Especificação do LED SMD LTST-008EGSW - Lente Difusa Branca - Multi-Chip (Vermelho, Verde, Amarelo) - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-008EGSW é um LED de montagem em superfície (SMD) que apresenta uma lente difusa branca e aloja três chips de LED distintos dentro de um encapsulamento padrão EIA. Este componente foi projetado para processos de montagem automatizada de placas de circuito impresso (PCB), tornando-o adequado para fabricação em grande volume. O seu formato compacto atende às necessidades de aplicações com restrições de espaço em diversos setores eletrónicos.

1.1 Vantagens Principais

• Fonte Multicolor:Integra chips vermelho (AlInGaP), verde (InGaN) e amarelo (AlInGaP), permitindo uma indicação de cor flexível ou mistura de cores dentro da mesma pegada de um único componente.
• Compatibilidade de Processo:Projetado para compatibilidade com equipamentos automatizados de pick-and-place e processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR), suportando uma montagem eficiente de PCB.
• Conformidade Ambiental:O produto está em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).
• Embalagem Padronizada:Fornecido em formato de fita e bobina (fita de 12mm em bobinas de 7 polegadas), facilitando o manuseio automatizado.

1.2 Mercados-Alvo e Aplicações

Este LED destina-se a uma ampla gama de eletrónicos de consumo, industriais e de comunicação. As principais áreas de aplicação incluem indicadores de estado, iluminação de sinais e símbolos, e retroiluminação de painéis frontais em dispositivos como equipamentos de telecomunicações, sistemas de automação de escritório, eletrodomésticos e várias unidades de controlo industrial.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

A seguinte secção fornece uma interpretação objetiva e detalhada dos principais parâmetros elétricos, óticos e térmicos especificados para o LTST-008EGSW.

2.1 Classificações Absolutas Máximas

Estas classificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. São especificadas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Dissipação de Potência (Pd):Vermelho/Amarelo: 78 mW; Verde: 64 mW. Este parâmetro indica a potência máxima que o LED pode dissipar como calor. Exceder este valor arrisca degradação térmica.
• Corrente Direta:Corrente Direta DC: Vermelho/Amarelo: 30 mA; Verde: 20 mA. A Corrente Direta de Pico (ciclo de trabalho 1/10) é de 80 mA para todas as cores. Os projetistas devem garantir que as correntes de operação permaneçam iguais ou abaixo da classificação DC para uma operação confiável a longo prazo.
• Intervalo 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 o uso e períodos não operacionais.

2.2 Características Eletro-Óticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos em condições de teste específicas (Ta=25°C).

• Intensidade Luminosa (Iv) & Fluxo Luminoso (Φv):Medidos a diferentes correntes diretas (Vermelho/Amarelo: 20mA, Verde: 5mA). Os valores são classificados em bins (ver Secção 3). Por exemplo, a intensidade luminosa mínima para Vermelho e Verde é de 280 mcd, e para Amarelo é de 112 mcd. O ângulo de visão (2θ1/2) é amplo, de 120 graus, típico de uma lente difusa, proporcionando um padrão de emissão amplo.
• Características Espectrais:
  • Comprimento de Onda de Pico (λP): Vermelho: 632 nm, Verde: 518 nm, Amarelo: 591 nm.
  • Comprimento de Onda Dominante (λd): O comprimento de onda único que define a cor percebida. Os intervalos são especificados e classificados em bins (ex., Vermelho: 617-630 nm).
  • Largura a Meia Altura Espectral (Δλ): O Verde tem a largura espectral mais ampla, de 30 nm, comparado com 15 nm para o Vermelho e Amarelo, o que é característico do sistema de material InGaN.
• Tensão Direta (Vf):A queda de tensão no LED à corrente de teste especificada. Os intervalos são: Vermelho: 1.7-2.6V, Verde: 2.4-3.2V, Amarelo: 1.8-2.6V. Este é um parâmetro crítico para o projeto do circuito de acionamento.
• Corrente Reversa (Ir):Máximo de 10 μA a VR=5V. A ficha técnica nota explicitamente que o dispositivo não foi projetado para operação reversa; este teste é apenas para garantia de qualidade.

3. Explicação do Sistema de Binning

O LTST-008EGSW emprega um sistema de binning para categorizar as unidades com base em parâmetros óticos chave, garantindo consistência no desempenho da aplicação.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa (IV)

Os LEDs são classificados em bins com base no seu fluxo luminoso e intensidade de saída. Cada bin tem um valor mínimo e máximo com uma tolerância de +/-11% dentro do bin.

• Vermelho & Verde:Utilizam os bins F, G, H (ex., Bin F: 280-450 mcd, Bin H: 710-1120 mcd).
• Amarelo:Utiliza os bins D, E, F (ex., Bin D: 112-180 mcd, Bin F: 280-450 mcd).

