Ficha Técnica do LED SMD Laranja LTST-C150KFKT - Pacote EIA - 20mA - 90mcd - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-C150KFKT é um LED de montagem em superfície de alto brilho, projetado para aplicações eletrónicas modernas que requerem iluminação indicadora laranja eficiente e confiável. Ele utiliza um chip semicondutor avançado de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), conhecido por produzir alta intensidade luminosa com boa eficiência no espectro laranja-vermelho. Este componente é embalado num formato padrão compatível com a norma EIA, tornando-o compatível com os sistemas de montagem automática pick-and-place comumente utilizados na fabricação em grande volume. O dispositivo é fornecido em fita de 8mm montada em carretéis de 7 polegadas de diâmetro, facilitando o manuseio e processamento eficientes.

Os seus objetivos principais de projeto são fornecer desempenho óptico consistente, compatibilidade com processos de soldagem sem chumbo (Pb-free) e aderência a normas ambientais como a RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas). O material da lente "Water Clear" permite que a cor intrínseca do chip seja emitida sem difusão significativa ou alteração de cor, resultando numa saída laranja saturada.

2. Análise Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida e deve ser evitada para um desempenho confiável a longo prazo.

• Dissipação de Potência (Pd):75 mW. Esta é a potência total máxima que o encapsulamento pode dissipar como calor a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder este limite arrisca o sobreaquecimento da junção semicondutora.
• Corrente Direta Contínua (IF):30 mA. A corrente direta contínua máxima que pode ser aplicada.
• Corrente Direta de Pico:80 mA. Isto é permitido apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0.1ms) para lidar com surtos de corrente breves.
• Fator de Derating:0.4 mA/°C acima de 25°C. Para cada grau Celsius que a temperatura ambiente sobe acima de 25°C, a corrente direta contínua máxima permitida deve ser reduzida em 0.4 mA para evitar sobrecarga térmica.
• Tensão Reversa (VR):5 V. Aplicar uma tensão reversa superior a esta pode causar ruptura e falha.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-55°C a +85°C. O dispositivo pode funcionar e ser armazenado dentro desta faixa completa.
• Tolerância à Temperatura de Soldagem:O dispositivo pode suportar soldagem por onda ou infravermelhos a 260°C durante 5 segundos, e soldagem por fase de vapor a 215°C durante 3 minutos.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a Ta=25°C e um IF de 20mA, que é a condição de teste padrão.

• Intensidade Luminosa (Iv):45.0 mcd (Mín.), 90.0 mcd (Típ.). Esta é a saída de luz medida em milicandelas. O valor é medido usando um sensor filtrado para corresponder à curva de resposta fotópica (olho humano) da CIE.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):130° (Típ.). Este amplo ângulo de visão indica que a luz é emitida num padrão amplo, semelhante a Lambert, adequado para aplicações que requerem ampla visibilidade.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λP):611 nm (Típ.). O comprimento de onda específico no qual a saída espectral é mais forte.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):605 nm (Típ.). Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor do LED, derivado do diagrama de cromaticidade CIE.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):17 nm (Típ.). Isto indica a pureza espectral; uma largura mais estreita significa uma saída mais monocromática (cor pura).
• Tensão Direta (VF):2.0V (Mín.), 2.4V (Típ.) a IF=20mA. A queda de tensão através do LED durante a operação. Isto é crítico para projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Reversa (IR):10 µA (Máx.) a VR=5V. Uma pequena corrente de fuga quando o dispositivo está polarizado inversamente.
• Capacitância (C):40 pF (Típ.) a VF=0V, f=1MHz. A capacitância da junção, que pode ser relevante em aplicações de comutação de alta velocidade.

3. Explicação do Sistema de Binning

A intensidade luminosa dos LEDs pode variar de lote para lote. Para garantir consistência para o utilizador final, os produtos são classificados em "bins" com base no desempenho medido. Para o LTST-C150KFKT, o binning principal é para intensidade luminosa a 20mA.

• Código de Bin P:45.0 - 71.0 mcd
• Código de Bin Q:71.0 - 112.0 mcd
• Código de Bin R:112.0 - 180.0 mcdCódigo de Bin S:180.0 - 280.0 mcd

Uma tolerância de +/-15% é aplicada a cada bin de intensidade. Ao projetar um sistema onde o brilho uniforme é crítico (ex.: displays multi-LED ou retroiluminação), especificar um único código de bin ou compreender a faixa do bin é essencial para evitar discrepâncias visíveis de brilho.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica (Fig.1, Fig.6), as suas características implícitas são padrão para LEDs de AlInGaP e cruciais para o projeto.

