Ficha Técnica do LED SMD LTST-S43FBEGW - Dimensões 4.0x3.0x0.4mm - Tensão 1.7-3.1V - Potência 30-35mW - RGB Cores Completas - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-S43FBEGW é um LED SMD (Dispositivo de Montagem em Superfície) compacto e de visão lateral, projetado para aplicações com restrições de espaço que requerem indicação ou retroiluminação em cores completas. Este componente integra três chips semicondutores distintos dentro de um único encapsulamento ultrafino de 0,4mm de perfil: um chip de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) para emissão azul, um chip de AlInGaP (Fosfeto de Gálio, Índio e Alumínio) para emissão vermelha e um segundo chip de InGaN para emissão verde. A combinação dessas cores primárias (RGB) permite a criação de uma ampla gama de cores através do controle individual ou combinado. A lente difusa branca garante uma distribuição de luz uniforme, tornando-o adequado para indicadores de status e retroiluminação onde se deseja um brilho consistente e de ângulo amplo.

As suas principais vantagens incluem conformidade com RoHS, compatibilidade com sistemas automatizados de montagem pick-and-place e adequação para processos padrão de soldagem por refluxo infravermelho (IR). Os mercados-alvo principais são eletrônicos de consumo, equipamentos de telecomunicações, dispositivos de automação de escritório, eletrodomésticos e painéis de controle industrial, onde uma indicação multicolor confiável e com pegada mínima é crucial.

1.1 Características

• Conforme com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).
• Design de perfil extremamente baixo com espessura de apenas 0,4mm.
• Fator de forma de visão lateral com lente difusa branca.
• Incorporação de chips semicondutores de alta eficiência InGaN (Azul/Verde) e AlInGaP (Vermelho).
• Terminais com estanhamento para melhor soldabilidade.
• Embalado em fita de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro para montagem automatizada.
• Compatível com os contornos padrão de pacote EIA (Electronic Industries Alliance).
• Projetado para uso com equipamentos de colocação automática.
• Adequado para processos de soldagem por refluxo infravermelho.

1.2 Aplicações

• Retroiluminação para teclados em dispositivos móveis e computadores.
• Indicadores multicolor de status e energia em equipamentos de rede e eletrodomésticos.
• Iluminação para micro-displays e luminárias simbólicas.
• Luzes indicadoras de uso geral em equipamentos de telecomunicações e industriais.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada das principais características de desempenho do LED, conforme definido na ficha técnica. Todos os valores são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C, salvo indicação em contrário.

2.1 Classificações Absolutas Máximas

As Classificações Absolutas Máximas definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Estas não são condições para operação normal.

• Dissipação de Potência (Pd):35 mW para os chips Azul e Verde; 30 mW para o chip Vermelho. Este parâmetro limita a potência elétrica total que pode ser convertida em calor dentro do encapsulamento do LED.
• Corrente Direta de Pico (I_F(PEAK)):50 mA para Azul/Verde, 40 mA para Vermelho. Esta é a corrente instantânea máxima permitida em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms). Exceder este valor pode causar falha catastrófica.
• Corrente Direta Contínua (I_F):10 mA para Azul/Verde, 20 mA para Vermelho. Esta é a corrente direta contínua máxima recomendada para operação confiável a longo prazo.
• Temperatura de Operação e Armazenamento:O dispositivo é classificado para uma faixa de operação ambiente de -20°C a +80°C. A faixa de temperatura de armazenamento é mais ampla, de -30°C a +100°C.
• Condição de Soldagem Infravermelha:O encapsulamento pode suportar uma temperatura de pico de 260°C por um máximo de 10 segundos durante a soldagem por refluxo.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros definem o desempenho típico do LED em condições normais de operação (I_F= 5mA).

• Intensidade Luminosa (I_V):Medida em milicandelas (mcd). Os valores mínimo e máximo variam conforme a cor: Azul (11,2-45,0 mcd), Vermelho (11,2-45,0 mcd), Verde (45,0-180,0 mcd). O chip verde apresenta uma saída significativamente maior para a mesma corrente de acionamento.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):Um valor típico de 130 graus, indicando um padrão de emissão muito amplo, característico de LEDs de visão lateral com lentes difusas.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_P):O comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é mais alta. Os valores típicos são 468 nm (Azul), 631 nm (Vermelho) e 518 nm (Verde).
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):O comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor. As faixas são: Azul (465-475 nm), Vermelho (619-629 nm), Verde (525-540 nm).
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):A largura de banda da luz emitida na metade da sua intensidade máxima. Os valores típicos são 25 nm (Azul), 17 nm (Vermelho) e 35 nm (Verde). Uma meia largura mais estreita indica uma cor espectralmente mais pura.
• Tensão Direta (V_F):A queda de tensão no LED quando acionado a 5mA. As faixas são: Azul (2,60-3,10V), Vermelho (1,70-2,30V), Verde (2,60-3,10V). O chip vermelho tipicamente tem uma tensão direta mais baixa devido ao seu material semicondutor diferente (AlInGaP vs. InGaN).
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 10 µA para todas as cores quando uma polarização reversa de 5V é aplicada. A ficha técnica alerta explicitamente que o dispositivo não foi projetado para operação reversa; este teste é apenas para fins informativos/de qualidade.

