Ficha Técnica do LED SMD LTST-E142TGKEKT - Pacote 2.0x1.25x0.8mm - Tensão 2.8-3.8V/1.7-2.5V - Potência 76mW/75mW - Verde/Vermelho - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um componente LED para montagem em superfície, projetado para montagem automatizada em placas de circuito impresso. O dispositivo é particularmente adequado para aplicações com restrições de espaço numa ampla gama de equipamentos eletrónicos. O seu tamanho miniatura e compatibilidade com processos de fabrico modernos tornam-no uma escolha versátil para funções de indicação e retroiluminação.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste componente incluem a sua conformidade com as diretivas RoHS, embalagem em fita padrão da indústria de 8mm em bobinas de 7 polegadas para colocação automatizada, e total compatibilidade com processos de soldagem por refluxo infravermelho. Está pré-condicionado para os padrões de sensibilidade à humidade JEDEC Nível 3, garantindo fiabilidade durante a montagem.

As aplicações-alvo são diversas, abrangendo telecomunicações, automação de escritório, eletrodomésticos e equipamento industrial. Usos específicos incluem indicadores de estado, luminárias de sinalização e símbolos, e retroiluminação de painéis frontais, onde é necessária iluminação compacta e fiável.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

Esta secção fornece uma análise detalhada das características elétricas, ópticas e térmicas do dispositivo. Todos os parâmetros são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C, salvo indicação em contrário.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas classificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não é garantida a operação sob ou nestas condições.

• Dissipação de Potência (Pd):76 mW (Verde), 75 mW (Vermelho). Esta é a potência máxima que o LED pode dissipar continuamente.
• Corrente Direta de Pico (I_F(PEAK)):80 mA para ambas as cores. Isto é permitido apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms).
• Corrente Direta Contínua (I_F):20 mA (Verde), 30 mA (Vermelho). Esta é a corrente direta contínua máxima recomendada para operação fiável.
• Intervalo de Temperatura:O intervalo de temperatura de operação e armazenamento é de -40°C a +100°C.

2.2 Características Térmicas

Compreender o desempenho térmico é crítico para a fiabilidade e longevidade.

• Temperatura Máxima da Junção (T_j):115°C para ambas as cores. A junção semicondutora não deve exceder esta temperatura.
• Resistência Térmica, Junção-Ambiente (R_θJA):Os valores típicos são 145 °C/W (Verde) e 155 °C/W (Vermelho). Este parâmetro indica a eficácia com que o calor é transferido da junção do LED para o ar circundante. Um valor mais baixo significa melhor dissipação de calor.

2.3 Características Elétricas e Ópticas

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

• Intensidade Luminosa (I_V):Verde: 710-1540 mcd (mín-máx). Vermelho: 140-420 mcd (mín-máx). Medido com um filtro que aproxima a resposta fotópica do olho CIE.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):Tipicamente 120 graus para o LED Verde. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor axial.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):Típico 523 nm (Verde), 630 nm (Vermelho).
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Verde: 515-530 nm. Vermelho: 619-629 nm. Isto define a cor percebida com uma tolerância de ±1 nm.
• Largura a Meia Altura da Linha Espectral (Δλ):Típico 25 nm (Verde), 15 nm (Vermelho). Indica a pureza espectral da luz emitida.
• Tensão Direta (V_F):Verde: 2.8-3.8 V. Vermelho: 1.7-2.5 V. A tolerância é de ±0.1V. Esta é a queda de tensão no LED quando alimentado a 20mA.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo 10 µA a V_R= 5V. O dispositivo não foi projetado para operação reversa; este parâmetro é apenas para referência de teste infravermelho.

3. Explicação do Sistema de Binning

Os dispositivos são classificados em bins com base em parâmetros ópticos chave para garantir consistência de cor e brilho dentro de um lote de produção.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa (I_V)

Os LEDs são categorizados pela sua intensidade luminosa medida a 20mA.

