Ficha Técnica do LED SMD LTST-FS63HBGED - LED de Visão Lateral Cores Completas - 0.30mm de Espessura - Azul/Verde/Vermelho - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-FS63HBGED é uma lâmpada LED de montagem em superfície (SMD) altamente integrada, projetada para aplicações eletrónicas modernas com restrições de espaço. Representa uma configuração especializada dentro da família de LEDs miniaturizados, concebida especificamente para processos de montagem automatizada em placas de circuito impresso (PCB). Este dispositivo combina três fontes de luz semicondutoras distintas num único encapsulamento excecionalmente fino, permitindo capacidade de cores completas numa área mínima.

1.1 Vantagens Principais e Posicionamento do Produto

A principal vantagem competitiva deste LED reside no seu perfil ultra-fino de 0,30 mm, tornando-o um componente de visão lateral. Este fator de forma é crítico para aplicações onde o espaço vertical é severamente limitado, como em dispositivos móveis ultra-finos, tecnologia vestível e painéis com iluminação lateral. A integração dos chips Azul (InGaN), Verde (InGaN) e Vermelho (AlInGaP) permite a geração de um amplo espectro de cores através de controlo individual ou combinado, eliminando a necessidade de múltiplos LEDs discretos de cor única. O encapsulamento utiliza uma lente difusa branca, que ajuda a misturar a luz dos três chips e proporciona uma aparência mais uniforme quando vista fora do eixo.

1.2 Mercado-Alvo e Aplicações

O dispositivo é direcionado a uma vasta gama de fabricantes de equipamentos eletrónicos. Os seus principais segmentos de aplicação incluem:

• Eletrónica de Consumo:Retroiluminação de teclados, teclados numéricos e indicadores de estado em telefones sem fio/telemóveis, computadores portáteis, tablets e comandos à distância.
• Automação de Escritório e Sistemas de Rede:Indicadores de estado e atividade em routers, switches, modems, impressoras e dispositivos de armazenamento externo.
• Eletrodomésticos e Equipamento Industrial:Iluminação de interface do utilizador, luzes de estado operacional e indicadores simbólicos em painéis de controlo.
• Tecnologia de Visualização:Adequado para microdisplays e como fonte de iluminação compacta para sinalização e iluminação simbólica de pequena escala.

O dispositivo é totalmente compatível com equipamentos de colocação automática de alto volume e processos de soldadura por refluxo infravermelho (IR), alinhando-se com linhas de produção modernas e compatíveis com RoHS.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

Uma compreensão completa das características elétricas e óticas é essencial para um design de circuito fiável e para alcançar o desempenho desejado.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não é garantida a operação sob ou nestes limites.

• Dissipação de Potência (Pd):Varia conforme a cor: Azul: 97,5 mW, Verde: 100,5 mW, Vermelho: 81,0 mW. Este parâmetro, combinado com a resistência térmica (implícita nas curvas de derating), dita a corrente direta máxima sustentável a temperaturas ambientes elevadas.
• Corrente Direta:A corrente direta contínua em DC é classificada em 30 mA para as três cores. É permitida uma corrente direta de pico mais elevada de 100 mA, mas apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1 ms) para gerir a temperatura da junção.
• Limiar de Descarga Eletrostática (ESD):Classificado em 2000V (Modelo de Corpo Humano). Este é um nível padrão para componentes de grau de consumo, exigindo precauções padrão de manuseamento de ESD durante a montagem.
• Intervalos de Temperatura:Operação: -40°C a +85°C; Armazenamento: -40°C a +100°C. A ampla gama de operação torna-o adequado tanto para ambientes de consumo como para alguns industriais.
• Condição de Soldadura:Suporta refluxo por IR a uma temperatura de pico de 260°C durante 10 segundos, compatível com processos de soldadura sem chumbo (Pb-free).

2.2 Características Elétricas e Óticas (Típicas a Ta=25°C)

Estas são as condições de teste padrão e os valores de desempenho típicos utilizados para design e binning.

