Ficha Técnica do LED SMD LTST-C170KEKT - AlInGaP Vermelho - Ângulo de Visão 130° - 1,6-2,4V - 25mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-C170KEKT é uma lâmpada LED de montagem em superfície (SMD) projetada para montagem automatizada em placas de circuito impresso (PCB). Pertence a uma família de componentes desenvolvida para aplicações com espaço limitado que exigem indicação confiável e de alto brilho. O dispositivo utiliza um material semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) para produzir uma saída de luz vermelha de alta eficiência.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

Este LED oferece várias vantagens-chave para a fabricação eletrônica moderna. Sua saída ultrabrilhante garante boa visibilidade mesmo em ambientes bem iluminados. O encapsulamento está em conformidade com os padrões EIA, garantindo compatibilidade com uma ampla gama de equipamentos automatizados de pick-and-place e montagem. Além disso, foi projetado para suportar os processos padrão de soldagem por refluxo infravermelho (IR), tornando-o adequado para linhas de produção de alto volume. Os principais mercados-alvo incluem equipamentos de telecomunicações (como telefones celulares e sem fio), dispositivos de automação de escritório (computadores portáteis, sistemas de rede), eletrodomésticos e várias aplicações de sinalização interna ou indicação de status. Sua adequação para retroiluminação de teclados e microdisplays destaca sua versatilidade.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

O desempenho do LTST-C170KEKT é definido por um conjunto de parâmetros elétricos, ópticos e térmicos medidos em condições padrão (Ta=25°C).

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

A intensidade luminosa (Iv) é um parâmetro crítico, especificando a quantidade de luz visível que o LED emite. Para este dispositivo, a intensidade pode variar de um mínimo de 11,2 milicandelas (mcd) a um máximo de 180,0 mcd quando alimentado por uma corrente direta (IF) de 20mA. Esta ampla faixa é gerenciada através de um sistema de binning. O ângulo de visão, definido como 2θ1/2, é de 130 graus. Isso indica um padrão de feixe muito amplo, tornando o LED ideal para aplicações que requerem iluminação de área ampla em vez de um ponto focalizado. O comprimento de onda dominante (λd) varia de 617 nm a 631 nm, o que se enquadra na porção vermelha do espectro visível. O comprimento de onda de pico de emissão (λp) é tipicamente 632 nm.

2.2 Características Elétricas

A tensão direta (VF) é a queda de tensão no LED durante a operação. Para o LTST-C170KEKT, a VF varia tipicamente de 1,6V a 2,4V em IF=20mA. Esta tensão relativamente baixa é benéfica para o projeto de circuitos de baixa potência. A corrente reversa (IR) é especificada como um máximo de 10 μA quando uma tensão reversa (VR) de 5V é aplicada, indicando as características de fuga do dispositivo sob polarização reversa.

2.3 Especificações Máximas Absolutas e Considerações Térmicas

Estas especificações definem os limites além dos quais danos permanentes podem ocorrer. A corrente direta contínua máxima absoluta é de 25 mA. Uma corrente direta de pico mais alta de 60 mA é permitida em condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms). A dissipação de potência máxima é de 62,5 mW. O dispositivo pode operar dentro de uma faixa de temperatura ambiente de -30°C a +85°C e pode ser armazenado de -40°C a +85°C. A tensão reversa máxima permitida é de 5V. Exceder qualquer um desses limites pode degradar o desempenho ou causar falha.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins de desempenho. O LTST-C170KEKT emprega um sistema de binning baseado principalmente na intensidade luminosa.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

A intensidade é categorizada em vários bins, cada um denotado por um código de letra (L, M, N, P, Q, R). Cada bin cobre uma faixa específica de intensidade luminosa medida em mcd a 20mA. Por exemplo, o bin 'L' cobre de 11,2 a 18,0 mcd, enquanto o bin 'R' cobre de 112,0 a 180,0 mcd. Uma tolerância de +/-15% é aplicada a cada bin. Este sistema permite que os projetistas selecionem LEDs com o nível de brilho necessário para sua aplicação específica, garantindo consistência visual quando vários LEDs são usados juntos.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora dados gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica, as curvas de desempenho típicas para tais dispositivos fornecem insights valiosos sobre o comportamento em condições variáveis.

