Ficha Técnica do LED SMD Amarelo LTST-S220KSKT - Pacote EIA - Tensão 2.4V - Potência 75mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-S220KSKT é um díodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD) projetado para processos modernos de montagem eletrônica. Pertence à família de LEDs de visão lateral, o que significa que sua emissão de luz principal é direcionada paralelamente ao plano de montagem da placa de circuito impresso (PCB). Esta orientação é particularmente útil para aplicações que requerem iluminação lateral ou indicadores de estado visíveis pela lateral de um dispositivo. O LED utiliza um material semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP), conhecido por produzir luz de alta eficiência no espectro do amarelo ao vermelho. O dispositivo é encapsulado numa lente transparente, que não difunde a luz, resultando num feixe mais focado e intenso, adequado para fins de indicação.

As principais vantagens deste componente incluem a sua conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), tornando-o adequado para mercados globais com regulamentações ambientais rigorosas. Apresenta terminais estanhados para melhor soldabilidade e resistência à corrosão. O pacote é padronizado de acordo com as especificações da EIA (Electronic Industries Alliance), garantindo compatibilidade com uma ampla gama de equipamentos automáticos de pick-and-place utilizados na fabricação em grande volume. Além disso, é projetado para suportar processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR), que é o padrão para a montagem de juntas de solda sem chumbo (Pb-free) na tecnologia de montagem em superfície.

O mercado-alvo para este LED inclui eletrônicos de consumo, painéis de controle industrial, iluminação interior automotiva, instrumentação e qualquer aplicação que necessite de um indicador de estado amarelo, brilhante e confiável, que possa ser integrado utilizando linhas de montagem automatizadas.

2. Interpretação Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas classificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida. As especificações máximas absolutas são definidas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Dissipação de Potência (Pd):75 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o pacote do LED pode dissipar como calor sem degradar o seu desempenho ou vida útil. Exceder este limite arrisca danos térmicos.
• Corrente Direta de Pico (IFP):80 mA. Esta é a corrente direta instantânea máxima permitida, tipicamente especificada em condições de pulso (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms) para evitar um aumento excessivo da temperatura da junção.
• Corrente Direta Contínua (IF):30 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima recomendada para operação confiável a longo prazo. A condição operacional típica para testar as características ópticas é de 20 mA.
• Tensão Reversa (VR):5 V. Aplicar uma tensão reversa superior a esta pode causar ruptura e dano irreversível à junção PN do LED.
• Faixa de Temperatura de Operação:-30°C a +85°C. O LED é projetado para funcionar dentro desta faixa de temperatura ambiente.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +85°C. O dispositivo pode ser armazenado sem operação dentro desta faixa de temperatura mais ampla.
• Condição de Soldagem por Infravermelho:260°C por 10 segundos. Isto define a temperatura de pico e a tolerância de tempo para o processo de soldagem por refluxo, crítico para montagem sem chumbo.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos em condições de teste padrão (Ta=25°C, IF=20mA) e definem o desempenho do dispositivo.

• Intensidade Luminosa (Iv):18.0 - 54.0 mcd (Típico). Isto mede o brilho percebido do LED pelo olho humano (visão fotópica). A ampla faixa indica que é utilizado um sistema de binning (ver Secção 3). A intensidade é medida com um filtro que simula a curva de resposta do olho CIE.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):130 graus (Típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor no eixo central (0°). Um ângulo de 130° indica um padrão de visão relativamente amplo.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λP):591 nm (Típico). Este é o comprimento de onda no qual a potência espectral de saída do LED é máxima. Encontra-se na região amarela do espectro visível.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):589 nm (Típico). Este é derivado do diagrama de cromaticidade CIE e representa o comprimento de onda único que melhor descreve a cor percebida da luz. Está muito próximo do comprimento de onda de pico para este dispositivo.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):20 nm (Típico). Esta é a largura do espectro de emissão à metade da sua potência máxima. Um valor de 20 nm indica uma cor amarela moderadamente pura.
• Tensão Direta (VF):2.0 V (Mín), 2.4 V (Típ), (Máx não especificado a 20mA). Esta é a queda de tensão no LED quando opera na corrente especificada. É crucial para projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Reversa (IR):10 μA (Máx) a VR=5V. Esta é a pequena corrente de fuga que flui quando a tensão reversa especificada é aplicada.