4.1 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)

A relação é exponencial. Um pequeno aumento na tensão além do limiar de ligação (~1.8V) causa um grande aumento na corrente. É por isso que os LEDs devem ser acionados por uma fonte limitada de corrente, não por uma fonte de tensão constante, para evitar fuga térmica e destruição.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A saída de luz é geralmente proporcional à corrente direta dentro da faixa de operação. No entanto, a eficiência (lúmens por watt) normalmente atinge o pico a uma corrente inferior à classificação máxima e diminui a correntes mais altas devido ao aumento do calor.

4.3 Dependência da Temperatura

A intensidade luminosa e a tensão direta dependem da temperatura. À medida que a temperatura da junção aumenta:

• A Intensidade Luminosa Diminui:A saída pode cair significativamente, um fator que deve ser considerado na gestão térmica.
• A Tensão Direta Diminui:O VF tem um coeficiente de temperatura negativo (tipicamente cerca de -2 mV/°C para AlInGaP). Isto pode afetar a corrente num circuito simples limitado por resistor se a temperatura ambiente variar amplamente.

4.4 Distribuição Espectral

A curva de saída espectral estará centrada em torno do pico de 611 nm. A largura a meia altura de 17 nm indica um espectro relativamente estreito, característico de semicondutores de banda proibida direta como o AlInGaP, resultando numa cor laranja pura.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O dispositivo está em conformidade com um contorno de pacote de montagem em superfície padrão EIA. Notas dimensionais principais incluem:

• Todas as dimensões primárias estão em milímetros.Uma tolerância padrão de ±0.10 mm aplica-se salvo indicação em contrário.

A ficha técnica inclui desenhos dimensionados detalhados para o corpo do LED, que são essenciais para criar a pegada PCB (padrão de solda). Um layout sugerido para as pastilhas de solda também é fornecido para garantir uma junta de solda confiável e um alinhamento adequado durante o refluxo. A polaridade é indicada por uma marca de cátodo no dispositivo, tipicamente um entalhe, uma linha verde ou outro indicador visual num dos lados do encapsulamento.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfis de Soldagem por Refluxo

A ficha técnica fornece dois perfis de refluxo por infravermelhos (IR) sugeridos:

1. Para Processo Normal:Um perfil padrão adequado para solda de estanho-chumbo (SnPb).
2. Para Processo sem Chumbo:Um perfil otimizado para pastas de solda sem chumbo como SAC (Sn-Ag-Cu). Este perfil tipicamente tem uma temperatura de pico mais alta (até 260°C) para acomodar o ponto de fusão mais elevado das ligas sem chumbo. O tempo acima do líquido (TAL) e as taxas de rampa são críticos para evitar choque térmico e garantir a formação adequada da junta de solda sem danificar o encapsulamento epóxi do LED.

6.2 Condições de Armazenamento

Os LEDs são dispositivos sensíveis à humidade. A exposição prolongada à humidade ambiente pode levar ao "efeito pipoca" (fissuração do encapsulamento) durante o processo de soldagem por refluxo de alta temperatura devido à vaporização rápida da humidade absorvida.

• Armazenamento Recomendado:Não exceder 30°C e 70% de humidade relativa.
• Tempo Fora da Embalagem:Se removidos da embalagem original à prova de humidade, os LEDs devem ser soldados por refluxo dentro de uma semana.
• Armazenamento Prolongado/Pré-aquecimento:Para armazenamento além de uma semana fora da embalagem original, armazenar num recipiente selado com dessecante ou num ambiente de azoto. LEDs armazenados desta forma por mais de uma semana devem ser pré-aquecidos a aproximadamente 60°C durante pelo menos 24 horas antes da soldagem para remover a humidade.

6.3 Limpeza

Apenas devem ser utilizados agentes de limpeza especificados. Produtos químicos não especificados podem danificar a lente epóxi ou o encapsulamento. Se a limpeza for necessária após a soldagem, recomenda-se a imersão em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto.

7. Informações de Embalagem e Pedido

O produto é fornecido em embalagem padrão da indústria para montagem automática:

• Fita e Carretel:Fita transportadora relevada de 8mm de largura.
• Tamanho do Carretel:Diâmetro de 7 polegadas.
• Quantidade por Carretel:3000 unidades.
• Quantidade Mínima de Pedido (MOQ):500 unidades para quantidades remanescentes.
• Normas de Embalagem:Conforme com as especificações ANSI/EIA-481-1-A-1994. Os bolsos vazios na fita são selados com fita de cobertura.

O número de peça LTST-C150KFKT segue um sistema de codificação típico do fabricante onde os elementos provavelmente indicam série, cor, bin de intensidade, tipo de lente e embalagem.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED é adequado para uma ampla gama de aplicações que requerem indicação de estado laranja, retroiluminação ou iluminação decorativa, incluindo:

• Eletrónica de consumo (equipamentos de áudio/vídeo, eletrodomésticos).
• Painéis de controlo industrial e instrumentação.
• Iluminação interior automotiva (não crítica).
• Sinalização e iluminação decorativa.
• Luzes indicadoras de uso geral em PCBs.

