Ficha Técnica do LED SMD LTST-008UWQEET - Cores Branco e Vermelho - Corrente Direta de 30mA - Dissipação de 102mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um componente LED de montagem superficial (SMD). Este LED foi concebido para montagem automatizada em placas de circuito impresso (PCB) e é adequado para aplicações onde o espaço é uma restrição crítica. O componente integra duas fontes de luz distintas num único encapsulamento.

1.1 Características

• Conformidade com as normas ambientais RoHS.
• Acondicionado em fita de 12mm enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro para manuseamento automatizado.
• Footprint padrão EIA para compatibilidade.
• Entrada compatível com níveis lógicos de circuitos integrados (CI).
• Concebido para compatibilidade com equipamentos de montagem pick-and-place automatizados.
• Suporta processos padrão de soldagem por refluxo infravermelho (IR).
• Pré-condicionado para o Nível de Sensibilidade à Humidade 3 da JEDEC.

1.2 Aplicações

O LED destina-se a ser utilizado numa vasta gama de equipamentos e sistemas eletrónicos, incluindo, mas não se limitando a:

• Dispositivos de telecomunicações (ex.: telefones sem fios e telemóveis).
• Equipamentos de automação de escritório e computadores portáteis.
• Eletrodomésticos e eletrónica de consumo.
• Sistemas de rede e equipamentos de controlo industrial.
• Sinalização interior e aplicações de visualização.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. O funcionamento nestas condições não é garantido.

• Dissipação de Potência (Pd):102 mW (Branco), 72 mW (Vermelho). Esta é a potência máxima que o LED pode dissipar sob a forma de calor a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.
• Corrente Direta de Pico (I_F(PEAK)):100 mA (Branco), 80 mA (Vermelho). Esta é a corrente instantânea máxima permitida em condições de pulso (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms).
• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA para ambas as cores. Esta é a corrente direta contínua máxima recomendada para um funcionamento fiável.
• Gama de Temperatura de Funcionamento:-40°C a +85°C. O dispositivo foi concebido para funcionar dentro desta gama de temperatura ambiente.
• Gama de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +100°C. O dispositivo pode ser armazenado sem alimentação aplicada dentro desta gama.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros são medidos a Ta=25°C e I_F=20mA, representando condições típicas de funcionamento.

• Fluxo Luminoso (Φ_v):Branco: 4.15-11.4 lm (mín-máx). Vermelho: 1.07-2.71 lm (mín-máx). Este é o total de luz visível emitida pelo LED.
• Intensidade Luminosa (I_v):Branco: 1500-4100 mcd (mín-máx). Vermelho: 355-900 mcd (mín-máx). Esta é a saída de luz numa direção específica, medida em milicandelas.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):Tipicamente 120 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade do seu valor axial de pico.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Para o LED Vermelho: 617-630 nm (gama típica). Para o LED Branco, são fornecidas coordenadas de cromaticidade em vez disso.
• Coordenadas de Cromaticidade (x, y):Para o LED Branco: x=0.31, y=0.31 (típico). Isto coloca o ponto de branco próximo do locus de Planck.
• Tensão Direta (V_F):Branco: 2.8-3.4V (mín-máx). Vermelho: 1.8-2.4V (mín-máx). Tolerância de +/- 0.1V. Esta é a queda de tensão no LED quando opera à corrente especificada.
• Corrente Inversa (I_R):Máximo 10 μA para ambas as cores a V_R=5V. O dispositivo não foi concebido para operação em polarização inversa; este parâmetro é apenas para fins de teste.

3. Explicação do Sistema de Binning

Os LEDs são classificados em bins de desempenho para garantir consistência. O código do bin está marcado na embalagem do produto.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa (I_v)

Os LEDs são agrupados com base na sua saída de luz medida a 20mA.

Bins do LED Branco:

• W1:Fluxo Luminoso: 4.15-5.80 lm, Intensidade: 1500-2100 mcd.
• W2:Fluxo Luminoso: 5.80-8.10 lm, Intensidade: 2100-2900 mcd.
• W3:Fluxo Luminoso: 8.10-11.40 lm, Intensidade: 2900-4100 mcd.

Bins do LED Vermelho:

• R1:Fluxo Luminoso: 1.07-1.68 lm, Intensidade: 355-600 mcd.
• R2:Fluxo Luminoso: 1.68-2.71 lm, Intensidade: 600-900 mcd.

