Ficha Técnica do LED SMD LTST-E683FGBW - Laranja/Verde/Azul - 20mA - 80mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um componente LED de montagem em superfície (SMD) identificado como LTST-E683FGBW. Trata-se de um componente LED multicolor que integra três chips emissores de luz distintos num único encapsulamento: um chip laranja de AlInGaP, um chip verde de InGaN e um chip azul de InGaN. O dispositivo foi concebido para processos de montagem automatizados e é compatível com soldagem por refluxo infravermelho, sendo adequado para fabricação eletrónica de alto volume. A lente difusora proporciona um ângulo de visão amplo, melhorando a visibilidade a partir de várias perspetivas.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Os limites operacionais do dispositivo são definidos a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder estes valores pode causar danos permanentes.

• Dissipação de Potência (Pd):Laranja: 72 mW; Verde/Azul: 80 mW. Este parâmetro indica a potência máxima que o LED pode dissipar em segurança sob a forma de calor durante operação contínua em corrente contínua.
• Corrente Direta de Pico (IFP):Laranja: 80 mA; Verde/Azul: 100 mA. Esta é a corrente pulsada máxima permitida, especificada sob um ciclo de trabalho de 1/10 com uma largura de pulso de 0.1ms, útil para flashes breves e de alta intensidade.
• Corrente Direta Contínua (IF):Laranja: 30 mA; Verde/Azul: 20 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima recomendada para uma operação fiável a longo prazo.
• Intervalos de Temperatura:Operação: -40°C a +85°C; Armazenamento: -40°C a +100°C. Estes intervalos definem as condições ambientais que o dispositivo pode suportar durante a utilização e quando inativo.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

As principais métricas de desempenho são medidas a Ta=25°C e a uma corrente de teste padrão (IF) de 20mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (Iv):Medida em milicandelas (mcd), representa o brilho percebido da fonte de luz. Os LEDs laranja e azul têm uma gama típica de 140-355 mcd, enquanto o LED verde é mais brilhante, variando de 355-900 mcd. A medição segue a curva de resposta fotópica do olho da CIE.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):Tipicamente 120 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor axial de pico, indicando um padrão de emissão muito amplo.
• Parâmetros de Comprimento de Onda:
  • Comprimento de Onda de Pico (λP):O comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima. Valores típicos: Laranja: 611 nm, Verde: 518 nm, Azul: 468 nm.
  • Comprimento de Onda Dominante (λd):O comprimento de onda único que corresponde perceptualmente à cor do LED. Valores típicos: Laranja: 605 nm, Verde: 525 nm, Azul: 470 nm. Este valor é derivado do diagrama de cromaticidade CIE.
  • Largura Espectral a Meia Altura (Δλ):A largura de banda do espectro emitido à metade da sua intensidade máxima. Valores típicos: Laranja: 17 nm (estreita), Verde: 35 nm, Azul: 25 nm.
• Tensão Direta (VF):A queda de tensão no LED quando conduz a corrente especificada. Intervalos: Laranja: 1.8-2.4V; Verde/Azul: 2.8-3.8V. Tolerância de +/- 0.1V. Este parâmetro é crítico para o projeto do circuito de acionamento.
• Corrente Reversa (IR):Máximo de 10 μA a uma tensão reversa (VR) de 5V. O dispositivo não foi concebido para operação em polarização reversa; este parâmetro serve apenas para caracterizar a corrente de fuga.

3. Explicação do Sistema de Binagem

Os LEDs são classificados em bins com base na sua intensidade luminosa medida a 20mA, para garantir consistência de cor e brilho dentro de um lote de produção.

• Bins Laranja e Azul:Utilizam os códigos R2, S1, S2, T1, com intervalos de intensidade de 140.0 mcd (Mín. R2) a 355.0 mcd (Máx. T1).
• Bins Verdes:Utilizam os códigos T2, U1, U2, V1, com intervalos de intensidade mais elevados, de 355.0 mcd (Mín. T2) a 900.0 mcd (Máx. V1).
• Tolerância:Cada bin de intensidade tem uma tolerância de +/-11% sobre os valores nominais, para acomodar variações menores.

