Ficha Técnica do LED RGB SMD LTST-G353CEGB7W - 5.0x5.0x1.6mm - 5V - 94mW - Lente Difusa Branca - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-G353CEGB7W é um LED de montagem em superfície (SMD) concebido para montagem automática em placas de circuito impresso (PCB) e aplicações onde o espaço é uma restrição crítica. Este componente integra chips semicondutores vermelho, verde e azul (RGB) juntamente com um circuito de controlo dedicado num único encapsulamento, formando um pixel completo e individualmente endereçável. Foi desenvolvido para uma vasta gama de equipamentos eletrónicos, incluindo, mas não se limitando a, dispositivos de comunicação, computadores portáteis, infraestruturas de rede, eletrodomésticos e sistemas de sinalização interior ou iluminação decorativa.

1.1 Características e Vantagens Principais

O dispositivo distingue-se através de várias características tecnológicas e de encapsulamento que melhoram a sua usabilidade e desempenho na fabricação eletrónica moderna.

• Controlo Integrado:Uma vantagem significativa é a integração dos chips LED RGB com um driver IC de 14 bits. Isto elimina a necessidade de componentes de driver externos para o controlo básico, simplificando o desenho do circuito e reduzindo a lista de materiais (BOM) global.
• Controlo de Cor de Alta Resolução:Cada cor primária (Vermelho, Verde, Azul) pode ser controlada através de 1024 níveis de brilho distintos (PWM de 10 bits). Isto permite gerar mais de 1,07 mil milhões (2^30) de combinações de cores, possibilitando gradientes de cor suaves e mistura de cores precisa.
• Driver IC Avançado:O driver incorporado utiliza controlo por Modulação por Largura de Pulso (PWM) de corrente constante. O controlo de 14 bits é dividido, com 10 bits dedicados ao ciclo de trabalho PWM para o brilho e 4 bits para afinar o nível de corrente, oferecendo um controlo granular sobre a saída de luz e eficiência.
• Interface de Dados Simplificada:A comunicação com o LED e a ligação em cadeia de múltiplas unidades é realizada através de um protocolo serial de um único fio (compatível com SPI). Isto minimiza o número de linhas de controlo necessárias do microcontrolador principal.
• Funcionalidade de Integridade de Dados:O dispositivo suporta transmissão contínua com ponto de rutura (função Bypass). Se um LED numa cadeia falhar, o sinal de dados pode contorná-lo, garantindo que os LEDs restantes na sequência continuem a funcionar corretamente, melhorando a fiabilidade do sistema.
• Pronto para Fabricação:O componente é fornecido em fita de 12mm montada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, compatível com equipamento automático de pick-and-place padrão. Também está qualificado para processos de soldadura por refluxo sem chumbo por infravermelhos (IR), incluindo pré-condicionamento para o Nível de Sensibilidade à Humidade JEDEC 4.
• Conformidade Ambiental:O produto está em conformidade com os regulamentos ambientais relevantes.

1.2 Aplicações e Mercados-Alvo

A combinação de fator de forma reduzido, inteligência integrada e capacidade de cor total torna este LED adequado para diversas aplicações:

• Iluminação de Estado e Indicadores:Fornecer feedback de estado multicor em equipamentos de telecomunicações, equipamentos de automação de escritório, eletrodomésticos e painéis de controlo industrial.
• Painel Frontal e Iluminação de Fundo:Iluminar botões, logótipos ou ecrãs com cores dinâmicas e personalizáveis.
• Iluminação Decorativa e Arquitetónica:Utilizado em tiras LED, módulos, luzes suaves e candeeiros para iluminação ambiente ou de destaque.
• Elementos de Exibição Interior:Blocos de construção para módulos de cor total ou ecrãs de vídeo irregulares onde é necessário controlo individual de píxeis.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva Aprofundada

Esta secção fornece uma análise detalhada dos principais parâmetros de desempenho especificados na ficha técnica.

