Folha de Dados Técnicos do LED SMD LTST-S110KRKT - Visão Lateral - Vermelho - 20mA - 2.4V

1. Visão Geral do Produto

O LTST-S110KRKT é um diodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD) projetado para aplicações que requerem uma fonte de luz de emissão lateral. A sua aplicação principal é em módulos de retroiluminação de LCD onde o espaço é restrito e a luz precisa ser direcionada lateralmente. O dispositivo utiliza um chip semicondutor de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) de Ultra Brilho, conhecido pela alta eficiência e brilho no espectro de cor vermelha. O encapsulamento é transparente, permitindo a máxima saída de luz sem alteração de cor pelo material da lente.

As principais vantagens deste LED incluem a sua conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), tornando-o um "Produto Verde" ambientalmente amigável. É embalado em fita de 8mm enrolada em carretéis de 7 polegadas de diâmetro, compatível com a embalagem padrão EIA (Aliança das Indústrias Eletrónicas) e equipamentos de montagem automática pick-and-place. Esta compatibilidade garante uma fabricação eficiente e em grande volume. O dispositivo também é projetado para suportar processos comuns de soldagem, incluindo refluxo por infravermelhos (IR) e fase de vapor, que são padrão na montagem eletrónica moderna.

2. Especificações Máximas Absolutas

As especificações máximas absolutas definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Estas especificações são definidas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. A corrente direta contínua máxima (DC) é de 30 mA. Para operação pulsada, é permitida uma corrente direta de pico de 80 mA sob condições específicas: um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0,1 ms. A dissipação de potência máxima é de 75 mW. Para garantir operação confiável a temperaturas mais altas, um fator de derating de 0,4 mA/°C é aplicado linearmente a partir de 50°C para cima. Isto significa que a corrente direta permitida diminui à medida que a temperatura aumenta além de 50°C.

O dispositivo pode suportar uma tensão reversa de até 5 V. A faixa de temperatura de operação e armazenamento é especificada de -55°C a +85°C, indicando adequação para uma ampla gama de condições ambientais. Para soldagem, o LED pode tolerar soldagem por onda a 260°C por 5 segundos, refluxo por infravermelhos a 260°C por 5 segundos e refluxo por fase de vapor a 215°C por 3 minutos. Aderir a estes limites é crucial para manter a integridade do dispositivo durante o processo de montagem.

3. Características Eletro-Ópticas

As características eletro-ópticas são medidas a Ta=25°C e uma corrente de operação (IF) de 20 mA, que é a condição de teste padrão. A intensidade luminosa (Iv), uma medida do brilho percebido, tem um valor típico de 54,0 milicandelas (mcd) com um mínimo de 18,0 mcd. O ângulo de visão (2θ1/2), definido como o ângulo total no qual a intensidade cai para metade do seu valor axial, é de 130 graus, proporcionando um padrão de feixe muito amplo adequado para retroiluminação.

O comprimento de onda de emissão de pico (λP) é de 639 nanómetros (nm), colocando-o na região vermelha do espectro visível. O comprimento de onda dominante (λd), que define a cor percebida, é de 631 nm. A meia-largura espectral (Δλ) é de 20 nm, indicando a pureza espectral da luz emitida. A tensão direta (VF) mede tipicamente 2,4 V com um máximo de 2,4 V a 20 mA. A corrente reversa (IR) é no máximo de 10 microamperes (μA) a uma tensão reversa (VR) de 5 V. A capacitância do dispositivo (C) é de 40 picofarads (pF) medida a polarização zero e uma frequência de 1 MHz.

4. Sistema de Binagem

A intensidade luminosa dos LEDs é categorizada em bins para garantir consistência no brilho para aplicações de produção. A binagem baseia-se nos valores mínimo e máximo de intensidade luminosa medidos a 20 mA. Os códigos de bin e as suas faixas correspondentes são os seguintes: Bin M (18,0-28,0 mcd), Bin N (28,0-45,0 mcd), Bin P (45,0-71,0 mcd), Bin Q (71,0-112,0 mcd) e Bin R (112,0-180,0 mcd). Uma tolerância de +/- 15% é aplicada a cada bin de intensidade. Este sistema permite que os projetistas selecionem LEDs com uma faixa de brilho garantida para a sua aplicação específica, assegurando iluminação uniforme quando múltiplos LEDs são usados.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

5.1 Perfis de Soldagem por Refluxo

A folha de dados fornece perfis de refluxo por infravermelhos (IR) sugeridos para processos de solda padrão (estanho-chumbo) e sem chumbo (Pb-free). Para o processo sem chumbo, que tipicamente usa pasta de solda SnAgCu, o perfil deve permanecer entre a linha de montagem e a linha de resistência ao calor do componente. A adesão a estes perfis temperatura-tempo é crítica para prevenir danos térmicos ao encapsulamento do LED, como delaminação ou fissura, garantindo ao mesmo tempo a formação adequada da junta de solda.

