Ficha Técnica do LED SMD LTST-S320KRKT - Vermelho - Pico 639nm - 20mA - 2.4V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-S320KRKT é um LED SMD (Dispositivo de Montagem em Superfície) de visão lateral e alta luminosidade, projetado para aplicações eletrónicas modernas que requerem funções de sinalização ou retroiluminação confiáveis e eficientes. Utilizando tecnologia avançada de chip AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), este LED oferece intensidade luminosa e pureza de cor superiores no espectro vermelho. O seu design de emissão lateral permite que a luz seja direcionada paralelamente à superfície de montagem, tornando-o ideal para painéis com iluminação lateral, indicadores de estado em PCBs verticais ou aplicações com espaço limitado onde a iluminação de cima para baixo não é viável.

As principais vantagens deste componente incluem a sua conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), classificando-o como um produto ecológico. O encapsulamento apresenta uma lente transparente que maximiza a saída de luz e é fornecido em fita padrão da indústria de 8mm montada em carretéis de 7 polegadas, garantindo compatibilidade com equipamentos automáticos de montagem pick-and-place de alta velocidade. O dispositivo também foi projetado para suportar os processos padrão de soldagem por refluxo infravermelho (IR), facilitando a integração em linhas de produção otimizadas de tecnologia de montagem em superfície (SMT).

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação nestas condições não é garantida e deve ser evitada para um desempenho confiável.

• Dissipação de Potência (Pd):75 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o encapsulamento do LED pode dissipar como calor sem exceder a sua temperatura máxima de junção.
• Corrente Direta de Pico (I_F(PEAK)):80 mA. Esta corrente só pode ser aplicada em condições pulsadas, especificamente com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0.1ms. É útil para multiplexação ou flashes breves de alta intensidade.
• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA DC. Esta é a corrente máxima recomendada para operação contínua, garantindo fiabilidade a longo prazo e saída de luz estável.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar falha imediata e catastrófica da junção do LED.
• Temperatura de Operação & Armazenamento:-30°C a +85°C e -40°C a +85°C, respetivamente. Estas faixas garantem a integridade mecânica e o desempenho do LED em várias condições ambientais.
• Condição de Soldagem:Suporta 260°C durante 10 segundos, o que está alinhado com os perfis típicos de soldagem por refluxo sem chumbo (Pb-free).

2.2 Características Eletro-Ópticas

Medidas a uma temperatura ambiente padrão (T_a) de 25°C e uma corrente direta (I_F) de 20 mA, estes parâmetros definem o desempenho central do LED.

• Intensidade Luminosa (I_V):Varia de um mínimo de 18.0 mcd a um valor típico de 54.0 mcd. A intensidade real fornecida é classificada em bins (ver Secção 3), fornecendo níveis de brilho previsíveis para o projeto.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus. Este amplo ângulo de visão é característico dos LEDs de visão lateral com lente difusa, proporcionando um padrão de iluminação amplo e uniforme adequado para indicadores de estado.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_P):639 nm. Este é o comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é máxima, definindo a tonalidade percebida da luz vermelha.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):631 nm. Derivado do diagrama de cromaticidade CIE, este é o comprimento de onda único que melhor representa a cor percebida pelo olho humano.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):20 nm. Esta largura de banda estreita indica alta pureza de cor, com a maior parte da luz emitida concentrada em torno do comprimento de onda de pico.
• Tensão Direta (V_F):Tipicamente 2.4 V, com um máximo de 2.4 V a 20mA. Este parâmetro é crítico para projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 10 µA a uma tensão reversa de 5V, indicando boa qualidade da junção.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência no brilho entre lotes de produção, o LTST-S320KRKT emprega um sistema de classificação (binning) de intensidade luminosa. Cada LED é testado e classificado num código de bin específico com base na sua intensidade medida a 20 mA.