2.1 Características Óticas

O desempenho ótico é medido em condições padrão (Ta=25°C, VDD=5V). O dispositivo utiliza uma lente difusa branca para misturar a luz dos chips de cor individuais, produzindo uma aparência uniforme.

• Intensidade Luminosa (I_V):A intensidade luminosa axial típica varia conforme o chip de cor. O chip Verde é o mais brilhante (330-700 mcd), seguido pelo Vermelho (130-300 mcd) e depois pelo Azul (50-180 mcd). Estes valores representam a saída de luz medida através de um filtro que simula a resposta fotópica (olho humano).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):O dispositivo apresenta um amplo ângulo de visão de 120 graus. Isto é definido como o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor no eixo, indicando boa visibilidade fora do eixo.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Este parâmetro define a cor percebida de cada chip. As gamas especificadas são: Vermelho: 618-630 nm, Verde: 520-535 nm, Azul: 463-475 nm. A tolerância do comprimento de onda de pico de emissão é de ±1 nm, garantindo uma produção de cor consistente de dispositivo para dispositivo.

2.2 Especificações Elétricas e Valores Máximos Absolutos

A adesão a estas especificações é crítica para uma operação fiável e para evitar danos permanentes.

• Valores Máximos Absolutos:
  • Dissipação de Potência (P_D): 94 mW. Exceder este valor pode levar a sobreaquecimento.
  • Tensão de Alimentação (V_DD): +4.2V a +5.5V. O IC interno foi concebido para uma alimentação nominal de 5V.
  • Corrente Direta Total (I_F): 17 mA. Esta é a corrente total máxima para os três chips combinados.
  • Temperatura de Funcionamento: 0°C a +85°C.
  • Temperatura de Armazenamento: -40°C a +100°C.
• Características Elétricas (Típicas @ V_DD=5V):
  • Corrente de Saída do IC por Cor: Tipicamente 5 mA por canal individual R, G ou B. Esta condução de corrente constante garante uma saída de cor estável independentemente de flutuações menores de tensão.
  • Níveis de Entrada Lógica: A tensão de entrada de nível alto (V_IH) é 0.7*V_DD(tipicamente 3.3V com alimentação de 5V). A tensão de entrada de nível baixo (V_IL) é 0.3*V_DD. Isto torna-o compatível com lógica de microcontrolador tanto de 5V como de 3.3V.
  • Corrente de Repouso do IC: Aproximadamente 0.2 mA quando todas as saídas LED estão desligadas, indicando baixo consumo de energia em modo de espera.

2.3 Considerações Térmicas

Embora não detalhe explicitamente a resistência térmica, a ficha técnica fornece diretrizes cruciais de gestão térmica através do perfil de soldadura e condições de armazenamento. A dissipação de potência máxima de 94 mW e a gama de temperatura de funcionamento definem a janela térmica de operação. Um desenho de PCB adequado com alívio térmico suficiente é necessário para manter a temperatura de junção dentro de limites seguros durante o funcionamento contínuo, especialmente no brilho e corrente máximos.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica inclui uma tabela de binning de cromaticidade CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) para garantir a consistência de cor.

• Binning de Cor:Os LEDs são classificados em bins (A, B, C, D) com base nas suas coordenadas de cromaticidade medidas (x, y) no diagrama do espaço de cor CIE 1931. Cada bin é definido por um quadrilátero no gráfico. A tolerância para colocação dentro de um bin é de ±0.01 em ambas as coordenadas x e y. Este processo de binning agrupa LEDs com cor percebida quase idêntica, o que é vital para aplicações onde múltiplos LEDs são usados lado a lado para evitar discrepâncias de cor visíveis.
• Interpretação:Os bins A e B cobrem uma região específica do espaço de cor para a luz branca mista (através da lente difusa), enquanto os bins C e D cobrem uma região adjacente. Os projetistas podem especificar um código de bin para garantir uma correspondência de cor mais apertada para a sua produção.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas de desempenho típicas que representam graficamente relações-chave. Embora os gráficos específicos não sejam reproduzidos no texto fornecido, o seu conteúdo padrão é analisado abaixo.

