Ficha Técnica do LED RGB SMD LTST-S32F1KT-5A - Chip de Cor Completa - Tensão 1.6-3.1V - Potência 75-80mW

1. Visão Geral do Produto

O LTST-S32F1KT-5A é uma lâmpada LED SMD (Dispositivo de Montagem em Superfície) compacta, de visão lateral e de cor completa. Ele integra três chips semicondutores distintos num único encapsulamento: um chip de AlInGaP para emissão vermelha e dois chips de InGaN para emissão verde e azul. Esta configuração permite a geração de um amplo espectro de cores através do controlo individual ou combinado dos três canais. O dispositivo foi concebido para processos de montagem automatizada em placas de circuito impresso (PCB), apresentando terminais estanhados para melhor soldabilidade e compatibilidade com perfis de soldagem por refluxo sem chumbo (Pb-free).

O objetivo principal do design é fornecer uma fonte de luz RGB de alta luminosidade e fiável para aplicações com espaço limitado onde é necessária indicação de estado, retroiluminação ou iluminação simbólica. O seu tamanho miniatura e perfil de lente de emissão lateral tornam-no particularmente adequado para integração em eletrónica de consumo fina, dispositivos de comunicação e painéis de controlo industrial onde o espaço frontal é limitado, mas a visibilidade lateral é crucial.

1.1 Características

• Conforme com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).
• Design óptico de visão lateral com lente transparente.
• Utiliza tecnologia semicondutora de ultra-brilho InGaN (para Verde/Azul) e AlInGaP (para Vermelho).
• Embalado em fita de 8mm alojada em bobines padrão de 7 polegadas de diâmetro para equipamento de pick-and-place automatizado.
• Conforme com os contornos padrão de encapsulamento da EIA (Electronic Industries Alliance).
• Lógica de entrada compatível (compatível com C.I.) para fácil interface com microcontroladores e circuitos de acionamento.
• Totalmente compatível com processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR) de alto volume.

1.2 Aplicações

• Equipamentos de telecomunicações (ex.: estações base celulares, routers).
• Dispositivos de automação de escritório (ex.: impressoras, scanners, dispositivos multifunção).
• Painéis indicadores e interfaces de controlo de eletrodomésticos.
• Indicadores de estado e de falha em equipamento industrial.
• Retroiluminação de teclados em dispositivos portáteis.
• Indicadores de estado e de energia de uso geral.
• Micro-displays e iluminação de ícones.
• Luminárias de sinalização e simbólicas em painéis de controlo.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva Aprofundada

Esta secção fornece uma análise detalhada dos limites operacionais e características de desempenho do dispositivo sob condições de teste definidas. Todos os dados são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C, salvo indicação em contrário.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não é aconselhada operação contínua nestes ou perto destes limites.

• Dissipação de Potência (Pd):Vermelho: 75 mW, Verde/Azul: 80 mW. Esta é a perda de potência máxima permitida como calor dentro do encapsulamento.
• Corrente Direta de Pico (I_F(PEAK)):Vermelho: 80 mA, Verde/Azul: 100 mA. Aplicável apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms) para prevenir sobrecarga térmica.
• Corrente Direta Contínua (I_F):Vermelho: 30 mA, Verde/Azul: 20 mA. A corrente direta contínua máxima recomendada para operação fiável a longo prazo.
• Gama de Temperatura de Operação:-20°C a +80°C. A gama de temperatura ambiente para a qual o dispositivo foi concebido para funcionar.
• Gama de Temperatura de Armazenamento:-30°C a +100°C. A gama de temperatura permitida quando o dispositivo não está energizado.
• Condição de Soldagem por Infravermelhos:Suporta temperatura de pico de 260°C durante 10 segundos, definindo o seu Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL) e capacidade de refluxo.

2.2 Características Elétricas & Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos sob condições de teste padrão (I_F= 5mA, Ta=25°C).