5.2 Limpeza

A limpeza dos LEDs após a soldagem requer cautela. Líquidos químicos não especificados não devem ser usados, pois podem danificar o encapsulamento plástico. Se a limpeza for necessária, recomenda-se imergir o LED em álcool etílico ou álcool isopropílico à temperatura ambiente normal por menos de um minuto. Exposição prolongada ou o uso de solventes agressivos pode degradar o material da lente ou o encapsulante epóxi.

5.3 Armazenamento e Manuseio

Para armazenamento de longo prazo, os LEDs devem ser mantidos num ambiente que não exceda 30°C e 70% de humidade relativa. Se removidos da sua embalagem original de barreira à humidade, os LEDs devem passar por soldagem por refluxo IR dentro de uma semana. Para armazenamento além de uma semana fora da embalagem original, devem ser colocados 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 montagem para remover a humidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" durante o refluxo.

6. Informações Mecânicas e de Embalagem

O LED é fornecido em formato de fita e carretel compatível com montagem automática. A largura da fita é de 8mm, e é enrolada num carretel padrão de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Cada carretel contém 3000 peças. Para quantidades inferiores a um carretel completo, é especificada uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças para os restantes. A embalagem segue as especificações ANSI/EIA 481-1-A-1994. Os bolsos vazios de componentes na fita são selados com uma fita de cobertura superior. O número máximo de componentes em falta consecutivos (bolsos vazios) permitido é dois, garantindo a fiabilidade de alimentação em máquinas automáticas. São fornecidos desenhos dimensionais detalhados para a fita, o carretel e o layout sugerido das pastilhas de solda na PCB para auxiliar no projeto da PCB e na configuração do processo de montagem.

7. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Projeto do Circuito de Acionamento

Os LEDs são dispositivos operados por corrente. Para garantir brilho uniforme ao acionar múltiplos LEDs em paralelo, é fortemente recomendado usar um resistor limitador de corrente em série com cada LED (Modelo de Circuito A). Acionar LEDs diretamente em paralelo sem resistores individuais (Modelo de Circuito B) não é aconselhado. Pequenas variações na característica de tensão direta (VF) entre LEDs individuais podem causar um desequilíbrio significativo de corrente, levando a diferenças notáveis no brilho e potencialmente sobrecarregando alguns dispositivos.

7.2 Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

O LED é sensível à descarga eletrostática (ESD) e a surtos de energia, que podem causar danos imediatos ou latentes. Para prevenir danos por ESD, devem ser seguidos procedimentos de manuseio adequados: O pessoal deve usar pulseiras condutoras ou luvas antiestáticas. Todo o equipamento, bancadas de trabalho e prateleiras de armazenamento devem estar devidamente aterrados. Um ionizador (soprador de iões) pode ser usado para neutralizar cargas estáticas que possam acumular-se na lente plástica devido ao atrito durante o manuseio. LEDs danificados por ESD podem exibir comportamento anormal, como redução da saída de luz, aumento da corrente de fuga ou falha completa.

7.3 Âmbito de Aplicação e Confiabilidade

Estes LEDs destinam-se a ser usados em equipamentos eletrónicos comuns, incluindo equipamentos de escritório, dispositivos de comunicação e eletrodomésticos. Para aplicações que requerem confiabilidade excecional onde uma falha pode colocar em risco a vida ou a saúde — como em aviação, transporte, sistemas médicos ou dispositivos de segurança — é necessária consulta e qualificação adicionais antes do uso.

8. Curvas de Desempenho e Características Típicas

A folha de dados referencia curvas de desempenho típicas que representam graficamente a relação entre vários parâmetros. Estas curvas, tipicamente traçadas em função da corrente direta ou da temperatura ambiente, incluem a tensão direta (VF) vs. corrente direta (IF), intensidade luminosa (Iv) vs. corrente direta (IF) e intensidade luminosa vs. temperatura ambiente. Analisar estas curvas ajuda os projetistas a entender o comportamento do dispositivo sob diferentes condições de operação. Por exemplo, a intensidade luminosa tipicamente diminui à medida que a temperatura ambiente sobe, o que deve ser considerado na gestão térmica. A tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo, o que significa que diminui ligeiramente à medida que a temperatura da junção aumenta.