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (Curva I-V):Esta curva mostraria como a saída de luz aumenta com a corrente direta fornecida a cada chip LED. Devido ao driver de corrente constante integrado, esta relação é gerida principalmente internamente, mas a curva ilustraria a eficiência da combinação chip/driver.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Esta é uma curva crítica que mostra a redução da saída de luz à medida que a temperatura ambiente (ou de junção) aumenta. A eficiência do LED diminui com a temperatura, portanto, este gráfico ajuda os projetistas a compreender o desempenho térmico e a potencial perda de luz em ambientes quentes.
• Distribuição Espectral de Potência:Este gráfico exibiria a intensidade da luz emitida ao longo do espectro de comprimentos de onda para cada chip de cor, mostrando os picos de emissão estreitos característicos dos LEDs e os comprimentos de onda dominantes específicos.

5. Informação Mecânica e de Encapsulamento

5.1 Dimensões e Configuração do Encapsulamento

O dispositivo está em conformidade com uma pegada SMD padrão da indústria. As dimensões principais são aproximadamente 5.0mm de comprimento, 5.0mm de largura e 1.6mm de altura (tolerância ±0.2mm). Um desenho dimensional detalhado é fornecido na ficha técnica original para um desenho preciso do padrão de solda do PCB.

5.2 Configuração e Função dos Pinos

O dispositivo de 6 pinos tem a seguinte pinagem:

1. VCC:Entrada de alimentação para o IC interno. Pode ser ligado a VDD.
2. VDD:Entrada principal de alimentação DC (4.2-5.5V).
3. DOUT:Saída do sinal de dados de controlo para ligação em cadeia ao DIN do próximo LED.
4. DIN:Entrada do sinal de dados de controlo de um microcontrolador ou LED anterior.
5. VSS:Ligação à terra.
6. FDIN:Entrada auxiliar do sinal de dados (a funcionalidade pode ser específica de certos modos de controlo).

5.3 Pad de Ligação PCB Recomendado

É fornecida uma sugestão de layout do pad de solda para garantir soldadura fiável e estabilidade mecânica. Este layout inclui tipicamente ligações de alívio térmico para gerir o calor durante a soldadura e operação, e pads dimensionados corretamente para os terminais tipo asa de gaivota ou similares.

6. Diretrizes de Soldadura, Montagem e Manuseamento

6.1 Perfil de Soldadura por Refluxo IR

É fornecido um perfil de refluxo detalhado para soldadura sem chumbo, em conformidade com J-STD-020B. Este perfil especifica parâmetros críticos:

• Pré-aquecimento:Um aumento gradual para ativar o fluxo e minimizar o choque térmico.
• Zona de Estabilização:Um patamar de temperatura para garantir o aquecimento uniforme do componente e da placa.
• Zona de Refluxo:Uma temperatura de pico tipicamente entre 240°C e 260°C, com o tempo acima do líquido (TAL) cuidadosamente controlado para formar juntas de solda fiáveis sem danificar o encapsulamento LED ou componentes internos.
• Taxa de Arrefecimento:Um arrefecimento controlado para solidificar a solda e minimizar o stresse.

6.2 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

O dispositivo é sensível à humidade. Quando selado na sua bolsa à prova de humidade original com dessecante, tem uma vida útil de um ano quando armazenado a ≤30°C e ≤70% HR. Uma vez aberto, os componentes devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% HR. Para armazenamento prolongado fora da bolsa original, use um recipiente selado com dessecante. Componentes expostos ao ar ambiente por mais de 96 horas requerem um procedimento de cozedura (aprox. 60°C durante 48 horas) antes do refluxo para evitar o efeito "pipoca" ou delaminação durante a soldadura.