Os projetistas devem especificar os códigos de bin necessários ao encomendar, para garantir os níveis de brilho desejados para a sua aplicação, especialmente em matrizes com múltiplos LEDs onde a uniformidade é importante.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas características típicas (não totalmente detalhadas no excerto fornecido). Estas curvas, tipicamente representadas graficamente, incluiriam:

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Mostra a relação entre a corrente direta e a tensão direta para cada chip de cor. Demonstra a característica exponencial de ligação de um díodo e ajuda na seleção de resistências limitadoras de corrente ou no projeto de drivers de corrente constante.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Ilustra como a saída de luz aumenta com a corrente, geralmente numa relação quase linear dentro do intervalo operacional recomendado, antes da eficiência diminuir a correntes muito elevadas.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra a redução da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta, o que é crucial para a gestão térmica em aplicações de alta potência ou alta temperatura ambiente.
• Distribuição Espectral:Representa graficamente a potência radiante relativa em função do comprimento de onda para cada LED, representando visualmente o comprimento de onda de pico, o comprimento de onda dominante e a largura espectral a meia altura.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Pacote

O dispositivo está em conformidade com o contorno padrão de pacote SMD da EIA. Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância geral de ±0.2 mm, salvo especificação em contrário. O desenho dimensional específico mostraria o comprimento, largura, altura, espaçamento dos terminais e geometria da lente.

5.2 Atribuição dos Terminais

O LED tricolor tem uma configuração de cátodo comum ou ânodo comum (implícita pelo pacote único). A atribuição dos pinos é: Pino 1: Ânodo Laranja, Pino 3: Ânodo Azul, Pino 4: Ânodo Verde (com um cátodo comum, provavelmente nos pinos 2 e/ou 5, conforme os padrões de footprint de LED RGB de 4 pinos). Isto deve ser verificado no desenho detalhado do pacote para um layout de PCB correto.

5.3 Embalagem em Fita e Bobina

Os componentes são fornecidos em fita transportadora embutida padrão da indústria, em bobinas de 7 polegadas (178 mm) de diâmetro, para facilitar a montagem automatizada pick-and-place.

• Dimensões da Fita:A largura da fita, o passo dos compartimentos e as dimensões dos compartimentos são especificados para serem compatíveis com equipamentos alimentadores padrão.
• Especificações da Bobina:Bobina padrão de 7 polegadas contendo 2000 peças. A quantidade mínima de encomenda para bobinas remanescentes é de 500 peças.
• Fita de Cobertura:Os compartimentos vazios são selados com uma fita de cobertura superior.
• Qualidade:Conforme com as especificações ANSI/EIA-481. O número máximo permitido de componentes em falta consecutivos na fita é de dois.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O dispositivo é compatível com processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR). Recomenda-se um perfil de soldagem sem chumbo compatível com a norma J-STD-020B.

• Pré-aquecimento:150-200°C durante no máximo 120 segundos para aquecer gradualmente a placa e ativar o fluxo.
• Temperatura de Pico:Não deve exceder 260°C. O tempo acima do líquido (ex.: 217°C) deve ser controlado de acordo com a recomendação do fabricante da pasta de solda.
• Tempo de Soldagem:O tempo total na temperatura de pico deve ser limitado a um máximo de 10 segundos. O refluxo deve ser realizado no máximo duas vezes.

Nota:O perfil ideal depende do projeto específico da PCB, da pasta de solda e do forno. O perfil baseado na JEDEC serve como um alvo genérico.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, deve ter-se extremo cuidado:

• Temperatura do Ferro:Máximo 300°C.
• Tempo de Soldagem:Máximo 3 segundos por junta.
• Limite:A soldagem manual deve ser realizada apenas uma vez para evitar danos por stress térmico no encapsulamento do LED ou nas ligações internas.

6.3 Limpeza

Devem ser evitados produtos de limpeza químicos não especificados, pois podem danificar a lente de epóxi do LED ou o encapsulamento. Se for necessária limpeza após a soldagem:

• Utilize solventes à base de álcool, como etanol ou isopropanol.
• Imersão do LED à temperatura ambiente normal.
• Limitar o tempo de imersão a menos de um minuto.

6.4 Armazenamento e Manuseio

• Embalagem Selada:Armazenar a ≤30°C e ≤70% de Humidade Relativa (HR). A vida útil é de um ano quando armazenada na bolsa original à prova de humidade com dessecante.
• Embalagem Aberta:Componentes expostos ao ar ambiente devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% HR. É fortemente recomendado completar o processo de refluxo IR dentro de 168 horas (7 dias) após a abertura da bolsa, para evitar a absorção de humidade, que pode causar "popcorning" durante o refluxo.
• Armazenamento Prolongado (Aberto):Para armazenamento além de 168 horas, coloque os componentes num recipiente selado com dessecante ou num dessecador purgado com azoto.
• Secagem (Baking):Componentes armazenados fora da sua embalagem original por mais de 168 horas devem ser secos a aproximadamente 60°C durante pelo menos 48 horas antes da soldagem, para remover a humidade absorvida.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED SMD tricolor foi concebido para aplicações de indicação e retroiluminação de uso geral em eletrónica de consumo e industrial, onde são necessárias múltiplas cores de estado a partir de um único componente compacto. Exemplos incluem:

• Indicadores de múltiplos estados em equipamentos de rede, routers ou servidores (ex.: alimentação/atividade/erro).
• Retroiluminação para botões ou ícones em painéis de controlo, telecomandos ou eletrodomésticos.
• Iluminação decorativa ou mostradores de estado em interiores automóveis (funções não críticas).
• Indicadores de estado em dispositivos eletrónicos portáteis.