Bins do LED Verde:

• V1: 710 - 910 mcd
• V2: 910 - 1185 mcd
• W1: 1185 - 1540 mcd

A tolerância dentro de cada bin é de ±11%.

Bins do LED Vermelho:

• R2: 140 - 185 mcd
• S1: 185 - 240 mcd
• S2: 240 - 315 mcd
• T1: 315 - 420 mcd

A tolerância dentro de cada bin é de ±11%.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante (λ_d)

Para o LED Verde, os dispositivos também são classificados por comprimento de onda dominante para controlar a consistência da cor.

Bins de Comprimento de Onda do LED Verde:

• AP: 515 - 520 nm
• AQ: 520 - 525 nm
• AR: 525 - 530 nm

A tolerância para cada bin de comprimento de onda é de ±1 nm.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica (ex.: Figura 1 para distribuição espectral, Figura 5 para ângulo de visão), as suas interpretações típicas são cruciais para o projeto.

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

A relação é exponencial. Para o LED Verde, V_Fvaria tipicamente de ~2.8V a 3.8V a 20mA. Para o LED Vermelho, V_Fé mais baixa, variando de ~1.7V a 2.5V a 20mA. Os projetistas devem usar resistências limitadoras de corrente ou drivers apropriados com base na tensão de alimentação e na V_Fespecífica do bin de LED utilizado.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A intensidade luminosa geralmente aumenta com a corrente direta, mas não de forma linear. Operar acima da corrente direta contínua recomendada (20mA/30mA) pode levar a uma depreciação acelerada dos lúmens, desvio de cor e redução da vida útil devido ao calor excessivo e densidade de corrente.

4.3 Características de Temperatura

O desempenho do LED depende da temperatura. Tipicamente, a tensão direta (V_F) diminui com o aumento da temperatura da junção. Mais criticamente, a intensidade luminosa diminui à medida que a temperatura sobe. Uma gestão térmica eficaz (via layout do PCB, área de cobre, etc.) é essencial para manter uma saída de luz estável e longevidade, especialmente quando operando perto das especificações máximas.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O dispositivo está em conformidade com um contorno de pacote padrão EIA. Dimensões chave (em milímetros, tolerância ±0.2mm salvo indicação) definem a sua pegada: comprimento, largura e altura. A atribuição específica dos pinos é: os pinos 2 e 3 são para o chip do LED Verde (InGaN), e os pinos 1 e 4 são para o chip do LED Vermelho (AlInGaP). A lente é transparente.

5.2 Layout Recomendado para as Pastilhas de Montagem no PCB

É fornecido um projeto de padrão de solda para garantir uma soldagem adequada e estabilidade mecânica. Seguir esta pegada recomendada facilita a formação de boas juntas de solda durante o refluxo, evita o efeito "tombstoning" e ajuda na dissipação de calor do pacote do LED para o PCB.

5.3 Identificação da Polaridade

A orientação correta é vital. A ficha técnica especifica a atribuição dos pinos (Verde: pinos 2,3; Vermelho: pinos 1,4). A serigrafia do PCB e a pegada devem indicar claramente o cátodo/ânodo ou a localização do pino 1 para evitar erros de montagem.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem por Refluxo IR

O componente é compatível com processos de refluxo IR sem chumbo (Pb-free). É referenciado um perfil sugerido em conformidade com a J-STD-020B. Os parâmetros chave incluem:

• Pré-aquecimento:Máximo 150-200°C.
• Tempo acima do líquido:Máximo 120 segundos.
• Temperatura de Pico:Máximo 260°C.
• Tempo no Pico:Máximo 10 segundos (máximo de dois ciclos de refluxo).

Os perfis devem ser caracterizados para a montagem específica do PCB.