Nota sobre ESD:A ficha técnica alerta que a eletricidade estática e surtos podem danificar o LED. São fortemente recomendadas precauções adequadas de descarga eletrostática (ESD), como o uso de pulseiras aterradas, luvas antiestáticas e garantir que todo o equipamento esteja aterrado, durante a manipulação.

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 na corrente de teste padrão (20mA). O LTST-S220KSKT utiliza a seguinte lista de códigos de bin:

• 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
• Bin R:112.0 - 180.0 mcd

A tolerância em cada bin de intensidade é de +/- 15%. Isto significa que um LED rotulado como Bin N pode ter uma intensidade real entre aproximadamente 23.8 mcd e 51.75 mcd. Os projetistas devem considerar esta variação ao especificar os requisitos de brilho para a sua aplicação. A ficha técnica não indica bins separados para comprimento de onda ou tensão direta para este número de peça específico, sugerindo um controlo mais apertado ou especificação de bin único para esses parâmetros.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, as curvas típicas para tal LED incluiriam:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (Curva I-V):Esta curva mostra como a saída de luz aumenta com a corrente direta. Geralmente é linear em correntes mais baixas, mas pode saturar em correntes mais altas devido a efeitos térmicos e queda de eficiência.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Este gráfico ilustra a redução da saída de luz à medida que a temperatura ambiente (ou da junção) aumenta. Os LEDs AlInGaP tipicamente experimentam uma diminuição na saída com o aumento da temperatura.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Isto mostra a relação exponencial característica de um díodo. A tensão aumenta com a corrente.
• Tensão Direta vs. Temperatura Ambiente:A tensão direta tipicamente tem um coeficiente de temperatura negativo, o que significa que diminui ligeiramente à medida que a temperatura aumenta.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de potência radiante relativa versus comprimento de onda, mostrando um pico em torno de 591 nm com uma largura de aproximadamente 20 nm à meia altura.

Estas curvas são essenciais para compreender o comportamento do dispositivo em condições operacionais não padrão e para o projeto de gestão térmica.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Pacote

O LED está em conformidade com o contorno padrão de pacote SMD da EIA. Todas as dimensões são fornecidas em milímetros com uma tolerância típica de ±0.10 mm, salvo indicação em contrário. A ficha técnica inclui um desenho dimensional detalhado mostrando o comprimento, largura, altura, espaçamento dos terminais e outras características mecânicas críticas necessárias para o projeto da área de montagem no PCB.

5.2 Design dos Terminais e Polaridade

A ficha técnica fornece as dimensões sugeridas para os terminais de solda no layout do PCB. Seguir estas recomendações garante uma junta de solda confiável e um alinhamento adequado durante o refluxo. O componente tem uma marcação de polaridade, tipicamente um entalhe ou um indicador de cátodo no corpo do pacote. A orientação correta é vital, pois os LEDs só permitem a corrente fluir numa direção.

5.3 Embalagem em Fita e Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita padrão da indústria de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro para compatibilidade com equipamentos de montagem automatizados. Notas importantes de embalagem incluem:

• Os compartimentos vazios de componentes são selados com uma fita de cobertura superior.
• Cada bobina de 7 polegadas contém 4000 peças.
• A quantidade mínima de embalagem para peças restantes é de 500 peças.
• Um máximo de dois LEDs consecutivos em falta (compartimentos vazios) é permitido por especificação da bobina.
• A embalagem segue as especificações ANSI/EIA 481.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

É fornecido um perfil de refluxo por infravermelho (IR) sugerido para processos de soldagem sem chumbo (Pb-free). Os parâmetros críticos são:

• Temperatura de Pré-aquecimento:150–200°C
• Tempo de Pré-aquecimento:Máximo 120 segundos
• Temperatura de Pico:Máximo 260°C
• Tempo na Temperatura de Pico:Máximo 10 segundos (e máximo de dois ciclos de refluxo permitidos).