6.3 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldadura, use apenas solventes especificados. Recomenda-se imersão em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. Produtos químicos agressivos ou não especificados podem danificar a lente de plástico e o encapsulamento.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

• Embalagem Padrão:Os componentes são fornecidos em fita transportadora relevada de 12mm de largura, enrolada em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro.
• Quantidade por Bobina:1500 peças por bobina completa.
• Quantidade Mínima de Encomenda (MOQ):Para quantidades parciais, está disponível um mínimo de 500 peças.
• Normas de Embalagem:Cumpre as especificações ANSI/EIA-481. Os bolsos vazios na fita são cobertos com uma fita de cobertura protetora superior.

8. Considerações de Desenho de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

A aplicação primária envolve ligar múltiplos LEDs em cadeia. Uma única linha de dados de um microcontrolador liga-se ao DIN do primeiro LED. O seu DOUT liga-se ao DIN do seguinte, e assim sucessivamente. Uma fonte de alimentação de 5V (com condensadores de desacoplamento locais apropriados, por exemplo, 100nF) deve ser fornecida a todos os LEDs, garantindo que a tensão permanece dentro da gama de 4.2-5.5V, especialmente no final de cadeias longas onde pode ocorrer queda de tensão IR. Uma resistência em série na linha de dados pode ser necessária para correspondência de impedância em cadeias longas ou ambientes ruidosos.

8.2 Protocolo de Transmissão de Dados

A comunicação utiliza um protocolo de alta velocidade, de um único fio, baseado em reset. Cada bit é transmitido como um pulso alto dentro de um período de 1.2µs (±160ns).

• Lógica '0': T_0H(tempo alto) = 300ns ±80ns, T_0L(tempo baixo) = 900ns.
• Lógica '1': T_1H= 900ns ±80ns, T_1L= 300ns.
• Trama de Dados: 42 bits por LED (presumivelmente 14 bits para cada canal R, G e B).
• Reset: Um sinal baixo na linha de dados durante mais de 50µs (RES) armazena os dados recebidos nos registos de saída e prepara o IC para receber uma nova trama para o primeiro LED na cadeia.

8.3 Gestão Térmica e de Potência

Os projetistas devem calcular a dissipação de potência total. No típico 5mA por cor e alimentação de 5V, um LED com todas as três cores no branco total pode dissipar até 75mW (5V * 15mA), o que está abaixo do máximo de 94mW. No entanto, em matrizes densas, o calor agregado pode ser significativo. Uma área de cobre de PCB adequada para dissipação de calor, possível fluxo de ar e redução do brilho a altas temperaturas ambientes são considerações essenciais para a fiabilidade a longo prazo.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs RGB discretos que requerem drivers de corrente constante externos e circuitos de multiplexagem, este dispositivo oferece uma integração significativa, reduzindo a complexidade do desenho, a contagem de componentes e o espaço na placa. Em comparação com outros LEDs endereçáveis (por exemplo, aqueles que usam um protocolo diferente como APA102 ou o mais antigo WS2812), o controlo de 14 bits do LTST-G353CEGB7W (PWM de 10 bits + 4 bits de corrente) fornece uma resolução de cor e controlo de tons de cinza mais finos do que as alternativas típicas de 8 bits (256 níveis). A função de bypass integrada para tolerância a falhas é também uma característica de fiabilidade distintiva não encontrada em todos os LEDs endereçáveis.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P1: Qual é a diferença entre os pinos VCC e VDD?

R1: Ambos são entradas de alimentação para o IC interno. Podem ser ligados em conjunto. A ficha técnica sugere que são internamente semelhantes, proporcionando flexibilidade de desenho, possivelmente para isolamento de ruído em aplicações sensíveis.

P2: Posso controlar este LED com um microcontrolador de 3.3V?

R2: Sim, para a entrada de dados (DIN). O V_IHmínimo é 0.7*V_DD. Com V_DD=5V, V_IHmin é 3.5V. Uma saída de 3.3V pode estar no limite inferior. Pode funcionar, mas para fiabilidade, recomenda-se um conversor de nível para 5V para a linha de dados. A alimentação V_DDdeve continuar a ser 4.2-5.5V.