6.2 Soldagem Manual (Ferro de Solda)

Se for necessária soldagem manual, é necessário extremo cuidado:

• Temperatura do Ferro:Máximo 300°C.
• Tempo de Soldagem:Máximo 3 segundos por junta.
• Limite:Apenas um ciclo de soldagem para evitar danos térmicos.

6.3 Condições de Armazenamento

A sensibilidade à humidade é um fator crítico (JEDEC Nível 3).

• Saco Selado:Armazenar a ≤30°C e ≤70% de HR. Utilizar dentro de um ano a partir da data de selagem do saco.
• Após Abertura do Saco:Armazenar a ≤30°C e ≤60% de HR. É recomendado completar o refluxo IR dentro de 168 horas (7 dias).
• Armazenamento Prolongado (Aberto):Armazenar num recipiente selado com dessecante ou num dessecador de azoto.
• Reaquecimento:Se exposto por mais de 168 horas, aquecer a aproximadamente 60°C durante pelo menos 48 horas antes da soldagem.

6.4 Limpeza

Se for necessária limpeza pós-montagem, usar apenas solventes especificados. Imersão do LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. Não utilizar produtos químicos não especificados.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

O componente é fornecido em fita transportadora relevada para máquinas de pick-and-place automatizadas.

• Largura da Fita:8 mm.
• Diâmetro da Bobina:7 polegadas (178 mm).
• Quantidade por Bobina:4000 peças.
• Quantidade Mínima de Encomenda (MOQ):500 peças para quantidades remanescentes.
• Padrão de Embalagem:Em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481. Os compartimentos vazios são selados com fita de cobertura.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O LED requer um mecanismo limitador de corrente. O método mais simples é uma resistência em série. O valor da resistência (R_s) é calculado como: R_s= (V_{alimentação}- V_F) / I_F. Utilize a V_Fmáxima da ficha técnica para um projeto conservador, garantindo que I_Fnão excede os limites mesmo com tolerâncias dos componentes. Para o dispositivo bicolor, é necessário controlo de corrente independente para cada canal de cor para operação de cor mista ou alternada.

8.2 Considerações e Precauções de Projeto

• Acionamento de Corrente:Acionar sempre com uma corrente constante ou usar uma resistência em série. Nunca ligar diretamente a uma fonte de tensão.
• Gestão Térmica:Maximizar a área de cobre ligada às pastilhas do LED no PCB para atuar como dissipador de calor, especialmente para bins de alto brilho ou operação contínua.
• Proteção contra ESD:Embora não seja explicitamente declarado como sensível, manusear com precauções ESD é uma boa prática para todos os dispositivos semicondutores.
• Tensão Reversa:O dispositivo não foi projetado para operação em polarização reversa. Garantir a polaridade correta no circuito.
• Âmbito de Aplicação:O componente destina-se a equipamentos eletrónicos padrão. Para aplicações que requerem fiabilidade excecional (ex.: aviação, médicas, sistemas de segurança), são necessárias qualificação e consulta específicas.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Este LED SMD bicolor oferece uma solução compacta num único pacote para aplicações que requerem duas cores de indicação distintas (Verde e Vermelho), economizando espaço no PCB em comparação com o uso de dois LEDs monocromáticos separados. O uso de InGaN para o verde e AlInGaP para o vermelho fornece cores eficientes e saturadas. A sua compatibilidade com a montagem automatizada de alto volume por refluxo IR diferencia-o dos LEDs que requerem soldagem manual ou por onda. A estrutura detalhada de binning permite aos projetistas selecionar níveis de consistência apropriados para os seus objetivos de custo e desempenho.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

10.1 Posso acionar os LEDs Verde e Vermelho simultaneamente na sua corrente máxima?

Não, não a partir dos mesmos pinos. Os chips Verde e Vermelho são eletricamente separados, ligados a diferentes pares de pinos (2,3 para Verde; 1,4 para Vermelho). Devem ser acionados por fontes de corrente independentes ou com resistências em série separadas. A dissipação total de potência do pacote não deve ser excedida, o que exigiria considerar o calor combinado de ambos os chips se operados simultaneamente.

