Ficha Técnica do LED SMD Laranja LTST-S220KFKT - Chip AlInGaP - 20mA - 90mcd - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-S220KFKT é um LED SMD (Dispositivo de Montagem em Superfície) lateral de alta luminosidade. Ele utiliza um chip semicondutor de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), conhecido por produzir luz laranja eficiente e brilhante. Este componente é projetado para processos de montagem automatizados e é compatível com técnicas padrão de soldagem por refluxo infravermelho, sendo adequado para fabricação em grande volume. Sua aplicação principal é como luz indicadora ou fonte de retroiluminação em vários dispositivos eletrônicos onde o espaço é limitado e um perfil de emissão lateral é vantajoso.

1.1 Vantagens Principais

• Alta Luminosidade:A tecnologia AlInGaP proporciona alta intensidade luminosa, com um valor típico de 90 milicandelas (mcd) a uma corrente direta de 20mA.
• Ângulo de Visão Ampla:Apresenta um ângulo de visão de 130 graus (2θ1/2), garantindo boa visibilidade de várias perspectivas.
• Compatível com Automação:Fornecido em fita de 8mm montada em carretéis de 7 polegadas, compatível com equipamentos automáticos pick-and-place para montagem eficiente de PCB.
• Construção Robusta:Projetado para suportar perfis padrão de soldagem por refluxo infravermelho sem chumbo (Pb-free), com tolerância a pico de temperatura de 260°C por 10 segundos.
• Conformidade:O produto atende às diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta seção fornece uma análise detalhada dos principais parâmetros elétricos, ópticos e térmicos que definem o desempenho e os limites operacionais do LED.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestes limites por períodos prolongados não é recomendada.

• Dissipação de Potência (Pd):75 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o encapsulamento do LED pode dissipar com segurança na forma de calor.
• Corrente Direta de Pico (IFP):80 mA. Esta é a corrente pulsada máxima permitida, tipicamente especificada sob condições como ciclo de trabalho de 1/10 e largura de pulso de 0,1ms. É usada para flashes breves e de alta intensidade.
• Corrente Direta Contínua (IF):30 mA DC. Esta é a corrente máxima em estado estacionário para operação contínua.
• Tensão Reversa (VR):5 V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode danificar a junção PN do LED.
• Faixa de Temperatura de Operação (Topr):-30°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente dentro da qual o LED é projetado para funcionar corretamente.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento (Tstg):-40°C a +85°C. A faixa de temperatura para armazenamento seguro quando o dispositivo não está energizado.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Medidas a uma temperatura ambiente padrão de 25°C, estes parâmetros definem o desempenho típico do LED sob condições normais de operação.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 45,0 mcd a um típico de 90,0 mcd em IF=20mA. Isto mede o brilho percebido da luz emitida pelo olho humano.
• Tensão Direta (VF):Tipicamente 2,4V, com um máximo de 2,4V em IF=20mA. Esta é a queda de tensão no LED quando ele está conduzindo corrente.
• Comprimento de Onda de Pico (λP):611 nm. Este é o comprimento de onda no qual a potência óptica de saída está no seu máximo. Para este LED laranja, ele está na parte laranja-avermelhada do espectro.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):605 nm. Este é derivado do diagrama de cromaticidade CIE e representa o comprimento de onda único que melhor descreve a cor percebida da luz.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):17 nm. Isto indica a pureza espectral; um valor menor significa uma saída de luz mais monocromática (cor pura).
• Corrente Reversa (IR):10 μA máximo em VR=5V. Esta é a pequena corrente de fuga que flui quando o LED está em polarização reversa dentro da sua classificação máxima.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência no brilho entre lotes de produção, os LEDs são classificados em bins com base na sua intensidade luminosa medida. O LTST-S220KFKT usa um sistema de binning com os seguintes códigos e faixas, medidos a 20mA. A tolerância para cada bin de intensidade é de +/-15%.

• 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 mcd
• Código de Bin S:180,0 - 280,0 mcd

Isto permite que os projetistas selecionem LEDs de um bin específico para aplicações que requerem níveis uniformes de brilho.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica, suas implicações são críticas para o projeto.

4.1 Corrente vs. Intensidade Luminosa (Curva I-Iv)

A saída de luz (intensidade luminosa) de um LED é diretamente proporcional à corrente direta que flui através dele, até certo ponto. Operar acima da corrente contínua recomendada (30mA) pode levar a calor excessivo, redução da vida útil e desvio de cor. A classificação de corrente de pico (80mA) permite rajadas curtas de maior brilho sem dano térmico, pois não há tempo suficiente para o calor se acumular.