Nota Importante:A ficha técnica afirma explicitamente que este LED se destina a "equipamentos eletrónicos comuns". Para aplicações que requerem confiabilidade excecional onde uma falha pode colocar em risco vidas ou saúde (aviação, médicos, sistemas de segurança de transporte), é necessária consulta com o fabricante antes da incorporação no projeto.

8.2 Considerações de Projeto e Configuração do Circuito

Método de Acionamento:Os LEDs são dispositivos operados por corrente. A regra de projeto mais crítica é controlar a corrente direta.

• Circuito Recomendado (Circuito A):Utilize um resistor limitador de corrente em série para cada LED. Isto é essencial ao conectar múltiplos LEDs em paralelo, pois compensa as variações naturais na tensão direta (VF) de LEDs individuais. Sem resistores individuais, LEDs com um VF ligeiramente inferior irão consumir uma corrente desproporcionalmente maior, levando a brilho desigual e potencial falha por sobrecorrente.
• Circuito Não Recomendado (Circuito B):Conectar múltiplos LEDs diretamente em paralelo com um único resistor limitador de corrente partilhado é desencorajado devido ao risco de "roubo de corrente" descrito acima.

O valor do resistor em série (R) é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte - VF_LED) / I_desejada. Utilize sempre o VF típico ou máximo da ficha técnica para um projeto conservador.

8.3 Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

Os LEDs são sensíveis à descarga eletrostática. A ESD pode causar danos latentes ou catastróficos, manifestando-se como alta corrente de fuga reversa, baixa tensão direta ou falha em acender a baixas correntes.

Medidas de prevenção incluem:

• Utilizar pulseiras condutoras ou luvas antiestáticas durante o manuseio.
• Garantir que todas as bancadas de trabalho, equipamentos e prateleiras de armazenamento estão devidamente aterrados.
• Utilizar ionizadores para neutralizar a carga estática que pode acumular-se na lente de plástico.

Para testar possíveis danos por ESD, verifique se o LED acende e meça o seu VF a uma baixa corrente de teste (ex.: 1-5mA). Leituras anormais indicam possível dano.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Os principais diferenciadores do LTST-C150KFKT estão enraizados no seu sistema de material e design de encapsulamento:

• Tecnologia de Chip AlInGaP:Comparado com tecnologias mais antigas como o GaAsP padrão, o AlInGaP oferece eficiência luminosa e brilho significativamente superiores, melhor estabilidade térmica e maior tempo de vida operacional. Isto torna-o superior para aplicações que exigem alta visibilidade e confiabilidade.
• Lente "Water Clear":Fornece uma cor mais saturada e vívida comparada com lentes difusas ou tingidas, que espalham a luz e podem atenuar a pureza da cor. Isto é ideal para aplicações onde a definição da cor é importante.
• Conformidade sem Chumbo e RoHS:Atende às regulamentações ambientais modernas, que são um requisito obrigatório para a maioria da eletrónica vendida atualmente.
• Amplo Ângulo de Visão (130°):Oferece excelente visibilidade fora do eixo, o que é vantajoso para indicadores de painel que precisam de ser vistos de vários ângulos.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

10.1 Qual é a diferença entre Comprimento de Onda de Pico e Comprimento de Onda Dominante?

O Comprimento de Onda de Pico (λP)é o comprimento de onda físico onde o LED emite a maior potência óptica, medido diretamente do espectro.O Comprimento de Onda Dominante (λd)é um valor calculado baseado na perceção de cor humana (gráfico CIE) que melhor representa a cor única que vemos. Para LEDs monocromáticos como este laranja, eles estão frequentemente próximos, mas o λd é o parâmetro mais relevante para a especificação de cor no projeto.

10.2 Por que é utilizada uma corrente de teste de 20mA?

20mA tem sido historicamente uma corrente de acionamento padrão para muitos LEDs de pequeno sinal, proporcionando um bom equilíbrio entre brilho, eficiência e dissipação de potência. Serve como um ponto de referência comum para comparar diferentes modelos de LED. A sua aplicação pode usar uma corrente diferente, mas todos os parâmetros de desempenho (Iv, VF) escalarão de acordo, e deve manter-se dentro das Especificações Máximas Absolutas.