• Intensidade Luminosa (Iv):Medida a correntes de teste específicas (Azul: 12mA, Verde: 30mA, Vermelho: 30mA). O valor típico é 2750 mcd (milicandela), com um mínimo de 1735 mcd e um máximo de 4265 mcd. A variação é tratada pelo sistema de binning.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):Um ângulo muito amplo de 130 graus (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor no eixo, característico de um LED de emissão lateral com lente difusa, proporcionando uma iluminação ampla e uniforme.
• Parâmetros de Comprimento de Onda:
  • Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λP): Azul: 466 nm, Verde: 516 nm, Vermelho: 632 nm (típico).
  • Comprimento de Onda Dominante (λd): A gama define a cor percecionada. Azul: 467-477 nm, Verde: 516-526 nm, Vermelho: 618-628 nm.
  • Largura a Meia Altura Espectral (Δλ): Azul: 25 nm, Verde: 35 nm, Vermelho: 20 nm (típico). Isto indica a pureza espectral; um Δλ menor significa uma luz mais monocromática.
• Tensão Direta (Vf):A queda de tensão no LED à corrente de teste. As gamas são: Azul: 2,45-3,25V, Verde: 2,55-3,35V, Vermelho: 1,90-2,70V. Esta gama deve ser considerada no design do driver, especialmente para fontes de tensão constante.
• Corrente Inversa (Ir):Máximo de 10 μA a uma tensão inversa (Vr) de 5V. Este teste é para garantia de qualidade; o dispositivo não foi concebido para operação em polarização inversa.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins. O LTST-FS63HBGED utiliza dois critérios principais de binning.

3.1 Classificação de Intensidade Luminosa (Iv)

Os LEDs são classificados com base na sua intensidade luminosa medida às correntes de teste padrão. Os bins são definidos como:

- Bin BB:1735 mcd (Mín) a 2340 mcd (Máx).

- Bin CC:2340 mcd (Mín) a 3160 mcd (Máx).

- Bin DD:3160 mcd (Mín) a 4265 mcd (Máx).

Uma tolerância de +/-15% é aplicada dentro de cada bin. Os designers devem especificar o bin necessário para garantir um nível mínimo de brilho para a sua aplicação.

3.2 Classificação de Matiz (Cromaticidade da Cor)

Este é um binning bidimensional mais complexo baseado nas coordenadas de cromaticidade CIE 1931 (x, y). A ficha técnica fornece uma matriz de bins (ex.: B0, B1, B2, B3, C0, C1... D3). Cada bin é definido por uma área quadrilátera no gráfico de cores. Por exemplo, o Bin B0 cobre coordenadas dentro dos limites definidos por (x: 0,2685-0,2885, y: 0,2730-0,3010). É permitida uma tolerância de +/- 0,01 em cada coordenada (x, y) dentro de um bin. Este sistema garante que todos os LEDs dentro de um bin de Matiz específico parecerão visualmente idênticos em cor sob condições padrão, o que é crítico para aplicações que requerem aparência de cor uniforme em múltiplos indicadores.

4. Análise das Curvas de Desempenho

As curvas características fornecidas oferecem uma visão mais profunda do comportamento do dispositivo em condições variáveis.

4.1 Intensidade Relativa vs. Comprimento de Onda (Fig.1)

Esta curva de distribuição espectral mostra a potência de saída de luz relativa em cada comprimento de onda. Confirma visualmente os comprimentos de onda de pico (λP) e as larguras a meia altura espectrais (Δλ) para cada chip de cor. As curvas para InGaN (Azul e Verde) mostram tipicamente um pico mais acentuado em comparação com AlInGaP (Vermelho), que pode ter um espectro ligeiramente mais amplo.

4.2 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Fig.2)

Esta curva IV é não linear e exponencial por natureza, típica de um díodo. A curva mostrará diferentes tensões de condução para o Vermelho (AlInGaP, ~1,9V) versus o Azul/Verde (InGaN, ~2,5-3,0V). A inclinação da curva na região de operação representa a resistência dinâmica do LED. Este gráfico é crucial para projetar drivers de corrente constante para garantir operação estável ao longo da gama de tensão direta.

4.3 Curva de Derating da Corrente Direta (Fig.3)

Este é um dos gráficos mais críticos para a fiabilidade. Mostra a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente (Ta). À medida que Ta aumenta, a corrente máxima deve ser reduzida para evitar que a temperatura da junção do LED exceda o seu limite, o que aceleraria a depreciação dos lúmens e reduziria a vida útil. A curva mostra tipicamente um derating linear de uma corrente especificada a 25°C até zero na temperatura máxima da junção (implícita pela temperatura máxima de operação).

4.4 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (Fig.4)

Esta curva mostra que a saída de luz (intensidade luminosa) aumenta com a corrente direta, mas a relação não é perfeitamente linear, especialmente a correntes mais elevadas onde a eficiência pode diminuir devido ao aumento do calor. Ajuda os designers a escolher uma corrente de operação que equilibre o brilho com a eficiência e a longevidade.

