD) de cores completas, projetado para aplicações eletrónicas modernas com restrições de espaço. Ele integra três chips de LED distintos num único encapsulamento ultra-fino, permitindo a geração de múltiplas cores a partir de uma única pegada de componente. Este design é particularmente vantajoso para aplicações que requerem indicação de estado, retroiluminação ou elementos de exibição compactos sem sacrificar a capacidade de cor.

O seu tamanho miniatura e compatibilidade com processos de montagem automatizada tornam-no uma escolha versátil para fabricação em grande volume. O dispositivo é construído para cumprir a conformidade RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), garantindo que adere aos padrões ambientais globais para componentes eletrónicos.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

A principal vantagem deste LED é a integração das fontes de luz Azul (InGaN), Verde (InGaN) e Laranja (AlInGaP) num único encapsulamento padrão EIA com apenas 0,55mm de altura. Esta configuração multi-chip elimina a necessidade de múltiplos LEDs discretos para alcançar funcionalidade de cor semelhante, economizando espaço valioso na PCB (Placa de Circuito Impresso).

O dispositivo é especificamente direcionado para aplicações em:

• Equipamentos de Telecomunicações:Indicadores de estado em routers, modems e terminais.
• Automação de Escritório:Retroiluminação para teclados e keypads em laptops e periféricos.
• Eletrónica de Consumo & Eletrodomésticos:Indicadores de energia, modo ou função.
• Equipamento Industrial:Indicadores de painel e elementos de interface do operador.
• Micro-Displays & Sinalização:Luminárias informativas ou simbólicas de pequena escala.

A sua compatibilidade com processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR) alinha-se com as linhas de montagem padrão de tecnologia de montagem em superfície (SMT), facilitando a colocação eficiente e fiável na placa.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

Esta secção fornece uma análise detalhada das características elétricas, ópticas e térmicas definidas na ficha técnica. Compreender estes parâmetros é crítico para um correto design de circuito e para garantir a fiabilidade a longo prazo.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

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

• Dissipação de Potência (Pd):80 mW para Azul/Verde, 75 mW para Laranja. Esta é a potência máxima permitida que o LED pode dissipar como calor a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder este limite arrisca fuga térmica e degradação.
• Corrente Direta Contínua (IF):20 mA para Azul/Verde, 30 mA para Laranja. Esta é a máxima corrente direta contínua recomendada para operação normal. A classificação mais alta para o chip Laranja é típica da tecnologia AlInGaP em comparação com a InGaN.
• Corrente Direta de Pico:100 mA para Azul/Verde, 80 mA para Laranja (a 1/10 do ciclo de trabalho, largura de pulso de 0,1ms). Esta especificação é apenas para operação breve e pulsada e não deve ser usada para cálculos de design DC.
• Intervalos de Temperatura:Operação: -20°C a +80°C; Armazenamento: -30°C a +100°C. A funcionalidade do dispositivo é garantida dentro do intervalo de operação. O armazenamento prolongado fora do intervalo especificado pode afetar as propriedades do material.
• Condição de Soldagem por Infravermelhos:Temperatura de pico de 260°C por um máximo de 10 segundos. Isto define a tolerância do perfil térmico para processos de soldagem por refluxo sem chumbo (Pb-free).

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos sob condições de teste padrão (Ta=25°C, IF=20mA) e definem o desempenho do dispositivo.