• Intensidade Luminosa (I_V):Medida em milicandelas (mcd). Valores mínimos: Vermelho: 18.0 mcd, Verde: 45.0 mcd, Azul: 11.2 mcd. Valores máximos: Vermelho: 45.0 mcd, Verde: 180.0 mcd, Azul: 45.0 mcd. Esta ampla gama é gerida através de um sistema de binagem.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):Tipicamente 130 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade da intensidade de pico, definindo a largura do feixe.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):Típico: Vermelho: 632 nm, Verde: 520 nm, Azul: 468 nm. O comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):O comprimento de onda único percebido pelo olho humano que corresponde à cor do LED. Gama: Vermelho: 617-631 nm (Típ. 624 nm), Verde: 520-540 nm (Típ. 527 nm), Azul: 463-477 nm (Típ. 470 nm).
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):Típico: Vermelho: 17 nm, Verde: 35 nm, Azul: 26 nm. A largura de banda espectral medida a metade da intensidade máxima, indicando a pureza da cor.
• Tensão Direta (V_F):A I_F=5mA. Gama: Vermelho: 1.6 - 2.3 V, Verde: 2.7 - 3.1 V, Azul: 2.7 - 3.1 V. Este parâmetro também é binado.
• Corrente Inversa (I_R):Máximo 10 µA a V_R= 5V. Os LEDs não são concebidos para operação em polarização inversa; este teste é apenas para garantia de qualidade.

3. Explicação do Sistema de Binagem

Para garantir cor e brilho consistentes na produção, os LEDs são classificados em bins de desempenho. O LTST-S32F1KT-5A utiliza binagem separada para Tensão Direta (V_F) e Intensidade Luminosa (I_V).

3.1 Binagem da Tensão Direta (V_F)

Para chips Verde e Azul (testados a I_F=5mA):

- Código de Bin E7: V_F= 2.70V a 2.90V.

- Código de Bin E8: V_F= 2.90V a 3.10V.

Tolerância em cada bin é ±0.1V. A V_Fdo chip Vermelho é especificada mas não binada neste documento.

3.2 Binagem da Intensidade Luminosa (I_V)

Medida a I_F=5mA. Tolerância em cada bin é ±15%.

Azul:L (11.2-18.0 mcd), M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd).

Verde:P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd), R (112.0-180.0 mcd).

Vermelho:M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd).

O código de bin está marcado na embalagem, permitindo aos designers selecionar LEDs com brilho correspondente para matrizes multi-LED.

4. Análise das Curvas de Desempenho

As curvas de desempenho típicas ilustram a relação entre parâmetros-chave. Estas são essenciais para o design do circuito e gestão térmica.

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta:Mostra a relação não linear entre a corrente de acionamento e a saída de luz para cada cor. Operar acima da corrente contínua recomendada leva a retornos decrescentes e aumento de calor.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra o efeito de extinção térmica, onde a saída de luz diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Dissipação de calor adequada ou redução da corrente é necessária para ambientes de alta temperatura.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Exibe a característica I-V do díodo. A resistência dinâmica pode ser inferida a partir da inclinação da curva acima da tensão de condução.
• Distribuição Espectral:Gráficos mostrando a potência radiante relativa versus comprimento de onda para cada chip, destacando o pico (λ_p) e a largura espectral (Δλ).

5. Informação Mecânica & de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo está conforme um contorno SMD padrão. Dimensões críticas incluem comprimento, largura e altura do corpo, bem como as recomendações do padrão de solda (footprint) para design de PCB. Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância padrão de ±0.1mm, salvo especificação em contrário. Um diagrama detalhado especifica a atribuição dos pinos: Pino 1 para o ânodo Vermelho, Pino 2 para o ânodo Verde e Pino 3 para o ânodo Azul. Os cátodos dos três chips estão internamente ligados ao Pino 4.

5.2 Design Recomendado das Pastilhas de PCB & Polaridade

É fornecido um diagrama do padrão de solda para garantir a formação adequada da junta de solda durante o refluxo. O design acomoda filetes de solda e previne o efeito "tombstoning". A polaridade é claramente indicada por uma marca no corpo do dispositivo (tipicamente um ponto ou um canto chanfrado) correspondente ao Pino 1 (Vermelho).