Restrição Importante de Aplicação:A ficha técnica afirma explicitamente que estes LEDs são para "equipamento eletrónico comum". Não são qualificados para aplicações críticas para a segurança onde uma falha possa colocar em risco vidas ou saúde, como em aviação, suporte de vida médico ou sistemas de segurança de transportes. Para tais aplicações, devem ser adquiridos componentes com as qualificações de fiabilidade apropriadas.

7.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Utilize sempre resistências limitadoras de corrente externas ou um driver de corrente constante para cada canal de cor. Calcule os valores das resistências com base na tensão de alimentação, na tensão direta do LED (VF, utilize o valor Máx. por segurança) e na corrente direta desejada (IF, não exceda a classificação DC).
• Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, garanta uma área de cobre na PCB ou vias térmicas adequadas se operar a altas temperaturas ambientes ou corrente máxima, para manter a temperatura da junção dentro dos limites e garantir fiabilidade a longo prazo e saída de luz estável.
• Projeto das Pistas da PCB:Siga o layout de pistas recomendado no desenho do pacote da ficha técnica, para garantir a formação correta das juntas de solda e estabilidade mecânica durante o refluxo.
• Proteção contra ESD:Embora não explicitamente declarado, são recomendadas as precauções padrão de manuseio ESD para dispositivos semicondutores durante a montagem.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Embora uma comparação direta com outros números de peça não seja fornecida nesta ficha técnica única, as principais características diferenciadoras deste componente podem ser inferidas:

• Tricor num Único Pacote:Integra três cores discretas, economizando espaço na PCB e custos de montagem em comparação com a utilização de três LEDs monocromáticos separados.
• Ângulo de Visão Ampla (120°):A lente difusora proporciona visibilidade omnidirecional, superior aos LEDs de ângulo estreito utilizados para feixes focados.
• Alto Brilho Verde:O chip verde oferece uma intensidade luminosa significativamente mais elevada (até 900 mcd) em comparação com o laranja e o azul, o que pode ter sido concebido para equilibrar o brilho percebido entre as cores devido à sensibilidade do olho humano.
• Embalagem Robusta:A compatibilidade com refluxo IR e colocação automática indica um pacote concebido para processos de montagem SMT modernos e fiáveis.
• Binagem Padronizada:A estrutura de binagem definida permite um desempenho óptico previsível e consistente em séries de produção.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P1: Posso acionar as três cores simultaneamente na sua corrente contínua máxima (30mA Laranja, 20mA Verde/Azul)?

R: Não. A Especificação Máxima Absoluta para a Dissipação de Potência total (Pd) não deve ser excedida. A operação simultânea a correntes máximas resultaria numa dissipação de potência total que excede o limite de 80mW para o pacote (calculado como VF*IF para cada chip e somado). Deve reduzir as correntes operacionais ou utilizar operação pulsada para se manter dentro do limite total de Pd.

P2: 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 pico físico do espectro de luz emitido pelo LED. O Comprimento de Onda Dominante (λd) é um valor calculado que representa a tonalidade de cor percebida como um único comprimento de onda no gráfico CIE. Para LEDs monocromáticos, são frequentemente próximos; para espectros mais amplos (como o verde), podem diferir mais. O λd é mais relevante para a correspondência de cores.

P3: Por que é importante a classificação de corrente reversa se o LED não é para operação reversa?

R: A classificação IR (10 μA máx. a 5V) é uma especificação de fuga. Garante que, se uma pequena tensão reversa for aplicada acidentalmente (ex.: durante transitórios do circuito ou em projetos multiplexados), o dispositivo não irá consumir corrente excessiva. É um parâmetro de fiabilidade, não uma condição de operação.

P4: Quão crítico é o prazo de 168 horas após a abertura da bolsa?

R: Muito crítico para a soldagem por refluxo. A humidade absorvida pelo encapsulamento plástico pode vaporizar-se rapidamente durante o ciclo de refluxo de alta temperatura, causando delaminação interna, fissuras ou "popcorning", o que leva à falha. Respeitar a janela de 168 horas ou seguir o procedimento de secagem é essencial para o rendimento e a fiabilidade.

10. Caso Prático de Projeto

Cenário:Projetar um indicador de estado para um dispositivo alimentado por uma linha de 5V. O indicador deve mostrar Laranja para "Em Espera", Verde para "Operação Normal" e Azul para "Erro". Apenas uma cor está ligada de cada vez.