• Código Bin M:18.0 - 28.0 mcd
• Código Bin N:28.0 - 45.0 mcd
• Código Bin P:45.0 - 71.0 mcd
• Código Bin Q:71.0 - 112.0 mcd
• Código Bin R:112.0 - 180.0 mcd

Uma tolerância de +/-15% é aplicada a cada bin de intensidade. Os projetistas devem selecionar o bin apropriado com base nos requisitos de brilho da sua aplicação. Por exemplo, indicadores de alta visibilidade podem exigir o Bin R ou Q, enquanto luzes de estado menos críticas podem usar o Bin M ou N. Este sistema permite um desempenho previsível e simplifica a gestão de inventário para os fabricantes.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica (ex: Fig.1, Fig.6), as suas implicações são padrão para LEDs AlInGaP. Os projetistas podem esperar as seguintes relações gerais:

• Curva I-V (Corrente-Tensão):A tensão direta (V_F) exibe uma relação logarítmica com a corrente. Permanece relativamente estável em torno dos típicos 2.4V dentro da faixa de corrente de operação recomendada, mas aumenta com correntes mais altas e temperatura.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:A intensidade é aproximadamente proporcional à corrente direta até à corrente máxima nominal. No entanto, a eficiência (lúmens por watt) tipicamente atinge o pico a uma corrente inferior ao máximo absoluto e diminui depois devido a efeitos térmicos.
• Dependência da Temperatura:A intensidade luminosa dos LEDs AlInGaP tem um coeficiente de temperatura negativo. À medida que a temperatura da junção aumenta, a saída de luz diminui. A tensão direta também diminui ligeiramente com o aumento da temperatura. Uma gestão térmica adequada é crucial para manter um brilho consistente.
• Distribuição Espectral:O espectro de emissão é uma curva semelhante a uma Gaussiana centrada em 639 nm (pico) com uma largura a meia altura de 20 nm. O comprimento de onda dominante (631 nm) pode deslocar-se ligeiramente (tipicamente para comprimentos de onda mais longos) com o aumento da temperatura da junção e da corrente de acionamento.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

O LED está em conformidade com as dimensões padrão do encapsulamento EIA (Electronic Industries Alliance) para LEDs SMD de visão lateral. As principais características mecânicas incluem:

• Tipo de Encapsulamento:Encapsulamento SMD de visão lateral padrão.
• Lente:Transparente, não difusa (para a variante KRKT), maximizando a saída de luz.
• Terminais:Revestimento de Estanho (Sn) nos terminais, proporcionando boa soldabilidade e compatibilidade com processos sem chumbo.
• Identificação de Polaridade:O cátodo é tipicamente identificado por uma marca no encapsulamento, como um entalhe, ponto ou terminal aparado. A ficha técnica inclui um diagrama mostrando o layout e orientação sugeridos para as pastilhas de solda, para garantir a colocação correta.
• Fita e Carretel:Embalado em fita transportadora relevada de 8mm de largura em carretéis com diâmetro de 7 polegadas (178mm). A quantidade padrão por carretel é de 3000 peças. Esta embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481 para manuseamento automático.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

É fornecido um perfil de refluxo infravermelho (IR) sugerido para montagem sem chumbo. Os parâmetros-chave incluem:

• Pré-aquecimento:150-200°C por um máximo de 120 segundos para aquecer gradualmente a placa e os componentes, minimizando o choque térmico.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C. O componente está classificado para 10 segundos nesta temperatura de pico.
• Tempo Acima do Líquidus (TAL):O perfil deve ser caracterizado para garantir a formação adequada da junta de solda sem superaquecer o LED. O perfil de exemplo baseia-se em normas JEDEC.

6.2 Soldagem Manual

Se for necessária soldagem manual, use um ferro com temperatura controlada definido para um máximo de 300°C. Limite o tempo de contacto a 3 segundos por terminal e execute esta operação apenas uma vez para evitar danos no encapsulamento plástico e nas ligações internas por fio.