4.5 Padrão de Radiação (Fig.5 & Fig.6)

Estes diagramas polares ilustram a distribuição espacial da intensidade luminosa. Um LED de visão lateral com lente difusa mostra tipicamente um padrão de emissão amplo, semelhante a lambertiano. A Fig.5 (Horizontal) e a Fig.6 (Vertical) mostrariam a intensidade em função do ângulo a partir do eixo central, confirmando o ângulo de visão de 130 graus. O padrão deve ser simétrico para uma aparência fora do eixo consistente.

5. Informação Mecânica, de Embalagem e Montagem

5.1 Dimensões do Encapsulamento e Atribuição de Pinos

O dispositivo está em conformidade com um contorno de encapsulamento padrão EIA. As dimensões críticas incluem o comprimento total, a largura e a espessura ultra-crítica de 0,30 mm. A atribuição de pinos é claramente definida: o Pino 3 é o cátodo comum (ou ânodo, dependendo da construção interna; a ficha técnica especifica-o como o pino comum para as três cores). O ânodo para o chip Vermelho é o Pino 1, para o Verde é o Pino 2 e para o Azul é o Pino 4. Esta informação é vital para o layout correto do PCB e orientação durante a montagem.

5.2 Design Recomendado de Pads de PCB e Direção de Soldadura

A ficha técnica inclui uma recomendação de padrão de soldadura. Isto mostra o tamanho e forma ótimos dos pads de cobre no PCB para garantir uma junta de soldadura fiável, minimizando o efeito "tombstoning" (o componente levantar-se numa extremidade durante o refluxo). Também indica a orientação correta do LED na fita em relação ao PCB para máquinas de pick-and-place automáticas.

5.3 Especificações de Embalagem em Fita e Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada de 8 mm de largura enrolada em bobinas de 7 polegadas (178 mm) de diâmetro. As especificações-chave incluem:

- Dimensões do Bolso:Tamanho preciso da cavidade para segurar o LED com segurança.

- Passo:A distância entre os bolsos dos componentes (ex.: 4mm).

- Dimensões da Bobina:Diâmetro do cubo, diâmetro do flange e largura total.

- Quantidade:4000 peças por bobina completa.

- Fita de Cobertura:Usada para selar os bolsos; deve ter a força de descolamento correta para a máquina de colocação.

- Normas de Embalagem:Conforme com ANSI/EIA-481.

- Regras de Qualidade:Máximo de dois componentes em falta consecutivos permitidos; quantidade mínima de embalagem para remanescentes é de 500 peças.

6. Diretrizes de Montagem, Manuseamento e Aplicação

6.1 Processo de Soldadura

O dispositivo é qualificado para soldadura por refluxo infravermelho (IR) com perfil sem chumbo. O parâmetro crítico é uma temperatura de pico de 260°C durante 10 segundos, conforme definido nos valores máximos absolutos. Os designers devem garantir que o perfil do seu forno de refluxo permaneça dentro destes limites para evitar danificar o encapsulamento plástico ou as ligações internas.

6.2 Limpeza

A limpeza pós-soldadura deve ser realizada com cuidado. Apenas devem ser utilizados solventes especificados. A ficha técnica recomenda imersão em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente normal por menos de um minuto. Produtos químicos mais agressivos ou exposição prolongada podem danificar a lente de epóxi ou as marcações do encapsulamento.

6.3 Precauções de Descarga Eletrostática (ESD)

Embora classificado em 2000V HBM, o dispositivo é suscetível a danos por ESD. Procedimentos de manuseamento adequados são obrigatórios: usar pulseiras de aterramento, tapetes antiestáticos e garantir que todo o equipamento está devidamente aterrado. O LED não deve ser manuseado diretamente com as mãos nuas.

6.4 Condições de Armazenamento

Para preservar a vida útil, os LEDs devem ser armazenados na sua bolsa de barreira de humidade original em condições de 30°C ou menos e 90% de humidade relativa ou menos. O período recomendado de utilização é de um ano a partir da data de expedição, quando armazenado nestas condições. Se a bolsa foi aberta ou o cartão indicador de humidade mostra exposição excessiva à humidade, pode ser necessário um processo de "baking" antes do refluxo para evitar o "efeito pipoca" (fissuração do encapsulamento devido à expansão rápida do vapor).