O perfil é baseado em padrões JEDEC. A ficha técnica enfatiza que o perfil ideal depende do projeto específico do PCB, componentes, pasta de solda e forno, portanto, a caracterização é necessária.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, aplicam-se os seguintes limites:

• Temperatura do Ferro de Soldar:Máximo 300°C
• Tempo de Soldagem:Máximo 3 segundos (uma única vez).

6.3 Limpeza

Não devem ser usados produtos químicos de limpeza não especificados, pois podem danificar o pacote do LED. Se a limpeza for necessária, recomenda-se imersão em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto.

6.4 Condições de Armazenamento

• Embalagem Selada:Armazenar a ≤30°C e ≤90% de Humidade Relativa (HR). A vida útil na prateleira é de um ano quando armazenado na bolsa à prova de humidade original com dessecante.
• Embalagem Aberta:O ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C ou 60% HR. Os LEDs removidos da sua embalagem original devem ser submetidos a refluxo por IR dentro de uma semana.
• Armazenamento Prolongado (Aberto):Para armazenamento além de uma semana, coloque os LEDs num recipiente selado com dessecante ou num dessecador de azoto. Os LEDs armazenados fora da embalagem por mais de uma semana devem ser pré-aquecidos a aproximadamente 60°C durante pelo menos 20 horas antes da soldagem para remover a absorção de humidade e evitar o "efeito pipoca" durante o refluxo.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED amarelo de visão lateral é ideal para aplicações onde o espaço é limitado na superfície superior de um PCB, ou onde o indicador precisa de ser visto pela lateral. Usos comuns incluem:

• Indicadores de estado em eletrônicos de consumo (routers, set-top boxes, carregadores).
• Retroiluminação para interruptores de membrana ou painéis iluminados lateralmente.
• Iluminação de painéis de instrumentos e tablier em interiores automotivos.
• Indicadores de estado e falha em equipamentos industriais.
• Indicadores de nível de bateria ou carregamento em dispositivos portáteis.

7.2 Considerações de Projeto

• Acionamento por Corrente:Os LEDs são dispositivos operados por corrente. Para garantir brilho uniforme, especialmente quando vários LEDs estão conectados em paralelo, um mecanismo limitador de corrente é essencial. Isto é tipicamente alcançado usando um resistor em série ou um circuito driver de corrente constante. O valor do resistor pode ser calculado usando a fórmula: R = (Vcc - VF) / IF, onde Vcc é a tensão de alimentação, VF é a tensão direta do LED (use o valor máx ou típico para segurança), e IF é a corrente direta desejada (ex., 20mA).
• Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, manter a temperatura da junção dentro dos limites é crucial para a longevidade e saída de luz estável. Garanta área de cobre adequada no PCB ou vias térmicas se operar em altas temperaturas ambientes ou próximo da corrente máxima.
• Proteção ESD:Incorpore diodos de proteção ESD em linhas de sinal sensíveis conectadas ao LED, ou garanta que o circuito de acionamento tenha proteção inerente, particularmente se o LED for acessível ao utilizador.
• Projeto Óptico:A lente transparente produz um feixe focado. Se for necessário um padrão de iluminação difuso ou mais amplo, difusores externos ou guias de luz devem ser considerados no projeto mecânico.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com outros LEDs indicadores amarelos, os principais diferenciadores do LTST-S220KSKT são:

• Pacote de Visão Lateral:Ao contrário dos LEDs de emissão superior, este fator de forma economiza espaço vertical e permite geometrias de iluminação únicas, o que é uma vantagem mecânica distinta.
• Tecnologia AlInGaP:Oferece maior eficiência e melhor estabilidade térmica em comparação com os LEDs mais antigos baseados em Fosfeto de Gálio (GaP) amarelo, resultando numa saída mais brilhante e consistente.
• Compatibilidade Total com Processos:O seu design para embalagem em fita e bobina, colocação automática e soldagem por refluxo IR torna-o uma escolha preferida para fabricação automatizada de alto volume e custo-eficaz.
• Conformidade RoHS:Atende aos padrões ambientais modernos, que são um requisito obrigatório para muitos mercados.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P1: Que resistor preciso para uma alimentação de 5V?