Isto permite aos projetistas selecionar um grau de brilho adequado aos requisitos da sua aplicação.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante (WD)

Os LEDs também são classificados em bins pelo tom preciso da sua cor (comprimento de onda dominante), com uma tolerância de +/-1 nm por bin.

• Vermelho:Bin único K (617.0 - 630.0 nm).
• Verde:Bins P (520.0-530.0 nm) e Q (530.0-540.0 nm).
• Amarelo:Bins H (584.5-589.5 nm) e J (589.5-594.5 nm).

Isto garante consistência de cor, o que é vital para aplicações onde é necessário um casamento de cor preciso, como em displays multi-LED ou indicadores de estado.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora dados gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica (ex., Fig.1, Fig.5), as curvas típicas para tais LEDs incluiriam:

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Mostra a relação não linear entre a corrente direta e a tensão direta para cada cor de chip. A curva tem tipicamente uma tensão de limiar (onde a corrente começa a subir significativamente) específica do material semicondutor (mais baixa para AlInGaP Vermelho/Amarelo, mais alta para InGaN Verde).
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva I-Iv):Demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente, tipicamente numa relação quase linear dentro do intervalo de operação recomendado, antes da eficiência cair a correntes muito altas devido a efeitos térmicos.
• Dependência da Temperatura:A intensidade luminosa geralmente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. O coeficiente exato varia consoante o material, com o InGaN (Verde) frequentemente a mostrar um comportamento térmico diferente comparado com o AlInGaP (Vermelho/Amarelo).

5. Informação Mecânica e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento e Atribuição de Pinos

O dispositivo está em conformidade com o contorno padrão de encapsulamento SMD EIA. Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância típica de ±0.1 mm. A atribuição de pinos para a configuração multi-chip está claramente definida: Pinos (1,2) e 3 para o chip Vermelho, pinos 4 e 5 para o chip Verde, e pinos 6 e (7,8) para o chip Amarelo. Esta informação é crítica para um layout de PCB e conexão elétrica corretos.

5.2 Pad de Fixação na PCB Recomendado

É fornecido um desenho de padrão de solda (land pattern) para garantir uma soldagem adequada e estabilidade mecânica. Seguir esta pegada recomendada é essencial para obter juntas de solda confiáveis durante o refluxo e para gerir a dissipação de calor do LED.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo IR

É fornecido um perfil de refluxo sugerido para processos de solda sem chumbo (Pb-free), referenciando o padrão J-STD-020B. Os parâmetros chave incluem uma zona de pré-aquecimento (tipicamente 150-200°C), um tempo definido acima do líquido, e uma temperatura de pico não excedendo 260°C. Seguir este perfil é crucial para prevenir choque térmico e danos no encapsulamento do LED ou nas ligações internas do chip.

6.2 Armazenamento e Manuseamento

Os LEDs são sensíveis à humidade. Quando a bolsa selada à prova de humidade (com dessecante) não está aberta, devem ser armazenados a ≤30°C e ≤70% de HR e usados dentro de um ano. Uma vez aberta a bolsa, o tempo de exposição em condições de fábrica (≤30°C / ≤60% HR) não deve exceder 168 horas antes da soldagem por refluxo. Se a exposição exceder este limite, recomenda-se um procedimento de secagem (ex., 60°C durante 48 horas) para remover a humidade absorvida e prevenir o efeito "popcorn" durante o refluxo.

6.3 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldagem, apenas devem ser usados solventes especificados como álcool etílico ou álcool isopropílico à temperatura ambiente durante menos de um minuto. Produtos químicos não especificados podem danificar a lente de plástico ou o encapsulamento.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

A embalagem padrão é fita transportadora relevada de 12mm de largura em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Cada bobina contém 4000 peças. A fita é selada com uma fita de cobertura. A embalagem segue as especificações EIA-481-1-B. É especificada uma quantidade mínima de encomenda de 500 peças para quantidades remanescentes.

8. Recomendações de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Cada chip de cor deve ser acionado independentemente com uma resistência limitadora de corrente em série. O valor da resistência (R) é calculado usando a fórmula: R = (V_alimentação - Vf_LED) / If, onde Vf_LED é a tensão direta do chip específico à corrente de operação desejada (If). Usar o Vf máximo da ficha técnica neste cálculo garante que a corrente não excede o limite mesmo com variação entre peças.

8.2 Gestão Térmica

Embora a dissipação de potência seja baixa, um projeto térmico adequado na PCB é importante para manter o desempenho e longevidade do LED, especialmente quando operado perto das classificações máximas. O desenho do pad de PCB recomendado auxilia na transferência de calor. Garantir uma área de cobre adequada em torno dos pads e possíveis vias térmicas para outras camadas pode ajudar a gerir a temperatura da junção.

