Ficha Técnica do LED SMD LTST-E212KRKGWT - Dimensões 2.0x1.25x0.8mm - Tensão 1.8-2.5V - Potência 75mW - Cores Vermelho/Verde - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-E212KRKGWT é um LED compacto para montagem em superfície, projetado para montagem automatizada em placas de circuito impresso em aplicações com espaço limitado. Possui uma lente difusa e está disponível com duas tecnologias distintas de fonte de luz: AlInGaP para emissão vermelha e InGaN para emissão verde. Esta capacidade bicolor numa única pegada de encapsulamento torna-o versátil para indicação de estado, retroiluminação e sinalização onde são necessárias múltiplas cores a partir de uma localização de componente comum.

1.1 Vantagens Principais

• Formato Miniaturizado:O tamanho reduzido do encapsulamento é ideal para layouts de PCB de alta densidade encontrados em eletrônicos portáteis e de consumo modernos.
• Fonte de Cor Dupla:Oferece flexibilidade de projeto ao fornecer opções vermelha e verde com atribuições de pinos compatíveis, simplificando o inventário e o projeto de PCB para aplicações bicolor.
• Compatibilidade com Automação:Embalado em fita de 8mm em bobinas de 7 polegadas, é totalmente compatível com equipamentos automáticos de pick-and-place de alta velocidade, otimizando a fabricação.
• Robusta Compatibilidade de Processo:Projetado para suportar processos padrão de soldagem por refluxo infravermelho (IR), incluindo os necessários para montagem com solda sem chumbo (Pb-free).
• Conformidade Ambiental:O produto atende às diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).

1.2 Mercados-Alvo e Aplicações

Este LED é adequado para uma ampla gama de equipamentos eletrônicos. As principais áreas de aplicação incluem dispositivos de telecomunicações (telefones sem fio e celulares), computação portátil (notebooks, tablets), sistemas de rede, eletrodomésticos e painéis de sinalização ou exibição internos. Sua confiabilidade e tamanho pequeno tornam-no uma escolha preferencial para eletrônicos de consumo e industriais onde desempenho consistente e montagem eficiente são críticos.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

A seguinte seção fornece uma interpretação objetiva e detalhada dos principais parâmetros elétricos e ópticos especificados para o LED LTST-E212KRKGWT, medidos a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida.

• Dissipação de Potência (Pd):75 mW para ambas as variantes vermelha e verde. Este parâmetro limita a potência elétrica total (Corrente Direta * Tensão Direta) que pode ser convertida em luz e calor dentro do chip do LED.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):80 mA, permitida apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms). Exceder este valor em operação DC provavelmente causará superaquecimento.
• Corrente Direta DC (I_F):30 mA. Esta é a corrente contínua máxima recomendada para operação confiável de longo prazo.
• Faixa de Temperatura:A faixa de temperatura de operação e armazenamento é de -40°C a +100°C, indicando adequação para ambientes com grandes variações de temperatura.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos sob condições padrão de teste (I_F= 20mA).

• Intensidade Luminosa (I_V):A saída de luz típica é de 75 mcd para o LED vermelho e 65 mcd para o LED verde, com um valor mínimo garantido de 28 mcd para ambos. Esta intensidade é medida usando um sensor filtrado para corresponder à resposta fotópica do olho humano.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):É especificado um valor típico de 120 graus. Este amplo ângulo de visão, característico de uma lente difusa, garante boa visibilidade sobre uma área ampla, tornando-o adequado para indicadores de painel.
• Comprimento de Onda:
  • Vermelho (AlInGaP):O Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P) é tipicamente 639 nm. O Comprimento de Onda Dominante (λ_d) é tipicamente 631 nm.
  • Verde (InGaN):O Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P) é tipicamente 574 nm. O Comprimento de Onda Dominante (λ_d) é tipicamente 566 nm.
  A ligeira diferença entre o comprimento de onda de pico e dominante é normal e está relacionada à forma do espectro de emissão.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):Tipicamente 20 nm para ambas as cores, indicando a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida.
• Tensão Direta (V_F):Varia de 1.8V (mín.) a 2.5V (máx.) a 20mA. O valor típico para projeto deve ser considerado em torno do ponto médio, mas os circuitos devem acomodar toda a faixa. Uma tolerância de ±0.1V é observada.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 10 µA a uma Tensão Reversa (V_R) de 5V. É crucial notar que este dispositivonão foi projetado para operação reversa; este teste é apenas para verificação de qualidade.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em categorias de desempenho. O LTST-E212KRKGWT usa categorias separadas para intensidade luminosa e, para a versão verde, para comprimento de onda dominante.