4.2 Dependência da Temperatura

O desempenho do LED é sensível à temperatura. À medida que a temperatura da junção aumenta:

• A Intensidade Luminosa Diminui:A saída de luz tipicamente cai. As especificações da ficha técnica são a 25°C; em temperaturas operacionais mais altas, a saída será menor.
• A Tensão Direta Diminui:VF tem um coeficiente de temperatura negativo.
• O Comprimento de Onda Desloca:Os comprimentos de onda de pico e dominante podem deslocar ligeiramente, potencialmente afetando a cor percebida.

O gerenciamento térmico adequado (ex.: área de cobre suficiente na PCB para dissipação de calor) é essencial para manter o desempenho e a confiabilidade.

4.3 Distribuição Espectral

A curva espectral mostra a intensidade da luz em diferentes comprimentos de onda. O pico em 611nm e a largura a meia altura de 17nm confirmam que este é um LED laranja com uma largura de banda espectral relativamente estreita, fornecendo uma cor saturada.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O LED apresenta um design de embalagem lateral, o que significa que a emissão primária de luz é pela lateral do componente, e não pelo topo. Isto é ideal para aplicações de iluminação de borda.

5.1 Dimensões da Embalagem e Polaridade

O componente segue um contorno padrão de embalagem EIA. As tolerâncias dimensionais principais são tipicamente ±0,10mm. O cátodo (terminal negativo) é geralmente indicado por uma marcação na embalagem, como um entalhe, ponto ou pino aparado. A ficha técnica inclui um desenho dimensional detalhado com o layout sugerido para as ilhas de solda, para garantir o alinhamento correto e a formação da junta de solda durante o refluxo.

5.2 Design Sugerido para as Ilhas de Solda

Um padrão de ilha de solda recomendado (footprint) é fornecido para facilitar um bom rendimento de soldagem e estabilidade mecânica. Seguir este design ajuda a evitar problemas como tombamento (uma extremidade se soltando da ilha) ou juntas de solda insuficientes.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O LED é compatível com processos de refluxo infravermelho sem chumbo (Pb-free). Um perfil sugerido é fornecido, aderindo aos padrões JEDEC. Os parâmetros-chave incluem:

• Pré-aquecimento:150-200°C por até 120 segundos para aquecer gradualmente a placa e ativar o fluxo da pasta de solda.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus (TAL):O tempo que a junta de solda permanece acima do seu ponto de fusão deve ser suficiente para uma boa molhagem, mas não excessivo para evitar estresse térmico no LED. O perfil sugere um tempo de temperatura de pico máximo de 10 segundos.

O componente pode suportar este processo de refluxo no máximo duas vezes.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, use um ferro controlado por temperatura ajustado para no máximo 300°C. Limite o tempo de contato a 3 segundos por junta e solde apenas uma vez para evitar danos térmicos ao encapsulamento plástico e aos fios de ligação internos.

6.3 Limpeza

Se a limpeza pós-soldagem for necessária, use apenas solventes especificados. Imersão do LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto é aceitável. Evite usar produtos químicos agressivos ou não especificados que possam danificar a lente plástica ou o encapsulamento.

6.4 Armazenamento e Manuseio

• Precauções contra ESD:LEDs são sensíveis à descarga eletrostática (ESD). Use pulseiras antiestáticas, tapetes antiestáticos e equipamentos devidamente aterrados durante o manuseio.
• Sensibilidade à Umidade:Embora a ficha técnica indique que o encapsulamento é selado, precauções padrão de MSL (Nível de Sensibilidade à Umidade) se aplicam a componentes SMD após a abertura da embalagem original. Se exposto à umidade ambiente, uma secagem (ex.: 60°C por 20 horas) pode ser necessária antes do refluxo para evitar o "efeito pipoca" (rachadura do encapsulamento devido à pressão de vapor durante o aquecimento).
• Condições de Armazenamento:Para embalagens abertas, armazene a ≤30°C e ≤60% de umidade relativa. Recomenda-se o uso dentro de uma semana para obter os melhores resultados.

7. Informações de Embalagem e Pedido

O formato de embalagem padrão é crucial para a montagem automatizada.

• Fita e Carretel:Os componentes são colocados em fita transportadora embutida de 8mm de largura.
• Tamanho do Carretel:7 polegadas de diâmetro.
• Quantidade por Carretel:4000 peças.
• Notas de Embalagem:Os compartimentos vazios são selados com fita de cobertura. O número máximo de componentes ausentes consecutivos é dois. A quantidade mínima de pedido para restos é de 500 peças. A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

LEDs são dispositivos acionados por corrente. Para garantir brilho consistente e longevidade, eles devem ser acionados com uma corrente constante ou com um resistor limitador de corrente em série ao usar uma fonte de tensão.

Exemplo de Cálculo para Resistor em Série (usando uma fonte de 5V e VF típico=2,4V, IF=20mA):
Valor do Resistor, R = (Vfonte - VF) / IF = (5V - 2,4V) / 0,020A = 130 Ohms.
Potência do Resistor, P = (Vfonte - VF) * IF = (2,6V) * 0,020A = 0,052W. Um resistor padrão de 1/8W (0,125W) ou 1/10W é suficiente.