A tolerância em cada bin de luminosidade é de +/- 11%.

3.2 Binning de Cor (Cromaticidade) para LED Branco

Os LEDs brancos são ainda classificados com base nas suas coordenadas de cromaticidade (x, y) no diagrama CIE 1931 para controlar a variação de cor.

• Os códigos de bin incluem Z1, Y1, Y2, X1, W1, W2.
• Cada bin é definido por uma área quadrilátera no diagrama de cromaticidade com quatro pontos de coordenadas (x,y) específicos.
• A tolerância em cada bin de tonalidade é de +/- 0.01 em ambas as coordenadas x e y.

3.3 Código de Bin Combinado na Etiqueta

Um único código alfanumérico (A1 a A6) na etiqueta da embalagem combina os bins de intensidade para os LEDs branco e vermelho dentro do mesmo encapsulamento, conforme mostrado na tabela de referência cruzada.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica inclui curvas características típicas medidas a 25°C de temperatura ambiente, salvo indicação em contrário. Estas curvas são essenciais para a análise de projeto.

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I_F-V_F):Mostra a relação exponencial entre corrente e tensão para os LEDs branco e vermelho. Isto é crítico para projetar o circuito de acionamento limitador de corrente.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva I_v-I_F):Ilustra como a saída de luz aumenta com a corrente de acionamento, tipicamente de forma sub-linear a correntes mais elevadas devido à queda de eficiência e ao aquecimento.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra a dependência térmica da saída de luz. A intensidade luminosa geralmente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta.
• Distribuição Espectral:Para o LED vermelho, esta curva mostra a potência radiante relativa em função do comprimento de onda, indicando o comprimento de onda de emissão de pico (λ_P) e a meia-largura espectral (Δλ).
• Padrão do Ângulo de Visão:Um gráfico polar que mostra a distribuição angular da intensidade luminosa, confirmando o ângulo de visão de 120 graus.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O LED é fornecido num encapsulamento padrão de montagem superficial. Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância geral de ±0.2 mm, salvo especificação em contrário. O desenho mostra a vista superior, a vista lateral e o footprint.

5.2 Atribuição de Pinos e Identificação de Polaridade

O componente tem múltiplos pinos. A atribuição é a seguinte:

• Pinos (0,1) e 2: Ligados ao chip do LED Azul/Branco (InGaN).
• Pinos 3 e 4: Ligados ao chip do LED Vermelho (AlInGaP).
• Pinos 5 e (6,7): Não ligados (nulos).

A cor da lente é amarela. Deve ser observada a polaridade correta ao ligar ao circuito de acionamento; aplicar tensão inversa pode danificar o dispositivo.

5.3 Layout Recomendado para as Ilhas de Montagem no PCB

É fornecido um padrão de ilhas (layout das pastilhas de cobre) sugerido para o PCB, de forma a garantir uma soldagem fiável, uma gestão térmica adequada e estabilidade mecânica. Seguir esta recomendação ajuda a prevenir o efeito "tombstone" e garante bons filetes de solda.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo IR

É especificado um perfil de temperatura de soldagem por refluxo detalhado para processos de solda sem chumbo (Pb-free), em conformidade com a J-STD-020B. O gráfico do perfil mostra:

• Pré-aquecimento/Rampa de Subida:Uma subida controlada para ativar o fluxo.
• Zona de Estabilização:Um patamar para aquecer uniformemente a placa e o componente.
• Zona de Refluxo:A temperatura de pico não deve exceder o máximo permitido para o componente (relacionado com a temperatura de armazenamento).
• Taxa de Arrefecimento:Uma descida controlada para solidificar corretamente as juntas de solda.

Seguir este perfil é crítico para prevenir choque térmico e garantir ligações de solda fiáveis sem danificar o encapsulamento do LED ou o chip interno.

6.2 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldagem:

• Utilize apenas álcool etílico ou álcool isopropílico.
• Imersão do LED à temperatura ambiente normal.
• Limitar o tempo de imersão a menos de um minuto.
• Evitar o uso de produtos de limpeza químicos não especificados, pois podem danificar o material do encapsulamento (ex.: causando descoloração ou fissuras).