4.1 Característica Corrente vs. Tensão (I-V)

A curva I-V ilustra a relação entre a corrente direta e a tensão direta. Para LEDs AlInGaP, esta curva exibe uma tensão de limiar seguida por uma região onde a corrente aumenta rapidamente com um pequeno aumento na tensão. Operar o LED dentro da faixa de corrente especificada (ex.: 20mA) garante que ele opere na parte estável e eficiente desta curva.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Esta curva mostra como a saída de luz aumenta com a corrente de acionamento. Geralmente é linear em uma faixa, mas satura em correntes mais altas. Acionar o LED nos 20mA recomendados garante eficiência e longevidade ideais, evitando o estresse térmico associado à operação na corrente máxima absoluta.

4.3 Distribuição Espectral

A curva de saída espectral mostra a intensidade da luz emitida em cada comprimento de onda. Para um LED vermelho AlInGaP, esta curva é tipicamente estreita, centrada em torno do comprimento de onda dominante (617-631 nm), com uma meia-largura espectral (Δλ) de aproximadamente 20 nm. Isso define a pureza da cor da luz emitida.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento e Identificação de Polaridade

O LED é acondicionado em um encapsulamento SMD padrão. As dimensões críticas incluem comprimento, largura e altura, juntamente com a posição e o tamanho dos terminais de solda. O cátodo é tipicamente identificado por um marcador visual no encapsulamento, como um entalhe, um ponto ou uma marcação verde. A orientação correta da polaridade durante a montagem é essencial para o funcionamento adequado.

5.2 Layout Recomendado para os Terminais de Solda no PCB

Um padrão de terminais (footprint) sugerido para o PCB é fornecido para garantir soldagem confiável e estabilidade mecânica. Este padrão define o tamanho, a forma e o espaçamento das áreas de cobre onde o LED é posicionado antes da soldagem por refluxo. Seguir esta recomendação ajuda a evitar o tombamento (levantamento de uma extremidade) e garante bons filetes de solda.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem por Refluxo IR

O dispositivo é compatível com processos de soldagem sem chumbo (Pb-free). A temperatura de pico de refluxo recomendada é de 260°C, e o tempo acima desta temperatura não deve exceder 10 segundos. Um estágio de pré-aquecimento (150-200°C) também é especificado. Estes parâmetros são baseados nos padrões JEDEC para evitar danos térmicos ao encapsulamento plástico e ao chip interno do LED.

6.2 Condições de Armazenamento e Manuseio

Os LEDs são sensíveis à umidade e à descarga eletrostática (ESD). Quando armazenados em sua embalagem selada à prova de umidade original com dessecante, eles têm uma vida útil. Uma vez que a embalagem é aberta, os dispositivos têm uma vida útil específica em bancada (ex.: 672 horas para MSL 2a) antes que devam ser submetidos a refluxo ou reaquecidos para remover a umidade absorvida, que pode causar \"estouro\" (popcorning) durante a soldagem. Precauções adequadas contra ESD, como o uso de pulseiras e estações de trabalho aterradas, são obrigatórias para evitar danos por eletricidade estática.

6.3 Limpeza

Se a limpeza após a soldagem for necessária, apenas solventes especificados devem ser usados. Recomenda-se imergir o LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. Produtos químicos agressivos ou não especificados podem danificar a lente de epóxi ou o encapsulamento.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Para montagem automatizada, os LEDs são fornecidos em fita transportadora com relevo enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro. Cada bobina contém tipicamente 3000 peças. As dimensões da fita, o espaçamento dos compartimentos e o tamanho do núcleo da bobina estão em conformidade com padrões do setor, como ANSI/EIA 481, garantindo compatibilidade com equipamentos alimentadores padrão.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

LEDs são dispositivos acionados por corrente. Para brilho consistente, especialmente quando vários LEDs são usados em paralelo, recomenda-se acionar cada LED com seu próprio resistor limitador de corrente ou usar um circuito driver de corrente constante. Conectar LEDs diretamente em paralelo a uma única fonte de tensão com um resistor é desencorajado devido às variações na tensão direta (VF) entre dispositivos individuais, o que pode levar a uma incompatibilidade significativa de brilho.