Para múltiplos LEDs, conectá-los em série (se a tensão da fonte for alta o suficiente) é preferível a conexões em paralelo, pois garante corrente idêntica através de cada LED, promovendo brilho uniforme.

8.2 Considerações de Projeto

• Gerenciamento Térmico:Certifique-se de que o layout da PCB forneça alívio térmico adequado, especialmente se operar próximo às classificações máximas de corrente. Conectar a ilha térmica (se presente) a um plano de terra pode ajudar a dissipar o calor.
• Limitação de Corrente:Nunca conecte um LED diretamente a uma fonte de tensão sem um mecanismo de limitação de corrente.
• Proteção contra Tensão Reversa:Evite aplicar polarização reversa. Em circuitos onde a tensão reversa é possível (ex.: acoplamento AC), considere adicionar um diodo de proteção em paralelo com o LED (cátodo com cátodo, ânodo com ânodo).

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O LTST-S220KFKT se diferencia pela combinação da tecnologia AlInGaP e da embalagem de visão lateral. Comparado aos LEDs mais antigos de GaAsP ou GaP, o AlInGaP oferece eficiência e brilho significativamente maiores para cores laranja/vermelho. O fator de forma lateral proporciona flexibilidade de design para aplicações onde a luz precisa ser direcionada horizontalmente através de uma superfície, como em retroiluminação de botões, indicadores de status na borda de um dispositivo ou guias de luz.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

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. O comprimento de onda dominante (λd) é um valor calculado baseado na percepção de cor humana (gráfico CIE) que melhor representa a cor que vemos. Eles geralmente são próximos, mas não idênticos.

10.2 Posso alimentar este LED com uma fonte de 3,3V?

Sim. Usando o VF típico de 2,4V a 20mA, um resistor em série seria calculado como R = (3,3V - 2,4V) / 0,020A = 45 Ohms. Certifique-se de que a potência do resistor é adequada (0,9V * 0,02A = 0,018W).

10.3 Por que existe uma classificação de corrente de pico muito maior que a corrente contínua?

A classificação de corrente de pico (80mA) é para pulsos muito curtos (0,1ms). Isto permite que o LED produza um flash muito mais brilhante para fins de sinalização sem que a temperatura da junção suba a níveis prejudiciais, pois não há tempo suficiente para o calor se acumular. Para iluminação constante, a corrente contínua (30mA) não deve ser excedida.

10.4 Como interpreto o código de bin?

O código de bin (ex.: P, Q, R, S) no rótulo do carretel ou na embalagem indica a faixa de intensidade luminosa dos LEDs dentro. Selecionar de um único bin garante brilho consistente no seu produto. Por exemplo, LEDs do Bin S serão significativamente mais brilhantes que LEDs do Bin P quando acionados na mesma corrente.

11. Exemplo de Aplicação Prática

Cenário: Projetando um indicador de bateria fraca para um dispositivo portátil.
O LTST-S220KFKT é uma excelente escolha. Sua cor laranja é um indicador de aviso comum. A embalagem lateral permite que seja montado na borda da PCB, direcionando a luz para uma janela translúcida na carcaça do dispositivo. Acionado a 15-20mA via um pino GPIO e um resistor em série a partir do barramento de 3,3V do dispositivo, ele fornece um sinal claro e brilhante. O amplo ângulo de visão de 130 graus garante que o indicador seja visível mesmo quando o dispositivo é visto de um ângulo. Sua compatibilidade com soldagem por refluxo permite que seja montado junto com todos os outros componentes SMD em uma única passagem, reduzindo o custo de fabricação.

12. Princípio de Funcionamento

Um LED é um diodo semicondutor. Quando uma tensão direta que excede sua tensão de banda proibida é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam na região ativa (o chip de AlInGaP neste caso). Esta recombinação libera energia na forma de fótons (luz). A composição específica do material semicondutor (AlInGaP) determina a energia da banda proibida, que por sua vez dita o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, laranja. A embalagem lateral incorpora uma lente plástica moldada que molda e direciona a luz emitida pelo chip lateralmente.

13. Tendências Tecnológicas

O uso de materiais AlInGaP representa uma tecnologia estabelecida e madura para produzir LEDs vermelhos, laranja e amarelos de alta eficiência. O desenvolvimento contínuo na indústria de LED em geral foca em aumentar a eficiência (lúmens por watt), melhorar a reprodução de cores e permitir densidades de potência mais altas. Para LEDs do tipo indicador como o LTST-S220KFKT, as tendências incluem maior miniaturização, o desenvolvimento de ângulos de visão ainda mais amplos e maior compatibilidade com processos de montagem exigentes. A busca por maior automação e confiabilidade na fabricação eletrônica continua a tornar os LEDs SMD robustos e soldáveis por refluxo a escolha padrão em relação aos componentes de orifício passante.