6.3 Condições de 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:O ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C e 60% HR. Os componentes removidos da sua embalagem original devem ser submetidos a soldagem por refluxo IR dentro de 168 horas (7 dias).
• Armazenamento Prolongado (Fora da Bolsa):Para períodos superiores a 168 horas, armazenar os LEDs num recipiente selado com dessecante ou num dessecador purgado com azoto para evitar a absorção de humidade, que pode causar "popcorning" durante o refluxo.

7. Embalagem e Informações de Encomenda

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada para montagem automatizada.

• Largura da Fita:12 mm.
• Diâmetro da Bobina:7 polegadas.
• Quantidade por Bobina:4000 unidades.
• Quantidade Mínima de Embalagem:500 unidades para quantidades remanescentes.
• Os bolsos vazios na fita são selados com uma fita de cobertura superior.
• É permitido um máximo de dois componentes em falta consecutivos.
• A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481.

Dimensões detalhadas para o bolso da fita e para a bobina são fornecidas na ficha técnica.

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Um resistor limitador de corrente em série é o método de acionamento mais simples. O valor do resistor (R_s) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R_s= (V_fonte- V_F) / I_F. Utilize o V_Fmáximo da ficha técnica para garantir que a corrente não excede o limite mesmo com variação dos componentes. Para um desempenho mais estável, especialmente com tensão de alimentação ou temperatura variável, são recomendados acionadores de corrente constante (lineares ou comutados).

8.2 Gestão Térmica

Embora a dissipação de potência seja relativamente baixa, um projeto térmico adequado prolonga a vida útil do LED e mantém uma saída de luz estável.

• Utilize o layout de ilhas de PCB recomendado para auxiliar na dissipação de calor.
• Em aplicações de alta corrente ou alta temperatura ambiente, considere usar vias térmicas sob a ilha para transferir calor para as camadas de cobre internas ou inferiores.
• Garanta que a temperatura máxima da junção não é excedida, considerando a resistência térmica da junção para o ambiente (θ_JA).

8.3 Considerações de Projeto Óptico

• O ângulo de visão de 120 graus proporciona um padrão de luz amplo e difuso, adequado para retroiluminação e indicadores de estado.
• Para feixes mais focados, podem ser colocadas óticas secundárias (lentes) sobre o LED.
• A lente amarela atua como um filtro de cor/difusor para a luz branca, podendo afetar a Temperatura de Cor Correlacionada (CCT) exata.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A principal diferenciação deste componente reside na sua configuração de duas cores (branco e vermelho) dentro de um único encapsulamento SMD. Isto economiza espaço no PCB e simplifica a montagem em comparação com a utilização de dois LEDs separados. Pontos-chave incluem:

• Eficiência de Espaço:Integra duas funções numa única pegada.
• Simplicidade de Montagem:Um ciclo de colocação em vez de dois.
• Desempenho:Oferece fontes de luz branca e vermelha distintas e endereçáveis independentemente, com bins de desempenho especificados para cada uma.
• Compatibilidade:A pegada padrão EIA e a compatibilidade com refluxo IR tornam-no uma solução de substituição direta para linhas SMT modernas.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

10.1 Posso alimentar o LED diretamente com uma fonte de 5V?

Não. Ligar uma fonte de 5V diretamente ao LED causaria um fluxo de corrente excessivo, provavelmente destruindo-o. Deve utilizar um mecanismo limitador de corrente, como um resistor em série ou um acionador de corrente constante, ajustado para um máximo de 30mA DC.

10.2 Qual é a diferença entre Fluxo Luminoso (lm) e Intensidade Luminosa (mcd)?

O Fluxo Luminoso (lumens) mede a quantidade total de luz visível emitida pelo LED em todas as direções. A Intensidade Luminosa (candelas) mede o quão brilhante o LED parece a partir de uma direção de visão específica. O valor mcd na ficha técnica é tipicamente a intensidade axial (no eixo). Um LED de ângulo de visão amplo pode ter muitos lumens, mas um mcd mais baixo em comparação com um LED de feixe estreito com os mesmos lumens.

10.3 Como interpreto os códigos de bin ao fazer um pedido?

Especifique o código de bin combinado (ex.: A3) da tabela de referência cruzada para garantir que recebe LEDs com a gama de desempenho desejada para os componentes branco (ex.: W2) e vermelho (ex.: R1). Isto é crucial para aplicações que requerem brilho e cor consistentes em múltiplas unidades.