6.3 Armazenamento & Manuseamento

• Sensibilidade a ESD (Descarga Eletrostática):Os LEDs são sensíveis a ESD. Use precauções antiestáticas adequadas, como pulseiras aterradas, tapetes condutores e embalagens seguras para ESD durante o manuseamento.
• Sensibilidade à Humidade:Embora o carretel selado forneça proteção, os componentes removidos da sua embalagem original devem ser usados dentro de uma semana. Para armazenamento mais prolongado, mantenha-os num ambiente seco (< 30°C, < 60% HR) ou num recipiente selado com dessecante. Se armazenados fora da embalagem por mais de uma semana, recomenda-se um tratamento de secagem (bake-out) a 60°C durante 20+ horas antes da soldagem para evitar o efeito "popcorn" (fissuração do encapsulamento devido à humidade vaporizada durante o refluxo).
• Limpeza:Se for necessária limpeza pós-soldagem, use apenas solventes especificados como álcool isopropílico (IPA) ou álcool etílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. Evite produtos químicos agressivos ou não especificados que possam danificar a lente de epóxi ou o encapsulamento.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Eletrónica de Consumo:Indicadores de estado de energia, bateria ou função em smartphones, tablets, routers e equipamentos de áudio.
• Controlos Industriais:Indicadores montados em painéis para estado da máquina, alarmes de falha ou modos operacionais.
• Interior Automóvel:Retroiluminação para botões, interruptores ou pequenos mostradores de estado (sujeito a qualificação específica de grau automóvel que esta peça padrão pode não ter).
• Instrumentação:Luzes indicadoras em equipamentos de teste, dispositivos médicos (para funções não críticas) e hardware de comunicação.

7.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Acione sempre o LED com uma fonte de corrente constante ou um resistor limitador de corrente em série com uma fonte de tensão. Calcule o valor do resistor usando R = (V_fonte- V_F) / I_F. Para uma alimentação de 5V e um I_Falvo de 20mA com V_F=2.4V: R = (5 - 2.4) / 0.02 = 130 Ω. Use o valor padrão mais próximo (ex: 120Ω ou 150Ω) e verifique a corrente real.
• Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, garanta uma área de cobre adequada na PCB ou vias térmicas em torno das pastilhas de solda para conduzir o calor para longe da junção do LED, especialmente quando operar perto da corrente máxima ou em temperaturas ambientes elevadas.
• Projeto Óptico:A natureza de emissão lateral exige que o projeto incorpore um guia de luz ou uma janela de visualização posicionada corretamente para canalizar a luz para o local desejado na carcaça do produto.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

O LTST-S320KRKT diferencia-se no mercado através de várias características-chave:

• Tecnologia do Chip:O uso de AlInGaP, comparado com o mais antigo GaAsP ou o GaP padrão, proporciona uma eficiência luminosa significativamente maior e melhor estabilidade térmica, resultando numa luz vermelha mais brilhante e consistente.
• Encapsulamento de Visão Lateral:Oferece uma alternativa de projeto aos LEDs de emissão superior, resolvendo desafios específicos de layout onde a luz precisa de viajar paralelamente à PCB.
• Binning de Alta Luminosidade:A disponibilidade de bins até 180 mcd (Bin R) permite aplicações que requerem visibilidade muito alta.
• Compatibilidade Robusta com Processos:A compatibilidade explícita com refluxo IR e colocação automática otimiza a fabricação, reduzindo o custo e a complexidade da montagem em comparação com alternativas de montagem através de orifício.

9. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Posso acionar este LED diretamente a partir de um pino GPIO de um microcontrolador?

R: Depende da capacidade de fornecimento de corrente do GPIO. Muitos pinos de MCU só podem fornecer 10-25mA. A 20mA, provavelmente está no limite ou acima dele. É mais seguro usar o GPIO para controlar um transistor (ex: um MOSFET) que comuta a corrente mais alta do LED.