3. Explicação do Sistema de Binning

A intensidade luminosa do LED é classificada em bins para garantir consistência dentro de um lote de produção. O código de bin define uma faixa mínima e máxima de intensidade.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Cada cor tem o seu próprio conjunto de códigos de bin com uma tolerância de +/-15% dentro de cada bin.

• Bins de Intensidade Azul e Vermelha:
  • Código Bin L: 11,2 mcd (Mín) a 18,0 mcd (Máx)
  • Código Bin M: 18,0 mcd a 28,0 mcd
  • Código Bin N: 28,0 mcd a 45,0 mcd
• Bins de Intensidade Verde:
  • Código Bin P: 45,0 mcd a 71,0 mcd
  • Código Bin Q: 71,0 mcd a 112,0 mcd
  • Código Bin R: 112,0 mcd a 180,0 mcd

Este binning permite que os projetistas selecionem LEDs com níveis de brilho previsíveis para aplicações que requerem mistura de cores ou requisitos específicos de luminância.

4. Informações Mecânicas e de Embalagem

4.1 Dimensões do Encapsulamento

O LTST-S43FBEGW está em conformidade com uma pegada padrão SMD. As dimensões principais incluem um comprimento do corpo de aproximadamente 4,0mm, uma largura de 3,0mm e a altura ultrafina definidora de 0,4mm. Todas as tolerâncias dimensionais são ±0,1mm, salvo especificação em contrário. A atribuição dos pinos está claramente definida: Pino 1 para o ânodo do chip Verde, Pino 3 para o ânodo do chip Vermelho e Pino 4 para o ânodo do chip Azul. Um desenho dimensionado detalhado é essencial para um design preciso do padrão de solda na PCB.

4.2 Design Recomendado de Pads na PCB e Polaridade

A ficha técnica inclui um layout sugerido para os pads de fixação na placa de circuito impresso (PCB). Seguir esta recomendação é crucial para obter filetes de solda adequados, garantir estabilidade mecânica e facilitar uma conexão elétrica confiável durante o processo de refluxo. O design dos pads leva em consideração a massa térmica do componente e ajuda a prevenir o efeito "tombstoning" (componente em pé). A marcação de polaridade no encapsulamento do LED deve estar alinhada com a marcação de polaridade correspondente na serigrafia da PCB.

4.3 Embalagem em Fita e Bobina

Os componentes são fornecidos em fita transportadora embutida padrão da indústria com largura de 8mm, enrolada em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Cada bobina contém 4000 peças. A fita é selada com uma tampa superior para proteger os componentes de contaminação e umidade. A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481, garantindo compatibilidade com alimentadores automáticos. Para quantidades inferiores a uma bobina completa, está disponível uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

5.1 Perfil de Soldagem por Refluxo IR

A ficha técnica fornece um perfil de refluxo sugerido em conformidade com a IPC J-STD-020D.1 para processos sem chumbo. Os parâmetros-chave incluem:

• Temperatura de Pré-aquecimento:150°C a 200°C.
• Tempo de Pré-aquecimento:Máximo de 120 segundos para elevar gradualmente a temperatura e ativar o fluxo.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus (TAL):O componente deve ser exposto à temperatura de pico por um máximo de 10 segundos. O refluxo deve ser realizado no máximo duas vezes.

É enfatizado que o perfil ideal depende do design específico da PCB, da pasta de solda e das características do forno. Recomenda-se a caracterização ao nível da placa.

5.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, deve-se ter extremo cuidado. A temperatura máxima recomendada da ponta do ferro de soldar é de 300°C, com um tempo máximo de contacto de 3 segundos por junta de solda. A soldagem manual deve ser limitada a um único ciclo de reparação para evitar stress térmico excessivo no encapsulamento plástico e nas ligações internas por fio.

5.3 Limpeza

Se for necessária limpeza pós-soldagem, apenas devem ser utilizados solventes especificados. O método recomendado é imergir a placa montada em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. O uso de produtos químicos de limpeza não especificados ou agressivos pode danificar a lente plástica e o material do encapsulamento do LED.