6. Diretrizes de Soldagem & Montagem

6.1 Perfil de Refluxo IR Recomendado (Processo sem Chumbo)

Um gráfico tempo-temperatura define o perfil de soldagem por refluxo sugerido:

- Pré-aquecimento: 150-200°C até 120 segundos.

- Refluxo: Temperatura de pico não excedendo 260°C.

- Tempo acima de 260°C: Máximo 10 segundos.

- Número de passagens: Máximo de dois ciclos de refluxo.

Para soldagem manual com ferro: Temperatura ≤300°C, tempo ≤3 segundos, apenas uma vez.

6.2 Limpeza

Se for necessária limpeza pós-soldagem, devem ser usados apenas solventes à base de álcool especificados, como álcool etílico ou isopropílico. A imersão deve ser à temperatura ambiente por menos de um minuto. Produtos químicos não especificados podem danificar a lente de epóxi ou o encapsulamento.

6.3 Armazenamento & Manuseamento

• Precauções ESD:O dispositivo é sensível a descargas eletrostáticas (ESD). O manuseamento deve envolver pulseiras aterradas, tapetes anti-estáticos e equipamento devidamente aterrado.
• Sensibilidade à Humidade:Embalado como MSL 3. Uma vez aberta a bolsa de barreira à humidade original, os componentes devem ser soldados por refluxo dentro de uma semana (168 horas) sob condições de fábrica (≤30°C/60% RH). Para armazenamento mais longo fora da bolsa, use um armário seco ou recipiente dessecado. Componentes expostos além de uma semana requerem secagem (ex.: 60°C durante 20 horas) antes do refluxo para prevenir o efeito "popcorning".

7. Embalagem & Informação de Encomenda

7.1 Especificações da Fita e Bobine

O dispositivo é fornecido em fita transportadora relevada com uma fita de cobertura protetora, enrolada em bobines de 7 polegadas (178mm) de diâmetro.

- Quantidade por bobine: 3000 peças.

- Quantidade mínima de encomenda para remanescentes: 500 peças.

- Largura da fita: 8mm.

- Espaçamento dos bolsos e dimensões da bobine conforme padrões ANSI/EIA-481.

- O número máximo permitido de componentes em falta consecutivos na fita é dois.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Cada canal de cor (Vermelho, Verde, Azul) deve ser acionado independentemente através de uma resistência limitadora de corrente ou, preferencialmente, de um driver de corrente constante. A tensão direta difere por cor (Vermelho ~2.0V, Verde/Azul ~3.0V), pelo que são necessários cálculos de definição de corrente separados se usar uma fonte de tensão comum com resistências em série. Para atenuação por PWM (Modulação por Largura de Pulso) ou mistura de cores, garanta que o driver pode lidar com a frequência e corrente necessárias.

8.2 Considerações de Design

• Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, garanta área de cobre de PCB adequada ou vias térmicas sob a pastilha térmica do dispositivo (se aplicável) para conduzir o calor, especialmente quando acionado na ou perto da corrente máxima.
• Redução da Corrente:Para operação perto do limite superior da gama de temperatura (+80°C), reduza a corrente direta para manter a fiabilidade e prevenir a depreciação acelerada do lúmen.
• Design Óptico:O perfil de emissão lateral é ideal para aplicações com guias de luz ou ondas. Considere o ângulo de visão de 130 graus ao projetar guias de luz para garantir iluminação uniforme.

9. Comparação & Diferenciação Técnica

Os principais diferenciadores do LTST-S32F1KT-5A residem na sua combinação específica de características:

- Visão Lateral vs. Visão Superior:Ao contrário dos LEDs comuns de emissão superior, este dispositivo emite luz lateralmente, permitindo integração mecânica única para painéis iluminados lateralmente ou indicadores de estado na superfície vertical de um PCB.

- Cor Completa num Único Encapsulamento:Integra três chips de cor primária, economizando espaço na placa em comparação com o uso de três LEDs monocromáticos discretos.

- Mistura Tecnológica:Utiliza o material semicondutor ótimo para cada cor: AlInGaP de alta eficiência para vermelho e InGaN de alto brilho para verde/azul, resultando numa boa eficácia luminosa geral.