8.2 Considerações e Cuidados de Projeto

Este produto é projetado para equipamentos eletrônicos de uso geral. Para aplicações que exigem confiabilidade excepcional ou onde a falha pode representar risco à segurança (ex.: aviação, suporte à vida médico), qualificação e consulta adicionais são necessárias. Os projetistas devem garantir que o ponto de operação (corrente, tensão, dissipação de potência) permaneça dentro das especificações máximas, considerando a temperatura ambiente máxima da aplicação. Um layout de PCB adequado para dissipação de calor pode ser necessário para aplicações de alta corrente ou alta densidade.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas, como LEDs vermelhos de Fosfeto de Arsênio e Gálio (GaAsP), a tecnologia AlInGaP oferece eficiência luminosa significativamente maior, resultando em saída mais brilhante na mesma corrente de acionamento. O amplo ângulo de visão de 130 graus é um diferencial chave em relação aos LEDs projetados para aplicações de feixe estreito, tornando-o superior para iluminação de área e indicadores de status que precisam ser vistos de vários ângulos. Sua compatibilidade com processos automatizados de refluxo IR o diferencia de componentes que requerem soldagem manual ou por onda.

10. Perguntas Frequentes Baseadas em Parâmetros Técnicos

10.1 Por que há uma faixa tão ampla na intensidade luminosa (11,2 a 180 mcd)?

Esta faixa representa a dispersão total em todas as unidades de produção. Através do sistema de binning (L a R), os fabricantes classificam os LEDs em grupos muito mais restritos. Os projetistas especificam o código de bin necessário ao fazer o pedido para garantir que recebam LEDs com brilho consistente para sua aplicação.

10.2 Posso acionar este LED a 30mA para obter mais brilho?

Não. A corrente direta contínua máxima absoluta é especificada como 25 mA. Operar a 30mA excede esta especificação, o que pode levar à degradação acelerada, redução da vida útil e potencial falha catastrófica devido ao superaquecimento. Para maior brilho, selecione um LED de um bin de intensidade mais alta ou um produto classificado para uma corrente de acionamento maior.

10.3 Qual é a diferença entre comprimento de onda dominante e comprimento de onda de pico?

O comprimento de onda de pico (λp) é o comprimento de onda único no qual o espectro de emissão tem sua intensidade máxima. O comprimento de onda dominante (λd) é um valor calculado derivado das coordenadas de cor no diagrama de cromaticidade CIE; ele representa a cor percebida da luz como um único comprimento de onda. Para uma fonte monocromática como um LED vermelho, eles geralmente são próximos, mas o λd é mais relevante para a especificação da cor.

11. Estudo de Caso de Aplicação Prática

Cenário: Retroiluminação para um Teclado de Membrana.Um projetista está criando um painel de interface do usuário com 20 botões que precisam de retroiluminação vermelha para uso em condições de pouca luz. O painel tem espaço limitado, exigindo um componente de baixo perfil. O LTST-C170KEKT é selecionado por seu formato SMD, amplo ângulo de visão (garantindo iluminação uniforme sob cada botão) e brilho adequado. O projetista escolhe LEDs do bin 'M' (18,0-28,0 mcd) para obter brilho uniforme e de nível médio em todas as teclas. Um circuito integrado driver de corrente constante é usado para fornecer 20mA a cada LED individualmente, garantindo correspondência perfeita de brilho independentemente de pequenas variações de VF. O layout do PCB segue o projeto de terminais recomendado, e a montagem é feita usando um perfil de refluxo sem chumbo padrão com pico de 250°C.

12. Introdução ao Princípio de Operação

Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através da eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, elétrons da região tipo n e lacunas da região tipo p são injetados na região da junção. Quando esses portadores de carga se recombinam, a energia é liberada na forma de fótons (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela banda proibida (bandgap) do material semicondutor utilizado. Para o LTST-C170KEKT, o sistema de material AlInGaP tem uma banda proibida que corresponde à luz vermelha.

13. Tendências e Desenvolvimentos Tecnológicos

A tendência geral na tecnologia LED é em direção a maior eficiência (mais lúmens por watt), melhor reprodução de cores e maior confiabilidade. Para LEDs indicadores, a miniaturização continua enquanto mantém ou aumenta a saída de luz. Há também um foco em expandir a gama de cores disponíveis e melhorar a consistência de cor e brilho através de técnicas avançadas de fabricação e binning. A busca pela conformidade com a RoHS e compatibilidade com processos de soldagem sem chumbo e de alta temperatura é agora um requisito padrão em todo o setor. Pesquisas com novos materiais e nanoestruturas prometem ganhos de eficiência ainda maiores e novas funcionalidades no futuro.