10.4 Este LED é adequado para uso ao ar livre?

A gama de temperatura de funcionamento estende-se a -40°C, mas o máximo é +85°C. Embora possa funcionar em alguns ambientes exteriores, a ficha técnica lista principalmente aplicações interiores (sinalização, displays). Para uso ao ar livre, considere a possível exposição à radiação UV, entrada de humidade e temperaturas ambientes mais elevadas, o que pode exigir medidas de proteção adicionais não abrangidas neste documento.

11. Caso Prático de Projeto e Utilização

Cenário: Indicador de Estado Duplo para um Router de Rede

Um projetista precisa de indicadores de alimentação (branco fixo) e atividade de rede (vermelho intermitente) numa PCB compacta de router.

Implementação:

1. Seleção do Componente:O LTST-008UWQEET é escolhido porque fornece ambas as cores necessárias numa única pegada de 3.2mm x 2.8mm, economizando espaço.
2. Projeto do Circuito:São projetados dois circuitos de acionamento independentes:
   • Um resistor simples a partir de uma linha de 3.3V para acionar o LED branco a ~15mA para um indicador constante de "energia ligada".
   • Um pino GPIO do processador principal, também com um resistor em série, aciona o LED vermelho. O firmware faz piscar este pino para indicar atividade de dados.
3. Layout do PCB:É utilizado o layout de ilhas recomendado. São adicionadas ligações de alívio térmico às ilhas para facilitar a soldagem, mantendo um caminho térmico para um plano de terra para uma ligeira dissipação de calor.
4. Binning:Para consistência entre as unidades de produção, o código de bin A3 (Branco: W2, Vermelho: R1) é especificado na Lista de Materiais (BOM), garantindo que todos os routers têm indicadores com brilho semelhante.
5. Montagem:As peças são fornecidas em bobinas de 7" compatíveis com a máquina pick-and-place da linha de montagem. O perfil de refluxo IR especificado é programado no forno.

Este caso destaca a utilidade do componente em aplicações de indicadores multifuncionais com restrições de espaço, comuns na eletrónica de consumo.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Os Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz quando uma corrente elétrica os atravessa. Este fenómeno chama-se eletroluminescência.

• LED Branco:Tipicamente, um chip de LED azul feito de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN) é revestido com uma camada de fósforo. A luz azul do chip excita o fósforo, que depois emite luz amarela. A combinação de luz azul e amarela é percecionada como branca pelo olho humano. A lente amarela pode modificar ainda mais esta saída.
• LED Vermelho:A luz vermelha é gerada diretamente por um chip semicondutor feito de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP). Quando os eletrões se recombinam com as lacunas no material semicondutor, a energia é libertada sob a forma de fotões (luz). A composição específica do material determina o comprimento de onda (cor) da luz emitida, neste caso, vermelho (~630 nm).

A tensão direta (V_F) é característica da energia da banda proibida do material semicondutor; uma banda proibida mais elevada (azul/branco) resulta num V_Fmais elevado do que uma banda proibida mais baixa (vermelho).

13. Tendências de Desenvolvimento

O campo dos LEDs SMD continua a evoluir com várias tendências claras:

• Maior Eficiência (lm/W):Melhorias contínuas na ciência dos materiais e no design dos chips produzem mais saída de luz por unidade de energia elétrica, reduzindo o consumo de energia e a carga térmica.
• Maior Fiabilidade e Vida Útil:Avanços nos materiais de encapsulamento, técnicas de fixação do chip e estabilidade do fósforo estão a prolongar as vidas úteis operacionais, tornando os LEDs adequados para aplicações mais críticas.
• Miniaturização:Os encapsulamentos continuam a encolher (ex.: de 3528 para 2016 para tamanhos 1010) mantendo ou melhorando o desempenho óptico, permitindo designs eletrónicos mais densos e compactos.
• Melhor Qualidade e Consistência de Cor:Tolerâncias de binning mais apertadas e novas formulações de fósforo levam a um melhor Índice de Renderização de Cor (CRI) para LEDs brancos e cores mais saturadas e consistentes para LEDs monocromáticos.
• Soluções Integradas:Para além de encapsulamentos multicolor, as tendências incluem LEDs com acionadores integrados (CIs), diodos Zener incorporados para proteção ESD e encapsulamentos concebidos para padrões ópticos específicos, reduzindo a necessidade de componentes externos.

Componentes como o descrito nesta ficha técnica representam um passo intermédio na integração, combinando múltiplas funções discretas num único encapsulamento fiável e fabricável.