• Intensidade Luminosa (Iv):Medida em milicandelas (mcd). A ficha técnica fornece valores mínimos e máximos para cada cor, que são ainda subdivididos em bins (ver Secção 3). Valores típicos são: Azul: 28-180 mcd, Verde: 71-450 mcd, Laranja: 45-180 mcd. O chip Verde geralmente exibe maior eficiência.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):Tipicamente 130 graus. Este amplo ângulo de visão indica uma lente difusa, distribuindo a luz por uma área ampla em vez de um feixe focado, o que é ideal para indicadores de estado destinados a serem vistos de vários ângulos.
• Tensão Direta (VF):A queda de tensão no LED quando conduz 20mA. Típico/Máx: Azul/Verde: 3,5V/3,8V; Laranja: 2,0V/2,4V. Este é um parâmetro crucial para o design do driver. A VF mais baixa do chip Laranja requer considerações diferentes de limitação de corrente se as cores forem acionadas independentemente.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λp) & Comprimento de Onda Dominante (λd):λp é o comprimento de onda no ponto mais alto do espectro de emissão. λd é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano. Valores típicos: Azul: λp=468nm, λd=470nm; Verde: λp=520nm, λd=525nm; Laranja: λp=611nm, λd=605nm. A diferença entre λp e λd deve-se à forma do espectro de emissão e à resposta fotópica do olho.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):A largura do espectro de emissão a metade da sua intensidade máxima. Típico: Azul: 26nm, Verde: 35nm, Laranja: 17nm. Um Δλ mais estreito, como visto no Laranja, indica uma cor espectralmente mais pura.
• Corrente Reversa (IR):Máximo 10 µA a VR=5V. Os LEDs não são projetados para operação em polarização reversa. Este parâmetro de teste indica uma fuga muito pequena. Aplicar tensão reversa significativa danificará o dispositivo.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para gerir as variações naturais na fabricação de semicondutores, os LEDs são classificados em bins de desempenho. Isto permite aos designers selecionar componentes que atendam a requisitos específicos de brilho.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

O LTST-C19FD1WT utiliza um sistema de binning baseado em letras para intensidade luminosa, com uma tolerância de +/-15% dentro de cada bin. Os bins disponíveis diferem por cor devido às eficiências inerentes do material.

• Azul (InGaN):Bins N (28-45 mcd), P (45-71 mcd), Q (71-112 mcd), R (112-180 mcd).
• Verde (InGaN):Bins Q (71-112 mcd), R (112-180 mcd), S (180-280 mcd), T (280-450 mcd). Note o limite superior mais alto em comparação com o Azul.
• Laranja (AlInGaP):Bins P (45-71 mcd), Q (71-112 mcd), R (112-180 mcd).

Ao encomendar, especificar o código do bin garante consistência no brilho ao longo de uma série de produção. Por exemplo, especificar "Verde, Bin T" garante os chips verdes de maior brilho disponíveis para este produto.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora a ficha técnica refira curvas típicas, a sua interpretação geral baseia-se na física padrão dos LEDs.

• Curva IV (Corrente vs. Tensão):A tensão direta (VF) aumenta logaritmicamente com a corrente. A curva para o chip Laranja (AlInGaP) terá tipicamente uma tensão de joelho mais baixa (~1,8-2,0V) do que os chips Azul/Verde (InGaN, ~3,0-3,2V). Para além do joelho, a tensão sobe mais linearmente.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:A intensidade é aproximadamente proporcional à corrente direta até à corrente máxima nominal. No entanto, a eficiência (lúmens por watt) frequentemente diminui a correntes muito altas devido ao aumento do calor.
• Características de Temperatura:A intensidade luminosa tipicamente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. A tensão direta também diminui com o aumento da temperatura (coeficiente de temperatura negativo para VF).
• Distribuição Espectral:Cada chip emite luz numa banda estreita de comprimentos de onda, com pico em λp. O espectro Laranja AlInGaP é tipicamente mais estreito do que os espectros InGaN para Azul e Verde.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento e Atribuição dos Terminais

O dispositivo está em conformidade com uma pegada SMD padrão da indústria. As dimensões-chave incluem um tamanho do corpo de aproximadamente 3,2mm x 1,6mm com uma altura de apenas 0,55mm. A atribuição dos terminais é crítica para a orientação correta: Terminal 1: Ânodo Azul (InGaN), Terminal 2: Ânodo Laranja (AlInGaP), Terminal 3: Ânodo Verde (InGaN). Os cátodos para os três chips estão internamente conectados ao(s) terminal(is) restante(s). O layout exato das pastilhas deve ser seguido conforme mostrado no diagrama "Recomendação da Pastilha de Fixação na Placa de Circuito Impresso" da ficha técnica para garantir soldagem adequada e alívio térmico.