3.1 Classificação de Intensidade Luminosa (I_V)

Ambos os LEDs vermelho e verde compartilham os mesmos códigos de categoria de intensidade, medidos em milicandelas (mcd) a 20mA. Cada categoria tem uma tolerância de 11%.

• Categoria N:28.0 – 45.0 mcd
• Categoria P:45.0 – 71.0 mcd
• Categoria Q:71.0 – 112.0 mcd
• Categoria R:112.0 – 180.0 mcd

Por exemplo, um LED rotulado com a Categoria Q para intensidade terá uma saída típica entre 71 e 112 mcd. Os projetistas devem especificar a categoria necessária para garantir níveis mínimos de brilho em sua aplicação.

3.2 Classificação de Comprimento de Onda Dominante (WD) para Verde

Apenas o LED verde tem categorias de comprimento de onda especificadas, medidas em nanômetros (nm) a 20mA, com uma tolerância de ±1 nm por categoria.

• Categoria G1:566.0 – 569.0 nm
• Categoria G2:569.0 – 572.0 nm
• Categoria G3:572.0 – 575.0 nm

Esta classificação permite um controle mais rigoroso sobre o tom exato de verde, o que pode ser importante para correspondência de cores em displays multi-LED ou requisitos estéticos específicos.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica (ex.: Figura 1 para distribuição espectral, Figura 6 para ângulo de visão), suas implicações gerais são analisadas aqui.

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

A característica I-V de um LED é não linear. Para o LTST-E212KRKGWT, na corrente de operação típica de 20mA, a tensão direta fica entre 1.8V e 2.5V. A curva mostrará um aumento acentuado na corrente assim que a tensão direta exceder o limiar de condução do diodo. Isto torna necessário o uso de um resistor limitador de corrente ou um driver de corrente constante em série com o LED quando alimentado por uma fonte de tensão, para evitar fuga térmica.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A saída de luz (intensidade luminosa) é geralmente proporcional à corrente direta dentro da faixa de operação do dispositivo. No entanto, a eficiência pode cair em correntes muito altas devido ao aumento do calor. Operar na corrente recomendada de 20mA garante o equilíbrio ideal entre brilho e longevidade.

4.3 Distribuição Espectral

Os gráficos espectrais referenciados mostrariam um único pico dominante para cada cor (em torno de 639nm para vermelho, 574nm para verde) com uma largura a meia altura típica de 20nm. O LED vermelho AlInGaP tipicamente tem um espectro mais estreito em comparação com algumas outras tecnologias vermelhas, enquanto o espectro verde InGaN é padrão para seu tipo. A lente difusa alarga ligeiramente a distribuição angular desses comprimentos de onda, mas não altera significativamente a saída espectral de pico.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento e Polaridade

O encapsulamento SMD tem uma pegada nominal. As dimensões críticas incluem o tamanho do corpo e o espaçamento dos terminais. A atribuição dos pinos é crucial para a orientação correta:

• LED Vermelho (AlInGaP):Ânodo e cátodo são atribuídos aos pinos 1 e 3.
• LED Verde (InGaN):Ânodo e cátodo são atribuídos aos pinos 1 e 4.

Esta diferença significa que uma única pegada de PCB pode acomodar qualquer cor, mas o circuito de acionamento deve conectar-se aos pinos corretos. O desenho de contorno do encapsulamento (implícito na ficha técnica) deve sempre ser consultado para dimensões exatas e posicionamento das pastilhas.