P: Por que há uma diferença entre o Comprimento de Onda de Pico (639nm) e o Comprimento de Onda Dominante (631nm)?

R: O comprimento de onda de pico é o máximo físico do espectro de emissão. O comprimento de onda dominante é um valor calculado baseado na perceção de cor humana (gráfico CIE). A sensibilidade do olho humano (resposta fotópica) causa este deslocamento, fazendo com que a cor "aparente" corresponda a 631nm.

P: O que acontece se operar o LED a 30mA continuamente?

R: Embora este seja o valor máximo DC, operar no máximo absoluto gerará mais calor, reduzirá a eficiência luminosa ao longo do tempo e poderá encurtar a vida útil do LED. Para uma fiabilidade ótima, recomenda-se a derating para 15-20mA na maioria das aplicações.

P: Como interpreto o código de bin ao encomendar?

R: Especifique o código de bin de intensidade luminosa necessário (ex: "P") na sua ordem de compra para garantir que recebe LEDs com brilho na faixa de 45-71 mcd. Isto garante consistência na aparência do seu produto.

10. Estudo de Caso de Implementação

Cenário:Projetar um indicador de estado para um módulo de sensor IoT compacto. A PCB está densamente povoada e o indicador deve ser visível lateralmente na unidade fechada.

Implementação:O LTST-S320KRKT é selecionado pela sua propriedade de emissão lateral. É colocado na borda da PCB. Um resistor limitador de corrente de 120Ω é ligado em série a uma linha de 3.3V, resultando numa corrente direta aproximada de (3.3V - 2.4V)/120Ω = 7.5mA. Isto fornece brilho suficiente para uso em ambientes fechados, minimizando o consumo de energia, um fator crítico para dispositivos IoT alimentados por bateria. O amplo ângulo de visão do LED garante visibilidade mesmo que o ponto de vista do utilizador não esteja perfeitamente alinhado. O componente é colocado usando montagem SMT padrão, e o perfil de refluxo IR é ajustado para permanecer dentro do limite de 260°C por 10s, garantindo uma junta de solda confiável sem danos térmicos.

11. Introdução ao Princípio Tecnológico

O LTST-S320KRKT é baseado na tecnologia de semicondutor AlInGaP. Este material é um semicondutor composto do grupo III-V. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, os eletrões da região tipo n e as lacunas da região tipo p são injetados na região ativa. Aqui, eles recombinam-se, libertando energia na forma de fotões (luz). A composição específica de Alumínio, Índio, Gálio e Fosfeto na camada ativa determina a energia da banda proibida do semicondutor, que dita diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida. Para este LED vermelho, a banda proibida é projetada para produzir fotões com energia correspondente a aproximadamente 639 nm. A lente de epóxi transparente encapsula o chip, fornecendo proteção mecânica, moldando o padrão de saída de luz (ângulo de visão de 130 graus) e melhorando a extração de luz do material semicondutor.

12. Tendências da Indústria

A tendência em LEDs indicadores como o LTST-S320KRKT continua em direção a maior eficiência, encapsulamentos menores e maior integração. Embora o AlInGaP permaneça a tecnologia dominante para LEDs vermelhos e âmbar de alta eficiência, a tecnologia InGaN (Nitreto de Índio e Gálio) avançou para cobrir todo o espectro visível com alta eficiência, incluindo verde, azul e branco. Desenvolvimentos futuros podem ver uma maior miniaturização dos encapsulamentos de visão lateral e uma maior adoção de LEDs com encapsulamento à escala do chip (CSP), que eliminam o encapsulamento plástico tradicional para uma pegada ainda menor e potencialmente melhor desempenho térmico. Além disso, há uma ênfase crescente no ajuste preciso de cor e em binning mais apertado para atender às demandas de aplicações como matrizes de indicadores a cores completas e interfaces homem-máquina sofisticadas, onde a consistência de cor e brilho é fundamental.