- Construção Robusta:Terminais estanhados e compatibilidade com perfis de refluxo IR rigorosos tornam-no adequado para fabrico moderno de alto volume.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P1: Posso acionar todas as três cores a partir de uma única fonte de 5V?

R: Sim, mas deve usar resistências limitadoras de corrente separadas para cada canal. Calcule o valor da resistência como R = (V_fonte- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo da ficha técnica para um design seguro. Por exemplo, para o canal Azul a 20mA: R = (5V - 3.1V) / 0.02A = 95 Ohms (use 100 Ohms).

P2: Porque é a corrente contínua máxima diferente para Vermelho (30mA) vs. Verde/Azul (20mA)?

R: Isto deve-se principalmente a diferenças na eficiência quântica interna e características térmicas dos materiais semicondutores AlInGaP (Vermelho) e InGaN (Verde/Azul). O chip Vermelho pode tipicamente suportar densidades de corrente mais elevadas dentro das mesmas restrições térmicas do encapsulamento.

P3: Como consigo luz branca com este LED RGB?

R: A luz branca é criada acionando simultaneamente os chips Vermelho, Verde e Azul em rácios de corrente específicos. O rácio exato depende do ponto de branco desejado (ex.: branco frio, branco quente) e do bin específico dos LEDs usados. Isto requer calibração ou o uso de um circuito de realimentação com sensor de cor para resultados precisos.

P4: Qual é a importância dos códigos de bin?

R: Os códigos de bin garantem consistência de cor e brilho. Para aplicações que usam múltiplos LEDs (como uma barra de luz), especificar e usar LEDs dos mesmos bins de V_Fe I_Vé crítico para evitar diferenças visíveis no tom de cor ou brilho entre dispositivos adjacentes.

11. Caso de Uso Prático

Cenário: Indicador de Estado para um Router de Rede

Um designer precisa de um indicador de estado multicolor para um router mostrando energia (verde fixo), atividade (verde intermitente), erro (vermelho) e modo de configuração (azul). Usar o LTST-S32F1KT-5A economiza espaço em comparação com três LEDs separados. O design de emissão lateral permite que a luz seja acoplada a um guia de luz que vai até ao painel frontal da caixa fina do router. Os pinos GPIO de um microcontrolador, cada um com uma resistência em série (calculada para acionamento de 5-10mA), controlam as cores individuais. O amplo ângulo de visão garante que o indicador seja visível de vários ângulos numa sala.

12. Introdução ao Princípio de Operação

Díodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores de junção p-n. Quando uma tensão direta é aplicada, os eletrões da região tipo-n recombinam-se com as lacunas da região tipo-p dentro da camada ativa, libertando energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda (cor) da luz emitida é determinado pela banda proibida do material semicondutor. O LTST-S32F1KT-5A usa:

- AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio):Um sistema de material com uma banda proibida correspondente à luz vermelha e âmbar. Oferece alta eficiência no espectro vermelho-laranja.

- InGaN (Nitreto de Índio e Gálio):Um sistema de material com banda proibida ajustável capaz de emitir luz desde o ultravioleta passando pelo azul até ao verde, dependendo do conteúdo de índio. É o padrão para LEDs azuis e verdes de alto brilho.

13. Tendências Tecnológicas

A trajetória geral para LEDs SMD como este inclui:

- Aumento da Eficiência:Melhorias contínuas no crescimento epitaxial e design do chip levam a mais lúmens por watt (lm/W), reduzindo o consumo de energia para a mesma saída de luz.

- Miniaturização:Redução contínua no tamanho do encapsulamento mantendo ou aumentando a potência óptica.

- Melhor Reprodução de Cor & Consistência:Tolerâncias de binagem mais apertadas e novas tecnologias de fósforo (para LEDs brancos) produzem pontos de cor mais consistentes e um Índice de Reprodução de Cor (IRC) mais elevado.

- Inteligência Integrada:Crescimento de módulos "LED inteligente" com drivers, controladores e interfaces de comunicação integradas (ex.: I2C, SPI) para design de sistema simplificado. Embora o LTST-S32F1KT-5A seja um componente discreto, a indústria está a caminhar para soluções mais integradas para tarefas de iluminação complexas.