9. Comparação Técnica e Vantagens

O uso da tecnologia AlInGaP para o chip vermelho oferece vantagens distintas em relação a tecnologias mais antigas como o GaAsP (Fosfeto de Arsénio e Gálio). Os LEDs de AlInGaP geralmente fornecem maior eficiência luminosa, melhor estabilidade térmica e maior tempo de vida operacional. A geometria do encapsulamento de visão lateral é um diferenciador chave, permitindo a emissão de luz paralela ao plano de montagem. Isto é essencial para sistemas de retroiluminação iluminados por borda, comuns em ecrãs LCD para eletrónica de consumo, painéis de automóveis e painéis industriais, onde o espaço vertical é extremamente limitado. O amplo ângulo de visão de 130 graus garante boa difusão e uniformidade da luz na área retroiluminada.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

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 qual a potência óptica de saída é máxima. O comprimento de onda dominante (λd) é derivado do diagrama de cromaticidade CIE e representa o comprimento de onda único que melhor corresponde à cor percebida da luz. Para LEDs monocromáticos como este vermelho, eles são frequentemente próximos, mas não idênticos.

P: Posso acionar este LED na sua corrente DC máxima de 30mA continuamente?

R: Embora possível, não é recomendado para uma vida útil e confiabilidade ideais, a menos que necessário para a aplicação. Operar na condição típica de 20mA ou inferior reduzirá o stress térmico e aumentará a longevidade. Considere sempre o derating acima de 50°C ambiente.

P: Por que é necessário um resistor em série para cada LED em paralelo?

R: A tensão direta (VF) dos LEDs tem uma tolerância de fabrico. Sem resistores individuais, LEDs com uma VF ligeiramente mais baixa irão drenar uma corrente desproporcionalmente maior, levando a incompatibilidade de brilho e potencial falha por sobrecorrente. O resistor atua como um regulador de corrente simples e eficaz para cada LED.

P: O pré-aquecimento é sempre necessário antes da soldagem?

R: O pré-aquecimento só é necessário se os LEDs tiverem sido removidos da sua embalagem original de barreira à humidade e armazenados num ambiente não controlado por mais de uma semana. Este processo remove a humidade absorvida para prevenir danos por pressão de vapor durante o processo de soldagem por refluxo a alta temperatura.

11. Estudo de Caso de Projeto e Uso

Considere projetar uma retroiluminação para um pequeno ecrã LCD monocromático num dispositivo médico portátil. O ecrã requer retroiluminação vermelha uniforme para legibilidade noturna. O LTST-S110KRKT é selecionado pelo seu perfil de emissão lateral, cabendo numa moldura fina. Quatro LEDs são colocados ao longo de uma borda de uma placa guia de luz. Com base no brilho necessário e na eficiência da placa guia de luz, o projetista seleciona LEDs do Bin N (28-45 mcd) para garantir intensidade suficiente. Um driver de corrente constante é usado, com cada LED tendo o seu próprio resistor em série de 100 ohms calculado para uma corrente de acionamento de 20mA a partir de uma fonte de 5V. O layout da PCB segue as dimensões sugeridas das pastilhas para garantir soldagem e alinhamento adequados. Durante a montagem, as precauções de ESD são rigorosamente seguidas e o perfil de refluxo sem chumbo recomendado é usado. O produto final alcança iluminação uniforme com baixo consumo de energia e alta confiabilidade.

12. Princípio de Funcionamento

Um LED é um díodo semicondutor de junção p-n. Quando uma tensão direta é aplicada, eletrões da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região da junção. Quando estes portadores de carga se recombinam, a energia é libertada na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela banda proibida de energia do material semicondutor. O sistema de material AlInGaP usado neste LED tem uma banda proibida correspondente à luz vermelha. O encapsulamento de visão lateral incorpora uma lente plástica moldada que molda a luz emitida, direcionando-a lateralmente a partir da superfície superior do componente.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência geral na tecnologia LED é em direção a maior eficiência (mais lúmens por watt), melhor reprodução de cor e maior confiabilidade. Para aplicações de indicador e retroiluminação, a miniaturização continua, com tamanhos de encapsulamento menores a tornarem-se padrão. Há também um foco em melhorar a compatibilidade com processos de soldagem avançados e de baixa temperatura para acomodar substratos sensíveis ao calor. Além disso, a busca por maior brilho em encapsulamentos menores impulsiona avanços no projeto do chip e na gestão térmica dentro do próprio encapsulamento. O formato de LED de visão lateral permanece crítico para projetos de ecrãs ultra finos em eletrónica móvel e vestível.