5.2 Layout Recomendado das Pastilhas de Fixação na PCB

Um padrão de pastilhas sugerido é fornecido para garantir soldagem adequada e estabilidade mecânica. O projeto da pastilha tipicamente inclui alívios térmicos para facilitar a soldagem, fornecendo área de cobre suficiente para dissipação de calor e forte adesão. Seguir esta recomendação ajuda a prevenir o efeito "tombstoning" (uma extremidade levantando durante o refluxo) e garante juntas de solda confiáveis.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo IR

A ficha técnica referencia o J-STD-020B para condições de processo sem chumbo. Um perfil genérico é sugerido com limites-chave:

• Pré-aquecimento:150°C a 200°C.
• Tempo de Pré-aquecimento:Máximo de 120 segundos para aumentar a temperatura lentamente e ativar o fluxo.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C. O tempo acima do líquido (ex.: 217°C) deve ser controlado conforme as especificações da pasta de solda.
• Tempo de Soldagem no Pico:Máximo de 10 segundos, e o refluxo não deve ser realizado mais de duas vezes.

É enfatizado que o perfil ideal depende da montagem específica da PCB, sendo necessária caracterização.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, a temperatura do ferro de solda não deve exceder 300°C, e o tempo de contato deve ser limitado a no máximo 3 segundos para uma única operação apenas. Calor ou tempo excessivos podem danificar o encapsulamento do LED ou as ligações internas dos fios.

6.3 Armazenamento e Manuseio

Os LEDs são sensíveis à umidade. As regras-chave de armazenamento incluem:

• Embalagem Selada:Armazenar a ≤ 30°C e ≤ 70% UR. Usar dentro de um ano a partir da data da embalagem seca.
• Embalagem Aberta:Para componentes removidos da bolsa de barreira de umidade, o ambiente deve ser ≤ 30°C e ≤ 60% UR.
• Vida Útil no Chão de Fábrica:Recomenda-se completar o refluxo IR dentro de 168 horas (7 dias) após abrir a embalagem original.
• Reaquecimento (Baking):Se o tempo de exposição exceder 168 horas, é necessário um reaquecimento a aproximadamente 60°C por pelo menos 48 horas antes da soldagem para remover a umidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" (rachadura do encapsulamento durante o refluxo).

6.4 Limpeza

Se a limpeza pós-soldagem for necessária, apenas solventes à base de álcool especificados, como álcool etílico ou isopropílico, devem ser usados à temperatura normal por menos de um minuto. Produtos químicos não especificados podem danificar a lente plástica ou o material do encapsulamento.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificações da Fita e Bobina

O produto é fornecido como padrão em fita transportadora embutida com uma fita de cobertura protetora, enrolada em bobinas de diâmetro de 7 polegadas (178mm). A quantidade padrão por bobina é de 3000 peças. Uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças está disponível para pedidos de restante. As dimensões da fita e bobina estão em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481, garantindo compatibilidade com alimentadores padrão de equipamentos de montagem automatizada.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O método de acionamento mais comum é uma fonte de tensão (V_CC) em série com um resistor limitador de corrente (R_S). O valor do resistor pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R_S= (V_CC- V_F) / I_F. Por exemplo, com uma fonte de 5V, uma V_Ftípica de 2.2V, e uma I_Fdesejada de 20mA: R_S= (5 - 2.2) / 0.02 = 140 Ω. O valor padrão mais próximo (ex.: 150 Ω) seria escolhido, reduzindo ligeiramente a corrente. A potência nominal do resistor deve ser pelo menos I_F²* R_S.

8.2 Gerenciamento Térmico

Embora a dissipação de potência seja baixa (75mW máx.), um projeto térmico adequado estende a vida útil do LED. Certifique-se de que a pastilha de PCB recomendada se conecte a uma área de cobre adequada para atuar como dissipador de calor. Evite operar na corrente máxima absoluta (30mA DC) continuamente em altas temperaturas ambientes, pois isso acelera a depreciação do lúmen.