5.2 Identificação da Polaridade

A polaridade é tipicamente indicada por uma marcação no encapsulamento do LED, como um ponto, um entalhe ou uma borda chanfrada perto do Terminal 1. A serigrafia da PCB deve refletir claramente esta marcação para evitar erros de montagem. Polaridade incorreta impedirá o LED de acender e pode stressar o dispositivo se uma alta tensão reversa for aplicada pelo circuito driver.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem por Refluxo

O dispositivo está classificado para soldagem por refluxo infravermelho sem chumbo (Pb-free). O perfil recomendado inclui uma zona de pré-aquecimento (150-200°C), uma rampa controlada até uma temperatura de pico máxima de 260°C, e um tempo acima do líquido (TAL) onde a temperatura de pico é mantida por um máximo de 10 segundos. O tempo total de pré-aquecimento não deve exceder 120 segundos. Estes parâmetros baseiam-se em normas JEDEC para prevenir choque térmico e danos no encapsulamento epóxi e nas ligações internas de fio de ouro. O perfil deve ser caracterizado para a montagem específica da PCB.

6.2 Armazenamento e Manuseio

• Precauções contra ESD (Descarga Eletrostática):O LED é sensível a ESD. O manuseio deve ser realizado numa estação de trabalho protegida contra ESD usando pulseiras aterradas e espuma condutora.
• Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL):O dispositivo tem classificação MSL 3. Quando a bolsa de barreira de humidade original é aberta, os componentes devem ser soldados dentro de 168 horas (1 semana) de exposição às condições do chão de fábrica (<30°C/60% RH). Se excedido, é necessário um cozimento a 60°C por pelo menos 20 horas para remover a humidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" durante o refluxo.
• Armazenamento a Longo Prazo:As bolsas não abertas devem ser armazenadas a ≤30°C e ≤90% RH. Os dispositivos abertos devem ser armazenados num armário seco ou recipiente selado com dessecante.

6.3 Limpeza

A limpeza pós-soldagem, se necessária, deve usar solventes suaves à base de álcool, como álcool isopropílico (IPA) ou etanol. A imersão deve ser breve (menos de um minuto) à temperatura ambiente. Produtos químicos agressivos ou não especificados podem danificar o material da lente ou as marcações do encapsulamento.

7. Embalagem e Informações de Pedido

O LTST-C19FD1WT é fornecido em fita transportadora relevada padrão da indústria em bobinas de diâmetro de 7 polegadas (178mm). Cada bobina contém 3000 peças. As dimensões da fita e da bobina estão em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481, garantindo compatibilidade com equipamentos automatizados pick-and-place. Para quantidades inferiores a uma bobina completa, uma quantidade mínima de embalagem de 1000 peças é típica para restos.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Cada chip de cor deve ser acionado independentemente com o seu próprio resistor limitador de corrente ou driver de corrente constante. O valor do resistor (R) é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_alimentação - VF_LED) / IF. Por exemplo, acionar o LED Azul a partir de uma alimentação de 5V com um IF alvo de 20mA e uma VF típica de 3,5V: R = (5V - 3,5V) / 0,02A = 75 Ohms. Um resistor padrão de 75Ω ou 82Ω seria adequado. A potência nominal do resistor deve ser pelo menos I²R = (0,02)² * 75 = 0,03W, portanto um resistor de 1/10W (0,1W) é suficiente. Microcontroladores ou ICs dedicados de driver de LED podem ser usados para dimerização PWM (Modulação por Largura de Pulso) ou mistura dinâmica de cores.

8.2 Considerações de Projeto

• Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, garantir uma área de cobre adequada na PCB em torno das pastilhas do LED ajuda a conduzir o calor para longe da junção, mantendo o brilho e a longevidade.
• Correspondência de Corrente:Para um brilho aparente uniforme quando múltiplas cores estão acesas simultaneamente, as diferentes intensidades luminosas e a sensibilidade do olho humano (resposta fotópica) devem ser consideradas. As correntes de acionamento podem precisar de ser ajustadas independentemente (por exemplo, corrente mais baixa para o chip Verde mais brilhante) para alcançar luz branca equilibrada ou outras misturas de cor.
• Proteção contra Tensão Reversa:Em circuitos onde o LED pode ser exposto a polarização reversa (por exemplo, em matrizes multiplexadas), recomenda-se um diodo shunt em paralelo com cada cadeia de LED para proteger os dispositivos.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O diferencial-chave do LTST-C19FD1WT é a sua capacidade de "cores completas" num encapsulamento ultra-fino de 0,55mm. Em comparação com o uso de três LEDs separados de cor única 0603 ou 0402, esta solução integrada oferece uma economia significativa de espaço, pick-and-place simplificado (um componente vs. três) e potencialmente melhor mistura de cores devido à proximidade das fontes de luz. O uso de InGaN para azul/verde e AlInGaP para laranja proporciona alta eficiência e boa saturação de cor em todo o espectro. Soluções alternativas podem usar um LED branco com filtros de cor ou um encapsulamento RGB dedicado, que pode ser mais espesso ou ter requisitos de tensão de acionamento diferentes.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