10.3 Como escolher o bin de intensidade correto?

Selecione um bin com base nos requisitos de brilho da sua aplicação e na tolerância de uniformidade. Para um único indicador, qualquer bin pode ser suficiente. Para uma matriz onde todos os LEDs devem parecer igualmente brilhantes, deve especificar um único bin apertado (ex.: Bin Q) e potencialmente implementar difusão óptica para mascarar variações menores remanescentes.

10.4 Posso acionar este LED diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 3.3V ou 5V?

Não, não diretamente.Um pino GPIO de microcontrolador é uma fonte de tensão, não uma fonte de corrente, e tipicamente não pode fornecer um 20mA consistente enquanto mantém a sua tensão de saída. Mais importante, não fornece proteção contra o coeficiente de temperatura negativo do LED. Vocêdeveusar um resistor limitador de corrente em série como descrito na Secção 8.2. O valor do resistor para uma fonte de 3.3V e um alvo de 20mA seria aproximadamente (3.3V - 2.4V) / 0.02A = 45 Ohms. Um resistor padrão de 47 Ohm seria uma escolha adequada.

11. Estudo de Caso Prático de Projeto e Uso

Cenário:Projetar um painel indicador de estado para um equipamento industrial que requer três LEDs laranjas brilhantes e uniformes para sinalizar "Sistema Ativo".

1. Seleção de Componentes:O LTST-C150KFKT é escolhido pelo seu alto brilho (até 280mcd no Bin S), cor laranja e pacote SMD adequado para montagem automática.
2. Projeto do Circuito:A linha de alimentação do sistema é de 5V. Para garantir brilho uniforme, são utilizados três circuitos de acionamento idênticos, um para cada LED. Usando o VF típico de 2.4V e uma corrente de projeto de 20mA, o valor do resistor em série é calculado: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ohms. O valor padrão mais próximo de 130 ou 120 Ohms é selecionado. A potência nominal do resistor é (5V-2.4V)*0.02A = 0.052W, portanto um resistor padrão de 1/8W (0.125W) é mais do que adequado.
3. Layout do PCB:As dimensões sugeridas pelo fabricante para as pastilhas de solda da ficha técnica são utilizadas para criar a pegada PCB. Espaçamento adequado é mantido entre os LEDs para dissipação de calor.
4. Consideração Térmica:O painel está num invólucro. Para mitigar o aumento de temperatura, que reduziria a saída de luz, são colocadas pequenas vias de alívio térmico perto das pastilhas do LED para conduzir calor para outras camadas do PCB, e o invólucro tem ventilação.
5. Aquisição:Para garantir uniformidade visual, a ordem de compra especifica "Código de Bin S" para todas as 3.000 unidades necessárias para a produção.

12. Princípio de Funcionamento

A emissão de luz no LTST-C150KFKT baseia-se na eletroluminescência numa junção p-n semicondutora feita de materiais AlInGaP. Quando uma tensão direta é aplicada, eletrões da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados através da junção. Quando estes portadores de carga se recombinam na região ativa do semicondutor, libertam energia. Num material de banda proibida direta como o AlInGaP, esta energia é libertada principalmente na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor, que é projetada durante o processo de crescimento do cristal para ser aproximadamente 2.03 eV, correspondendo à luz laranja em torno de 611 nm. O encapsulante epóxi "Water Clear" protege o chip, fornece estabilidade mecânica e atua como uma lente para moldar o feixe de saída de luz.

13. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento da tecnologia LED continua a focar-se em várias áreas-chave relevantes para componentes como o LTST-C150KFKT:

• Aumento da Eficiência (lm/W):A investigação contínua em ciência de materiais visa reduzir a recombinação não radiativa e melhorar a extração de luz do chip, levando a LEDs mais brilhantes com a mesma corrente ou o mesmo brilho com menor potência.
• Melhoria da Consistência de Cor e Binning:Avanços no crescimento epitaxial e controlo do processo de fabrico levam a distribuições de parâmetros mais apertadas, reduzindo a necessidade de binning extensivo e fornecendo desempenho mais consistente diretamente da produção.
• Miniaturização:A procura por dispositivos eletrónicos mais pequenos impulsiona LEDs em pegadas de pacote cada vez menores, mantendo ou melhorando a saída óptica.
• Maior Confiabilidade e Tempo de Vida:Melhorias em materiais de encapsulamento (epóxis, silicones) e técnicas de fixação do chip aumentam a resistência a ciclos térmicos, humidade e outros stresses ambientais, prolongando o tempo de vida operacional.
• Integração:Uma tendência para integrar múltiplos chips LED (ex.: RGB), circuitos de controlo ou mesmo drivers num único pacote para simplificar o projeto do utilizador final e reduzir espaço no PCB.

Componentes como o LTST-C150KFKT representam um ponto maduro e otimizado nesta evolução, oferecendo uma solução confiável e de alto desempenho para aplicações indicadoras padrão.