Passos do Projeto:

1. Selecionar Corrente Operacional:Escolha um valor padrão seguro, como 15mA para todas as cores, bem abaixo dos máximos DC, garantindo longevidade e reduzindo a carga térmica.
2. Calcular Resistências Limitadoras de Corrente:
   • Utilize o VF máximo da ficha técnica para margem de segurança: Laranja: 2.4V, Verde: 3.8V, Azul: 3.8V.
   • Tensão de Alimentação (Vs) = 5V. Fórmula: R = (Vs - VF) / IF.
     • R_Laranja = (5V - 2.4V) / 0.015A ≈ 173 Ω (utilize o valor padrão 180 Ω).
     • R_Verde = (5V - 3.8V) / 0.015A ≈ 80 Ω (utilize o valor padrão 82 Ω).
     • R_Azul = (5V - 3.8V) / 0.015A ≈ 80 Ω (utilize o valor padrão 82 Ω).
   • Recalcular a corrente real com as resistências padrão: I_Laranja = (5-2.4)/180 ≈ 14.4mA (seguro).
3. Verificar Dissipação de Potência:
   • Pior caso de potência de um único LED: P = VF * IF. Usando VF típico para estimativa: P_Verde ≈ 3.3V * 0.0144A ≈ 47.5 mW, que está abaixo do limite de 80 mW para o chip Verde/Azul. O chip Laranja dissipa ainda menos. Como apenas um está ligado de cada vez, a Pd total do pacote não é excedida.
4. Layout da PCB:Coloque o LED e as suas três resistências próximas umas das outras. Utilize o layout de pistas recomendado no desenho mecânico. Certifique-se de que a atribuição correta dos pinos (1=Laranja, 3=Azul, 4=Verde) está mapeada para o circuito de acionamento (ex.: pinos GPIO do microcontrolador com resistências em série).
5. Circuito de Acionamento:Utilize pinos do microcontrolador configurados como dreno aberto ou com resistências em série para drenar corrente para terra (se cátodo comum) ou fornecer corrente (se ânodo comum).

11. 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 na região ativa.

• LED Laranja:Utiliza um semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP), que tem uma banda proibida correspondente à luz vermelha/laranja/âmbar.
• LEDs Verde e Azul:Utilizam semicondutores de Nitreto de Índio e Gálio (InGaN). Variando a proporção de índio/gálio, a banda proibida pode ser ajustada para emitir através do espectro azul, verde e ciano. Alcançar emissão verde eficiente com InGaN é mais desafiador do que o azul, o que se reflete nas diferentes características de desempenho (ex.: tensão direta, eficiência).

Os três chips são montados dentro de uma cavidade refletora num encapsulamento plástico. Uma lente de epóxi difusora encapsula os chips, fornecendo proteção ambiental, moldando o feixe de saída de luz (ângulo de visão de 120°) e misturando a luz dos chips individuais se vários estiverem acesos simultaneamente para criar outras cores (como branco, se houvesse fósforo, o que não é o caso neste dispositivo RGB).

12. Tendências Tecnológicas

A tecnologia representada por este componente insere-se em tendências mais amplas da optoeletrónica:

• Aumento da Eficiência:Melhorias contínuas na ciência dos materiais e no design dos chips continuam a aumentar a eficácia luminosa (lúmens por watt) dos LEDs, permitindo uma saída mais brilhante a correntes mais baixas ou um consumo de energia reduzido.
• Miniaturização:Embora este seja um pacote padrão, a indústria avança para LEDs de pacote à escala do chip (CSP) cada vez menores para designs ultracompactos, embora frequentemente à custa do desempenho térmico e da facilidade de manuseio.
• Melhoria da Consistência de Cor:Avanços no crescimento epitaxial e nos processos de binagem produzem distribuições mais apertadas de comprimento de onda e intensidade, cruciais para aplicações que requerem aparência de cor uniforme em múltiplas unidades.
• Integração:Para além de múltiplos chips num único pacote, há uma tendência para integrar o circuito integrado driver do LED (fonte de corrente constante, controlador PWM) no próprio pacote do LED, simplificando o projeto do circuito.
• Fiabilidade e Robustez:Materiais de encapsulamento e técnicas de construção aprimoradas melhoram a resistência a ciclos térmicos, humidade e stress mecânico, estendendo a vida operacional muito além dos limites tradicionais, tornando os LEDs adequados para ambientes mais exigentes.

Este componente em particular exemplifica a aplicação madura e económica da tecnologia LED para fins de indicação padrão, equilibrando desempenho, fiabilidade e capacidade de fabrico.