8.3 Projeto Ótico

A lente difusa branca proporciona um padrão de emissão amplo, semelhante a Lambertiano (ângulo de visão de 120 graus). Isto é ideal para aplicações que requerem visibilidade de ângulo amplo. Para luz mais focada, seriam necessárias óticas secundárias. Os projetistas devem considerar as diferentes intensidades luminosas das três cores quando pretendem um brilho aparente uniforme ou proporções específicas de mistura de cores.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A principal diferenciação do LTST-008EGSW reside na sua integração de três chips de LED distintos (Vermelho, Verde, Amarelo) num único encapsulamento SMD padrão com uma lente difusa branca. Isto contrasta com:

• LEDs SMD Monocromáticos:Oferecem apenas uma cor por dispositivo.
• LEDs RGB:Integram chips Vermelho, Verde e Azul para mistura de cores total. A combinação RGY aqui é adaptada para necessidades específicas de cor de indicador (ex., simulações de sinalização de trânsito, códigos de estado específicos) e pode oferecer maior eficiência na região amarela comparado com um LED RGB a criar amarelo a partir de vermelho+verde.
• Lente Clara vs. Lente Difusa:A lente difusa sacrifica alguma intensidade frontal por um ângulo de visão muito mais amplo e uniforme, o que é frequentemente preferível para indicadores de painel frontal.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar os três chips simultaneamente à sua corrente DC máxima?

R: Não. As Classificações Absolutas Máximas para dissipação de potência (78 mW para Vermelho/Amarelo, 64 mW para Verde) devem ser respeitadas. Acionar todos os chips simultaneamente à corrente máxima poderia exceder o limite total de dissipação de potência do encapsulamento, levando a sobreaquecimento. É necessária uma análise térmica detalhada para tal operação.

P: Porque é a corrente de teste diferente para o chip Verde (5mA) comparado com Vermelho/Amarelo (20mA)?

R: Esta é uma prática comum porque os LEDs verdes baseados em InGaN têm tipicamente uma eficácia luminosa mais alta (mais saída de luz por unidade de corrente) a correntes mais baixas comparados com LEDs baseados em AlInGaP. Especificar a 5mA provavelmente fornece um nível de brilho comparável para fins de binning e reflete um ponto de operação comum.

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 das coordenadas de cor no diagrama de cromaticidade CIE e representa o comprimento de onda único de uma luz monocromática pura que corresponderia à cor percebida do LED. O λd é mais relevante para a especificação de cor.

11. Exemplo de Aplicação Prática

Cenário: Indicador de Estado de Sistema Multi-Estado

Um router de rede utiliza um único LTST-008EGSW para indicar múltiplos estados operacionais:

- Vermelho (Contínuo):Estado de arranque/erro (acionado a 15mA).

- Verde (Intermitente):Atividade de dados (acionado a 5mA, pulsado).

- Amarelo (Contínuo):Modo de espera/inativo (acionado a 15mA).

- Vermelho+Verde (aparecendo Laranja):Estado de aviso (ambos acionados a correntes mais baixas para misturar a cor).

Este projeto consolida o que exigiria três posições de LED separadas numa só, poupando espaço na PCB e simplificando o projeto do painel frontal, enquanto o amplo ângulo de visão garante visibilidade a partir de vários ângulos.

12. Princípio de Operação

A emissão de luz nos LEDs baseia-se na eletroluminescência numa junção p-n de semicondutor. Quando uma tensão direta é aplicada, eletrões e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam, libertando energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor utilizado:

- AlInGaP (Fosfeto de Alumínio Índio Gálio):Usado para os chips Vermelho e Amarelo, capaz de produzir luz de alta eficiência no espectro do vermelho ao amarelo-alaranjado.

- InGaN (Nitreto de Índio Gálio):Usado para o chip Verde, este sistema de material é capaz de produzir luz através do espectro do azul ao verde. A lente difusa branca dispersa a luz dos chips individuais, criando uma aparência uniforme e mesclada do exterior.

13. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs SMD multi-chip como o LTST-008EGSW alinha-se com várias tendências em curso na optoeletrónica:

- Miniaturização e Integração:Combinar múltiplas funções (cores) num único encapsulamento poupa espaço na placa, reduz a contagem de componentes e simplifica a montagem.

- Eficiência Aprimorada:Melhorias contínuas em materiais como InGaN e AlInGaP levam a uma maior eficácia luminosa (mais lúmens por watt), permitindo uma saída mais brilhante a correntes mais baixas ou um consumo de energia reduzido.

- Encapsulamento Avançado:Melhorias no projeto e materiais do encapsulamento melhoram o desempenho térmico, permitindo maiores densidades de potência e operação mais confiável em ambientes adversos. O uso de materiais resistentes ao refluxo de alta temperatura é padrão.

- Soluções Específicas para Aplicação:A tendência para componentes como este LED RGY indica uma mudança no sentido de fornecer soluções otimizadas para necessidades específicas de aplicação, em vez de apenas dispositivos monocromáticos genéricos.