P3: Quantos LEDs posso ligar em cadeia?

R3: O limite é determinado principalmente pela taxa de atualização de dados e pela fonte de alimentação. Cada LED requer 42 bits de dados. Para uma cadeia longa, o tempo para transmitir dados para todos os LEDs antes da taxa de atualização desejada (por exemplo, 60Hz) pode limitar o número. Eletricamente, o DOUT pode conduzir o DIN do próximo LED diretamente. A energia deve ser distribuída de forma robusta para evitar queda de tensão ao longo da cadeia.

P4: Qual é o propósito do pino FDIN?

R4: A ficha técnica lista-o como uma entrada de dados auxiliar. A sua função exata pode ser para modos de controlo avançados, testes de fábrica ou compatibilidade com funcionalidades específicas do controlador. Para a ligação em cadeia padrão de um único fio, é tipicamente deixado sem ligação ou ligado a VDD ou VSS conforme especificado nas notas de aplicação.

11. Exemplos Práticos de Desenho e Utilização

Exemplo 1: Painel de Indicador de Estado:Um conjunto de 10 LEDs pode ser usado num router de rede. Cada um pode ser atribuído uma cor única para indicar estado da ligação, atividade de tráfego ou alertas do sistema. O controlo por uma única linha de dados simplifica a fiação em comparação com a multiplexagem de 30 LEDs discretos (10 RGB).

Exemplo 2: Protótipo de Tira LED Decorativa:Para um projeto de iluminação personalizado, 50 LEDs podem ser soldados numa tira de PCB flexível. Um microcontrolador pequeno (por exemplo, ESP32) pode gerar o fluxo de dados, permitindo animações, lavagens de cor e visualização de música. O amplo ângulo de visão garante iluminação uniforme.

Exemplo 3: Iluminação de Fundo de Quadro de Instrumentos:Num dispositivo industrial de baixo volume, estes LEDs podem fornecer iluminação de fundo personalizável para mostradores ou botões, permitindo ao utilizador final selecionar temas de cor. A condução de corrente constante garante brilho consistente independentemente da cor selecionada.

12. Introdução ao Princípio Operacional

O dispositivo opera num princípio direto. Um microcontrolador externo envia um fluxo de dados em série contendo informação de brilho para os canais vermelho, verde e azul. O driver IC integrado recebe estes dados, armazena-os em registos internos e depois usa fontes de corrente constante para conduzir cada chip LED. O brilho de cada chip é controlado ligando e desligando rapidamente a sua corrente (PWM) a uma frequência suficientemente alta para ser impercetível ao olho humano (>200Hz). O ciclo de trabalho deste PWM (a proporção de tempo 'ligado') determina o brilho percebido. O ajuste de corrente de 4 bits permite escalar a corrente máxima para cada cor, possibilitando a calibração do ponto branco. A luz dos três chips monocromáticos mistura-se dentro da lente difusa branca, produzindo a cor composta final.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

O LTST-G353CEGB7W representa um estágio maduro na evolução dos LEDs SMD, especificamente na categoria de LEDs "inteligentes" ou "endereçáveis". A tendência neste campo é para maior integração, maior resolução de controlo (passando de 8 bits para 16 bits ou mais por canal), melhor eficiência energética (tensões diretas mais baixas, maior eficácia luminosa) e protocolos de comunicação melhorados que são mais rápidos e robustos ao ruído. Há também uma tendência para miniaturização mantendo ou aumentando a saída de luz, e o desenvolvimento de LEDs com gamas de cor mais amplas para ecrãs mais vívidos. Este dispositivo, com o seu driver integrado de 14 bits e interface de um único fio fiável, alinha-se com o impulso da indústria para soluções de iluminação mais simples, de maior desempenho e mais fiáveis para dispositivos inteligentes e conectados.