8.3 Proteção contra Tensão Reversa

Como o dispositivo não foi projetado para polarização reversa, incorporar proteção é prudente em circuitos onde a tensão reversa é possível (ex.: em configurações de LED back-to-back ou com cargas indutivas). Um diodo simples em paralelo com o LED (cátodo para ânodo) pode fornecer essa proteção.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A principal diferenciação do LTST-E212KRKGWT reside na sua capacidade de dupla fonte (AlInGaP/InGaN) e dupla cor dentro de um encapsulamento SMD padronizado. Comparado a LEDs monocromáticos, oferece flexibilidade de projeto. Contra outros LEDs bicolor, seu uso de materiais semicondutores maduros e eficientes (AlInGaP para vermelho, InGaN para verde) tipicamente resulta em boa eficácia luminosa e desempenho estável com a temperatura. O amplo ângulo de visão de 120 graus de sua lente difusa é uma característica-chave versus LEDs de ângulo estreito, tornando-o superior para aplicações que requerem visibilidade em área ampla.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

10.1 Posso acionar este LED diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 3.3V ou 5V?

Resposta:Não, não diretamente. Os pinos GPIO de microcontroladores são fontes de tensão com capacidade limitada de fornecimento/consumo de corrente (frequentemente 20-25mA). Conectar um LED diretamente corre o risco de exceder tanto a corrente máxima do LED quanto a especificação do pino GPIO, potencialmente danificando ambos. Sempre use um resistor limitador de corrente em série ou um circuito driver com transistor.

10.2 Qual é a diferença entre Comprimento de Onda de Pico e Comprimento de Onda Dominante?

Resposta:Comprimento de Onda de Pico (λ_P) é o comprimento de onda único no qual a distribuição de potência espectral é máxima. Comprimento de Onda Dominante (λ_d) é o comprimento de onda único da luz monocromática que, quando combinado com uma referência branca especificada, corresponde à cor percebida do LED. λ_destá mais intimamente relacionado à percepção humana da cor.

10.3 Por que as condições de armazenamento são tão rigorosas?

Resposta:O encapsulamento plástico do LED pode absorver umidade do ar. Durante o processo de soldagem por refluxo em alta temperatura, essa umidade retida pode vaporizar-se rapidamente, criando pressão interna que pode delaminar o encapsulamento ou rachar o chip ("efeito pipoca"). Os procedimentos rigorosos de armazenamento e reaquecimento controlam o teor de umidade para prevenir este modo de falha.

11. Estudo de Caso Prático de Projeto

Cenário:Projetando um painel indicador de status para um roteador de rede que requer indicadores vermelho (falha/erro) e verde (operacional/pronto) em um espaço muito compacto.

Implementação:Usar o LTST-E212KRKGWT permite que uma única pegada de PCB seja usada para ambas as cores de status. O layout da PCB inclui o padrão de pastilhas recomendado. O firmware do microcontrolador controla dois pinos GPIO, cada um conectado através de um resistor limitador de corrente adequado (ex.: 150Ω para fonte de 5V) ao pino 1 (ânodo comum) do LED. Um GPIO aciona o pino 3 (cátodo vermelho), e outro aciona o pino 4 (cátodo verde). Este projeto reduz pela metade o espaço de PCB necessário em comparação com o uso de dois LEDs monocromáticos separados e simplifica a montagem.

12. Princípio de Operação

Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através da eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, elétrons da região tipo n se recombinam com lacunas da região tipo p dentro da camada ativa. Esta recombinação libera energia na forma de fótons (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor utilizado. O LTST-E212KRKGWT utiliza AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para luz vermelha e InGaN (Nitreto de Índio e Gálio) para luz verde, cada material escolhido por sua eficiência e pureza de cor em seu respectivo espectro.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência geral em LEDs SMD como este é em direção a maior eficácia luminosa (mais saída de luz por watt de entrada elétrica), melhor consistência de cor através de classificação mais rigorosa e maior miniaturização, permitindo projetos de PCB com densidade ainda maior. Há também uma ênfase crescente na confiabilidade aprimorada sob condições mais altas de temperatura e umidade para atender aos padrões automotivos e industriais. A ciência dos materiais subjacente continua a avançar, com pesquisas contínuas em novos compostos semicondutores e nanoestruturas para superar os limites de eficiência e permitir novas cores.