6. Precauções de Armazenamento e Manuseio

6.1 Sensibilidade à Descarga Eletrostática (ESD)

Como a maioria dos dispositivos semicondutores, estes LEDs são sensíveis à descarga eletrostática. Controlos adequados de ESD devem estar implementados durante o manuseio e montagem. Isto inclui o uso de pulseiras aterradas, tapetes antiestáticos e garantir que todo o equipamento está devidamente aterrado. A ESD pode causar falha imediata ou dano latente que reduz a fiabilidade a longo prazo.

6.2 Sensibilidade à Umidade e Armazenamento

Os LEDs são embalados num saco de barreira à humidade com dessecante. Neste estado selado, devem ser armazenados a 30°C ou menos e 90% de humidade relativa (HR) ou menos, com uma vida útil recomendada de um ano a partir da data do código.

Uma vez que a embalagem original é aberta, os componentes são classificados no Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL) 3. Isto significa que devem ser submetidos à soldagem por refluxo IR dentro de 168 horas (7 dias) após exposição a um ambiente não superior a 30°C / 60% HR. Para armazenamento além deste período fora do saco original, devem ser colocados num recipiente selado com dessecante. Componentes expostos por mais de 168 horas requerem um processo de cozedura (aproximadamente 60°C durante pelo menos 20 horas) para remover a humidade absorvida antes da soldagem, a fim de evitar o "efeito pipoca" ou a fissuração do encapsulamento durante o refluxo.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Limitação de Corrente

Um requisito fundamental para acionar LEDs é o uso de um resistor limitador de corrente ou um driver de corrente constante. A tensão direta (V_F) de um LED tem uma tolerância e varia com a temperatura. Ligar um LED diretamente a uma fonte de tensão resultará numa corrente não controlada, provavelmente excedendo a Classificação Absoluta Máxima e destruindo o dispositivo. O valor do resistor pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Utilize o V_Fmáximo da ficha técnica para garantir uma limitação de corrente suficiente em todas as condições.

7.2 Gestão Térmica

Embora a dissipação de potência seja baixa (30-35 mW), uma gestão térmica eficaz na PCB ainda é importante para a longevidade e desempenho estável. Uma temperatura de junção excessiva leva a uma redução da saída de luz (depreciação de lúmen), uma mudança no comprimento de onda dominante (mudança de cor) e envelhecimento acelerado. Certifique-se de que os pads da PCB têm alívio térmico adequado e, se possível, conecte-se a áreas de cobre para atuar como dissipador de calor.

7.3 Mistura e Controle de Cores

Para obter cores específicas (ex.: branco, amarelo, ciano, magenta) ou efeitos de cor dinâmicos, os três chips devem ser acionados independentemente. Isto tipicamente requer três canais de controlo separados, frequentemente implementados via modulação por largura de pulso (PWM) a partir de um microcontrolador. As diferentes intensidades luminosas e tensões diretas de cada cor devem ser consideradas no design do circuito e no software de controlo para alcançar uma saída de cor equilibrada.

8. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

8.1 Posso acionar o LED na sua corrente de pico (50mA) continuamente?

No.A classificação de Corrente Direta de Pico (50mA para Azul/Verde) é apenas para operação pulsada (ciclo de trabalho 1/10, pulsos de 0,1ms). A corrente contínua máxima recomendada (Corrente Direta Contínua) é de 10mA para estas cores. Exceder a classificação DC causará aquecimento excessivo, levando a degradação rápida e falha.

8.2 Por que a tensão direta é diferente para o chip vermelho?

A tensão direta é uma propriedade fundamental da energia da banda proibida do material semicondutor. O chip vermelho utiliza AlInGaP, que tem uma energia de banda proibida mais baixa (~1,9-2,0 eV) em comparação com o InGaN utilizado para azul e verde (~2,5-3,4 eV). Uma banda proibida mais baixa requer menos energia para os eletrões atravessarem, resultando numa queda de tensão direta mais baixa.

8.3 O que significa "Comprimento de Onda Dominante" em comparação com "Comprimento de Onda de Pico"?

Comprimento de Onda de Pico (λ_P):O comprimento de onda físico onde o LED emite mais potência óptica. É medido diretamente por um espectrómetro.
Comprimento de Onda Dominante (λ_d):O comprimento de onda perceptivo. É derivado do diagrama de cromaticidade CIE e representa o comprimento de onda único da luz espectral pura que o olho humano perceberia como correspondendo mais de perto à cor do LED. Para LEDs com um espectro amplo, λ_de λ_Ppodem diferir.

8.4 Como interpretar o código de bin ao fazer um pedido?

Ao especificar este componente para produção, deve solicitar o código de bin de intensidade luminosa desejado para cada cor (ex.: Azul: N, Vermelho: M, Verde: Q). Isto garante que recebe LEDs com níveis de brilho dentro de uma faixa previsível e estreita, o que é crítico para aplicações que requerem aparência uniforme ou mistura de cores precisa. Se nenhum bin for especificado, pode receber componentes de qualquer bin de produção.