Ficha Técnica do LED SMD LTST-E142KGKEKT - Pacote 2.0x1.25x0.8mm - Tensão 1.7-2.5V - Potência 75mW - Dupla Cor Verde/Vermelho - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações do LTST-E142KGKEKT, um díodo emissor de luz (LED) para montagem em superfície (SMD). Este componente integra dois chips de LED distintos num único pacote compacto: um que emite luz verde e outro que emite luz vermelha. O objetivo principal do projeto é fornecer uma solução fiável e que economiza espaço para indicação de estado, retroiluminação e iluminação simbólica em montagens eletrónicas modernas.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

O dispositivo foi projetado para processos de montagem automatizados, apresentando compatibilidade com soldagem por refluxo infravermelho e equipamentos padrão de pick-and-place. A sua pegada miniatura torna-o adequado para aplicações onde o espaço na placa é um fator crítico. Os principais mercados-alvo incluem infraestruturas de telecomunicações (ex.: switches de rede, routers), eletrónica de consumo (portáteis, dispositivos móveis), equipamentos de automação de escritório, eletrodomésticos e painéis de controlo industrial. A sua função principal é servir como indicador visual de estado ou sinal.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

As secções seguintes fornecem uma análise detalhada dos limites operacionais e das características de desempenho do dispositivo sob condições de teste padrão (Ta=25°C).

2.1 Ratings Absolutos Máximos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida. Para ambos os chips, verde e vermelho: a corrente contínua direta máxima é de 30 mA; a corrente direta de pico (sob condições pulsadas: ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms) é de 80 mA; e a dissipação de potência máxima é de 75 mW. O dispositivo é classificado para uma faixa de temperatura de operação e armazenamento de -40°C a +100°C.

2.2 Características Térmicas

A gestão térmica é crítica para a longevidade e estabilidade de desempenho do LED. A temperatura máxima permitida na junção (Tj) para ambos os chips é de 115°C. A resistência térmica típica da junção para o ambiente (Rθja) é de 155 °C/W. Este parâmetro indica a eficácia com que o pacote pode dissipar calor; um valor mais baixo é preferível. Exceder a temperatura máxima da junção acelerará a depreciação do fluxo luminoso e pode levar a uma falha catastrófica.

2.3 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos a uma corrente de teste padrão de 20 mA. A intensidade luminosa (Iv) para o chip verde varia de um mínimo de 56 mcd a um máximo de 180 mcd. Para o chip vermelho, a faixa é de 140 mcd a 420 mcd. O ângulo de visão (2θ1/2), definido como o ângulo total no qual a intensidade cai para metade do seu valor axial, é tipicamente de 120 graus, indicando um padrão de emissão amplo.

O comprimento de onda dominante (λd), que define a cor percebida, é especificado para o chip verde entre 564 nm e 576 nm, e para o chip vermelho entre 616 nm e 626 nm. A tensão direta (Vf) para ambas as cores varia de 1.7 V a 2.5 V a 20 mA. A corrente reversa (Ir) é especificada com um máximo de 10 µA quando uma tensão reversa (Vr) de 5V é aplicada. É crucial notar que o dispositivo não foi projetado para operar sob polarização reversa; esta condição de teste é apenas para fins informativos.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção, os LEDs são classificados em bins de desempenho. Isto permite aos projetistas selecionar componentes que atendam a requisitos específicos de brilho e cor.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa (Iv)

Os chips de LED verde são categorizados em cinco bins de intensidade: P2 (56-71 mcd), Q1 (71-90 mcd), Q2 (90-112 mcd), R1 (112-140 mcd) e R2 (140-180 mcd). Os chips de LED vermelho são categorizados em quatro bins: P (140-185 mcd), Q (185-240 mcd), R (240-315 mcd) e S (315-420 mcd). Uma tolerância de ±11% é aplicada dentro de cada bin.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante (WD)

Para o LED verde, os bins de comprimento de onda dominante são definidos como G1 (564-568 nm), G2 (568-572 nm) e G3 (572-576 nm). A tolerância para cada bin de comprimento de onda é de ±1 nm. A informação de binning para o comprimento de onda dominante do LED vermelho não é detalhada explicitamente no extrato fornecido, mas segue um princípio semelhante de controlo apertado do comprimento de onda.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora dados gráficos específicos sejam referenciados no documento (ex.: Figura 1 para saída espectral, Figura 5 para ângulo de visão), as características típicas podem ser inferidas a partir dos dados tabelados. A relação entre a corrente direta (If) e a tensão direta (Vf) é não linear, típica de um díodo. A intensidade luminosa é diretamente proporcional à corrente direta até aos limites máximos especificados. O desempenho degradar-se-á à medida que a temperatura da junção aumenta; portanto, o projeto térmico da aplicação é fundamental para manter a saída de luz e o ponto de cor especificados ao longo da vida útil do dispositivo.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote e Atribuição dos Terminais