10.2 Por que a tensão direta é diferente para o Verde e o Vermelho?

A tensão direta é uma propriedade fundamental da banda proibida do material semicondutor. A luz verde do InGaN tem uma energia de fotão mais alta (comprimento de onda mais curto) do que a luz vermelha do AlInGaP, o que se correlaciona com uma banda proibida semicondutora maior. Uma banda proibida maior resulta tipicamente numa tensão direta mais alta, explicando a gama V_Fmais elevada do LED Verde (2.8-3.8V) em comparação com o LED Vermelho (1.7-2.5V).

10.3 O que significa "Pré-condicionamento para o Nível 3 da JEDEC"?

Significa que o componente foi classificado como Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL) 3 de acordo com os padrões JEDEC. Isto indica que o dispositivo pode ser exposto às condições do chão de fábrica (≤30°C/60% HR) por até 168 horas (7 dias) após a abertura do saco de proteção contra humidade, sem necessitar de aquecimento prévio antes da soldagem por refluxo. Exceder este tempo de vida útil no chão de fábrica requer o procedimento de aquecimento descrito na secção de armazenamento.

10.4 Como interpreto os códigos de binning de intensidade luminosa (V1, W1, R2, T1, etc.)?

Estes são rótulos arbitrários atribuídos a intervalos específicos de saída luminosa medida. Por exemplo, um LED Verde do bin "W1" terá uma intensidade entre 1185 e 1540 mcd quando acionado a 20mA. Encomendar um código de bin específico garante que recebe LEDs com brilho dentro desse intervalo definido, promovendo consistência na aparência do seu produto.

11. Caso Prático de Projeto e Utilização

Cenário: Indicador de Estado Duplo para um Router de Rede
Um projetista precisa de um único componente para mostrar "Alimentação/Atividade" (Verde) e "Falha/Alerta" (Vermelho) no painel frontal de um router. Usar o LTST-E142TGKEKT economiza espaço. Os pinos GPIO do microcontrolador acionam cada cor através de resistências limitadoras de corrente separadas. O LED Verde (acionado a partir do pino 2, com o pino 3 ligado à terra) indica operação normal com uma luz fixa ou intermitente. O LED Vermelho (acionado a partir do pino 1, com o pino 4 ligado à terra) acende-se em caso de erro do sistema. O ângulo de visão de 120 graus garante visibilidade a partir de uma ampla gama. O projetista seleciona um bin de intensidade intermédia (ex.: V2 para Verde, S1 para Vermelho) para brilho adequado sem consumo excessivo de energia. O layout do PCB segue o projeto de pastilhas recomendado e inclui uma generosa alívio térmico ligado a um plano de terra.

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 à junção p-n, os eletrões do material tipo n recombinam-se com as lacunas do material tipo p na região ativa. Esta recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida dos materiais semicondutores utilizados. Neste componente, o Nitreto de Gálio e Índio (InGaN) é usado para o emissor verde, e o Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) é usado para o emissor vermelho, cada um escolhido pela sua eficiência e características de cor nas respetivas regiões espectrais.

13. Tendências Tecnológicas

O campo dos LEDs SMD continua a evoluir no sentido de maior eficiência (mais lúmens por watt), melhor reprodução de cor e maior miniaturização. Existe uma tendência para integrar múltiplos chips de cor (RGB, RGBW) num único pacote para aplicações de branco ajustável ou cor total. Além disso, os avanços em materiais de embalagem e técnicas de gestão térmica estão a expandir os limites da densidade de potência e fiabilidade, permitindo que os LEDs SMD sejam usados em aplicações cada vez mais exigentes, incluindo iluminação automóvel e indicadores industriais especializados. A busca pela sustentabilidade também enfatiza materiais e processos com menor impacto ambiental.