6.5 Precauções de Aplicação

A ficha técnica declara explicitamente o uso pretendido para "equipamento eletrónico comum". Para aplicações que requerem fiabilidade excecional onde uma falha pode colocar em risco a vida ou a saúde (aviação, médicas, sistemas de segurança de transporte), é necessária consulta e qualificação prévia com o fabricante. Isto destaca a classificação do componente para uso comercial/industrial, não necessariamente para aplicações críticas de segurança sem uma avaliação adicional.

7. Considerações de Design e Circuitos de Aplicação Típicos

7.1 Acionamento do LED

Devido à característica IV exponencial, os LEDs devem ser acionados por uma fonte de corrente, não por uma fonte de tensão, para uma saída de luz estável. O método mais simples é usar uma resistência limitadora de corrente em série com uma fonte de tensão. O valor da resistência (R) é calculado como R = (V_fonte - Vf_LED) / If, onde Vf_LED é a tensão direta do chip de cor específico à corrente desejada (If). Como Vf tem uma gama, a resistência deve ser escolhida para garantir que If não exceda a classificação máxima mesmo com o Vf mínimo. Para aplicações de precisão ou alimentadas por bateria, recomenda-se um driver IC de LED de corrente constante dedicado. Cada chip de cor deve ser acionado independentemente para permitir a mistura de cores completas.

7.2 Gestão Térmica

Apesar do seu tamanho reduzido, gerir a temperatura da junção é fundamental para a longevidade. O caminho principal para dissipação de calor é através dos pads de soldadura para o cobre do PCB. Portanto, usar o layout de pads recomendado e maximizar a área de cobre conectada aos pads (alívio térmico) é importante. Evitar operar à corrente máxima absoluta, especialmente em temperaturas ambientes elevadas, e consultar a curva de derating.

7.3 Integração Ótica

A lente difusa branca proporciona uma saída de luz misturada. Para aplicações que requerem padrões de feixe específicos, óticas secundárias (guias de luz, refletores) podem ser projetadas em torno do LED. O amplo ângulo de visão torna-o adequado para iluminação lateral de guias de luz finas comumente usadas na retroiluminação de botões.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Os principais diferenciadores do LTST-FS63HBGED no mercado são:

1. Fator de Forma:A espessura de 0,30 mm é um facilitador-chave para designs ultra-finos, distinguindo-o dos LEDs SMD de emissão superior padrão, que são tipicamente mais altos.

2. Integração:Combinar três chips de cor primária num único encapsulamento economiza espaço no PCB e simplifica a montagem em comparação com o uso de três LEDs separados.

3. Desempenho:O uso de InGaN para azul/verde e AlInGaP para vermelho proporciona alta eficiência e boa saturação de cor.

4. Capacidade de Fabricação:Total compatibilidade com linhas de montagem SMT automáticas de alta velocidade torna-o rentável para produção em massa.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar as três cores simultaneamente à sua corrente DC máxima de 30mA cada?

R: Não. A dissipação total de potência deve ser considerada. A operação simultânea a 30mA cada provavelmente excederia a capacidade total de dissipação de potência do encapsulamento, levando a sobreaquecimento. A curva de derating e as classificações Pd individuais devem ser usadas para determinar correntes de operação simultânea seguras com base na temperatura ambiente.

P: Por que as correntes de teste são diferentes para os chips Azul (12mA) versus Verde/Vermelho (30mA)?

R: Isto está relacionado com a eficiência inerente e características operacionais dos diferentes materiais semicondutores (InGaN vs. AlInGaP). O fabricante escolheu correntes de teste que representam um ponto de operação típico e eficiente para cada chip para alcançar a intensidade luminosa alvo, gerindo o calor e a longevidade.

P: Como consigo luz branca com este LED RGB?

R: A luz branca é criada misturando as três cores primárias em rácios de intensidade específicos. Isto requer modulação por largura de pulso (PWM) independente ou controlo de corrente analógico de cada chip. Os rácios exatos dependem dos bins de cromaticidade dos LEDs específicos usados e do ponto branco alvo (ex.: branco frio, branco quente).

P: É necessária proteção contra tensão inversa?

R: Embora o dispositivo possa suportar um teste de polarização inversa de 5V, não foi concebido para operação em inverso. Se houver qualquer possibilidade de aplicação de tensão inversa no circuito (ex.: numa carga indutiva ou com um sinal AC acoplado), deve ser usado um díodo de proteção externo em série ou paralelo (dependendo da configuração).