O dispositivo está em conformidade com um contorno de pacote SMD padrão da indústria. As dimensões principais incluem um tamanho do corpo de aproximadamente 2.0 mm de comprimento e 1.25 mm de largura, com uma altura típica de 0.8 mm. As tolerâncias são de ±0.2 mm, salvo indicação em contrário. A atribuição dos terminais é crítica para o funcionamento correto: os terminais 2 e 3 são atribuídos ao chip verde de AlInGaP, enquanto os terminais 1 e 4 são atribuídos ao chip vermelho de AlInGaP. A lente é transparente.

5.2 Layout Recomendado para as Ilhas de Solda na PCB

É fornecido um padrão de ilhas de solda (footprint) recomendado para a placa de circuito impresso, de forma a garantir uma soldagem fiável e um alinhamento mecânico adequado. Seguir este projeto minimiza o efeito "tombstoning" e garante uma transferência térmica ótima do pacote do LED para a PCB.

6. Diretrizes para Soldagem e Montagem

6.1 Condições de Soldagem por Refluxo IR

O dispositivo é compatível com processos de solda sem chumbo (Pb-free). É fornecido um perfil de refluxo infravermelho (IR) sugerido, em conformidade com a norma J-STD-020B. Os parâmetros principais incluem uma temperatura de pré-aquecimento de 150-200°C, uma temperatura de pico do corpo não superior a 260°C, e um tempo acima do líquido (TAL) adaptado à montagem específica da placa. O tempo total de soldagem na temperatura de pico deve ser limitado a um máximo de 10 segundos, e o refluxo deve ser realizado no máximo duas vezes.

6.2 Armazenamento e Manuseio

Os LEDs são sensíveis à humidade. Quando armazenados na sua embalagem original selada à prova de humidade com dessecante, devem ser mantidos a ≤30°C e ≤70% de HR e utilizados no prazo de um ano. Uma vez aberta a embalagem, a "vida útil no chão de fábrica" é de 168 horas (7 dias) em condições não superiores a 30°C e 60% de HR (Nível 3 JEDEC). Se expostos além deste período, é necessário um cozimento a aproximadamente 60°C durante pelo menos 48 horas antes da soldagem, para evitar fissuras tipo "popcorn" durante o refluxo.

6.3 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldagem, devem ser utilizados apenas solventes à base de álcool especificados, como álcool etílico ou isopropílico. Os LEDs devem ser imersos à temperatura ambiente por menos de um minuto. Produtos de limpeza químicos não especificados podem danificar a resina epóxi do pacote ou a lente.

7. Embalagem e Informações para Pedido

Os dispositivos são fornecidos embalados para montagem automatizada. Estão montados em fita transportadora com 8mm de largura e enrolados em bobinas com diâmetro de 7 polegadas (178 mm). Cada bobina completa contém 4000 peças. A fita é selada com uma fita de cobertura para proteger os componentes. A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED de dupla cor é ideal para aplicações que requerem indicação de múltiplos estados. Por exemplo, pode mostrar verde para "ligado/pronto", vermelho para "falha/em espera", ou ambos para um modo específico. Usos comuns incluem indicadores de estado em equipamentos de rede, fontes de alimentação e eletrónica de consumo; retroiluminação para legendas ou botões de painel frontal; e luminárias de sinalização de baixo nível.