10.1 Posso acionar as três cores simultaneamente para criar luz branca?

Sim, ao acionar os chips Vermelho (Laranja), Verde e Azul com rácios de corrente apropriados, pode misturar luz para criar várias cores, incluindo branco. No entanto, o comprimento de onda laranja específico (605-611nm dominante) não é um vermelho profundo, portanto o "branco" resultante pode ter uma gama de cores ligeiramente quente ou limitada em comparação com um LED que usa um chip vermelho verdadeiro. Alcançar um ponto branco específico (por exemplo, D65) requer controlo preciso da corrente e pode envolver calibração.

10.2 Por que a corrente direta máxima é diferente para o chip Laranja?

O chip Laranja usa tecnologia de semicondutor AlInGaP, enquanto o Azul e o Verde usam InGaN. Estes diferentes sistemas de material têm diferenças inerentes na capacidade de densidade de corrente, eficiência interna e características térmicas, levando o fabricante a especificar uma corrente contínua segura mais alta (30mA vs. 20mA) para o chip Laranja sob as mesmas restrições térmicas do encapsulamento.

10.3 O que acontece se eu exceder a especificação de 260°C por 10 segundos no refluxo?

Exceder o perfil térmico recomendado pode causar múltiplas falhas: delaminação do encapsulamento epóxi, fissuração do die de silício ou substrato, degradação do fósforo (se presente) ou falha das ligações internas de fio de ouro. Isto provavelmente resultará em falha imediata (sem emissão de luz) ou fiabilidade a longo prazo significativamente reduzida.

11. Exemplo Prático de Caso de Uso

Cenário: Indicador de Estado Multifunção para um Router de Rede.Um único LTST-C19FD1WT pode substituir três LEDs separados para indicar energia (Laranja fixo), atividade de rede (Verde intermitente) e estado de erro (Azul intermitente). Os pinos GPIO de um microcontrolador, cada um com um resistor limitador de corrente em série calculado como na secção 8.1, controlam independentemente cada cor. O amplo ângulo de visão de 130 graus garante que o indicador seja visível de qualquer ponto de uma sala. O perfil ultra-fino permite que se encaixe atrás de um painel fino. Usando PWM no microcontrolador, o brilho de cada cor pode ser ajustado para visibilidade ideal em diferentes condições de iluminação ambiente.

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 através da junção p-n, os eletrões do material tipo n recombinam-se com as lacunas do material tipo p, libertando energia na forma de fotões. O comprimento de onda (cor) da luz emitida é determinado pela banda proibida de energia do material semicondutor. O LTST-C19FD1WT utiliza dois sistemas de material: Nitreto de Gálio e Índio (InGaN) para os chips azul e verde, que tem uma banda proibida mais larga, e Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) para o chip laranja, que tem uma banda proibida mais estreita correspondente a comprimentos de onda mais longos (vermelho/laranja). A lente branca difusa encapsula os chips, fornecendo proteção mecânica, moldando o feixe de saída de luz e misturando as cores quando múltiplos chips estão ativos.

13. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs SMD como o LTST-C19FD1WT segue tendências mais amplas na optoeletrónica: maior integração, miniaturização e eficiência. Iterações futuras podem apresentar encapsulamentos ainda mais finos, maior eficácia luminosa (mais saída de luz por watt) e índices de reprodução de cor (CRI) melhorados para aplicações de branco misto. Há também uma tendência para tolerâncias de binning mais apertadas para fornecer cor e brilho mais consistentes para aplicações de exibição de alta gama. A busca por operação a tensão mais baixa para ser compatível com lógica digital de baixa potência avançada (por exemplo, sistemas de 1,8V ou 3,3V) é outra área de desenvolvimento em curso.