R: Usando a tensão direta típica (VF) de 2.4V e uma corrente alvo (IF) de 20mA, o valor do resistor em série é R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ohms. Um resistor padrão de 130Ω ou 150Ω seria adequado. Verifique sempre o brilho real e considere usar o VF máximo para um projeto mais conservador.

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

R: Sim, mas a margem de tensão disponível é pequena. VF_mín é 2.0V, VF_típ é 2.4V. A 3.3V, o cálculo do resistor torna-se R = (3.3V - 2.4V) / 0.02A = 45 Ohms. Isto é viável, mas variações no VF e na tensão de alimentação podem causar alterações significativas na corrente. Um driver de corrente constante ou uma caracterização cuidadosa é aconselhada para aplicações críticas.

P3: Por que o ângulo de visão é tão amplo (130°)?

R: O pacote de visão lateral e o design da lente transparente são otimizados para emitir luz sobre um hemisfério amplo. Isto é benéfico para indicadores que precisam de ser visíveis de vários ângulos sem exigir uma lente difusa.

P4: Como interpreto o código de bin (ex., N) num pedido?

R: O código de bin especifica a faixa garantida de intensidade luminosa. Encomendar Bin N garante que recebe LEDs com intensidade entre 28.0 e 45.0 mcd a 20mA. Para aplicações que requerem brilho mínimo, especifique o bin apropriado ou consulte o fornecedor para disponibilidade.

10. Caso de Uso Prático

Cenário: Projetar um Indicador de Estado para um Router de Rede

Um projetista precisa de um indicador de energia/atividade visível pela frente de um router fino. O PCB está montado verticalmente, portanto, um LED de visão lateral é perfeito. Eles colocam o LTST-S220KSKT na borda do PCB, voltado para um guia de luz que canaliza a luz para uma pequena janela na fachada do router. Eles o acionam a partir da linha de 3.3V do sistema usando um resistor de 47Ω em série, resultando numa corrente de aproximadamente 19mA ((3.3V-2.4V)/47Ω). Eles selecionam LEDs Bin P para garantir que o brilho suficiente seja visível através do guia de luz. O projeto utiliza o processo automático de pick-and-place e refluxo especificado na ficha técnica, garantindo montagem confiável e rápida.

11. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Díodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz quando uma corrente elétrica passa por eles. Este fenômeno é chamado de eletroluminescência. No LTST-S220KSKT, a região ativa é feita de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP). Quando uma tensão direta é aplicada, eletrões do semicondutor tipo n e lacunas do semicondutor tipo p são injetados na região ativa. Quando um eletrão se recombina com uma lacuna, ele cai de um estado de energia mais alto para um mais baixo, libertando energia na forma de um fotão (partícula de luz). A composição específica da liga AlInGaP determina a energia da banda proibida, que por sua vez dita o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, amarelo (~589-591 nm). O pacote de visão lateral incorpora uma cavidade refletora e uma lente de epóxi moldada para direcionar a luz gerada lateralmente para fora do pacote.

12. Tendências de Desenvolvimento

A tendência em LEDs indicadores SMD como este continua em direção a várias áreas-chave:

• Maior Eficiência:Melhorias contínuas na ciência dos materiais visam produzir mais lúmens por watt (eficácia), reduzindo o consumo de energia para o mesmo brilho.
• Miniaturização:Os tamanhos dos pacotes continuam a diminuir (ex., de 0603 para 0402 em tamanhos métricos) mantendo ou melhorando o desempenho óptico, permitindo projetos de PCB mais densos.
• Maior Confiabilidade e Estabilidade:Melhorias em materiais de embalagem e tecnologias de fixação do chip aumentam a vida útil e a estabilidade da cor ao longo do tempo e da temperatura.
• Gama de Cores Mais Ampla e Consistência:Tolerâncias de binning mais apertadas para comprimento de onda e intensidade estão a tornar-se padrão, fornecendo aos projetistas um desempenho mais previsível.
• Integração:Há uma tendência crescente para integrar múltiplos LEDs (ex., RGB), circuitos integrados de controlo e até componentes passivos num único pacote modular mais inteligente.

Componentes como o LTST-S220KSKT representam uma solução madura e altamente otimizada dentro deste cenário em evolução, equilibrando desempenho, custo e capacidade de fabricação.