8.2 Considerações de Projeto

Limitação de Corrente:Um resistor limitador de corrente externo é obrigatório para cada chip de LED, para evitar exceder a corrente direta máxima. O valor do resistor é calculado com base na tensão de alimentação (Vs), na tensão direta do LED (Vf) na corrente desejada e na corrente alvo (If): R = (Vs - Vf) / If. Utilize sempre o Vf máximo da ficha técnica para um projeto conservador.
Projeto Térmico:Garanta uma área de cobre adequada na PCB (alívio térmico) ligada às ilhas de solda do LED para ajudar a dissipar calor, especialmente se operar perto dos ratings máximos.
Proteção contra ESD:Embora não seja explicitamente declarado, devem ser observadas as precauções padrão de manuseio contra descargas eletrostáticas (ESD) durante a montagem.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O diferencial principal deste componente é a integração de dois chips de LED monocromáticos distintos (AlInGaP para ambas as cores) num único pacote SMD miniatura. A tecnologia AlInGaP oferece alta eficiência luminosa e boa saturação de cor para tons vermelhos e âmbar/verdes, em comparação com tecnologias mais antigas. O ângulo de visão de 120 graus proporciona um padrão de emissão amplo, adequado para aplicações em painéis frontais. O projeto de duplo chip economiza espaço na placa e simplifica a montagem em comparação com a utilização de dois LEDs monocromáticos separados.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar os LEDs verde e vermelho simultaneamente, cada um a 20mA completos?
R: Sim, mas deve considerar a dissipação total de potência. A 20mA, se assumirmos um Vf típico de 2.1V para cada um, a potência total seria (2.1V * 0.02A)*2 = 84 mW. Isto excede a dissipação de potência absoluta máxima de 75 mW por chip (mas note, a classificação é por chip, não a soma do pacote; o acoplamento térmico deve ser considerado). É mais seguro reduzir a corrente ou utilizar operação pulsada para permanecer dentro dos limites térmicos.

P: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?
R: O comprimento de onda de pico (λp) é o comprimento de onda no ponto mais alto da curva de distribuição de potência espectral do LED. O comprimento de onda dominante (λd) é derivado do diagrama de cromaticidade CIE e representa o comprimento de onda único de uma luz monocromática que pareceria ter a mesma cor do LED. O λd é mais relevante para a cor percebida.

P: Por que é importante a especificação da corrente reversa se não devo operá-lo em reverso?
R: O teste de corrente reversa (tipicamente a 5V) é um teste de qualidade e de fuga. Uma corrente reversa elevada pode indicar potenciais defeitos na junção semicondutora.

11. Caso Prático de Projeto e Uso

Cenário:Projetar um indicador de duplo estado para um dispositivo alimentado por USB de 5V. O LED verde deve indicar "ativo" e o LED vermelho deve indicar "a carregar/erro".
Passos do Projeto:
1. Seleção da Corrente:Escolha uma corrente de acionamento de 15 mA para um bom brilho, mantendo uma margem de segurança abaixo do máximo de 30 mA.
2. Cálculo do Resistor para o LED Verde:Usando um Vf_verde típico de 2.1V e Vs=5V. R_verde = (5V - 2.1V) / 0.015A ≈ 193 Ω. Utilize o valor padrão mais próximo, por exemplo, 200 Ω.
3. Cálculo do Resistor para o LED Vermelho:Usando um Vf_vermelho típico de 2.0V. R_vermelho = (5V - 2.0V) / 0.015A = 200 Ω.
4. Layout da PCB:Coloque o LED e os seus resistores limitadores de corrente próximos uns dos outros. Utilize o layout de ilhas recomendado na ficha técnica. Inclua uma pequena área de cobre ligada aos terminais de cátodo para dissipação de calor.
5. Controlo por Software:Utilize pinos GPIO de um microcontrolador para controlar independentemente o ânodo de cada LED (com os resistores em série).

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Os díodos emissores de luz são dispositivos semicondutores de junção p-n. Quando uma tensão direta é aplicada, os eletrões da região do tipo n recombinam-se com as lacunas da região do tipo p dentro da camada ativa. Este processo de recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela banda proibida de energia do material semicondutor utilizado. O LTST-E142KGKEKT utiliza Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) para ambos os seus chips emissores de luz vermelha e verde, um sistema de material conhecido pela sua alta eficiência no espectro do vermelho ao amarelo-esverdeado. O pacote de resina epóxi transparente atua como uma lente, moldando o feixe de saída de luz.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência geral nos LEDs indicadores SMD continua a direcionar-se para uma maior eficácia luminosa (mais saída de luz por watt elétrico), tamanhos de pacote mais pequenos para maior densidade e melhor consistência de cor através de um binning mais apertado. Há também um foco em melhorar a fiabilidade sob perfis de refluxo de temperatura mais elevada, exigidos pela soldagem sem chumbo. A integração de múltiplos chips ou mesmo chips de cores diferentes num único pacote, como visto neste dispositivo, atende à necessidade de indicadores multifuncionais em projetos compactos. A investigação subjacente em ciência dos materiais visa desenvolver compostos semicondutores mais eficientes e estáveis em todo o espectro visível.