Ficha Técnica do LED SMD LTST-C190KEKT - Vermelho AlInGaP - Ângulo de Visão de 130° - 1.7-2.5V - 30mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-C190KEKT é uma lâmpada LED de montagem em superfície (SMD) projetada para montagem automatizada em placas de circuito impresso (PCB). Pertence a uma família de LEDs miniatura destinados a aplicações com espaço restrito em uma ampla gama de equipamentos eletrônicos.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

Este LED oferece várias vantagens-chave que o tornam adequado para a fabricação moderna de eletrônicos. Suas características principais incluem conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), utilização de um chip semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) de ultra-brilho para emissão eficiente de luz vermelha, e embalagem em fita de 8mm enrolada em carretéis de 7 polegadas de diâmetro, compatível com equipamentos padrão de pick-and-place automatizados. O dispositivo também foi projetado para ser compatível com processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR), que é o padrão da indústria para montagem SMD em grande volume.

As aplicações-alvo são diversas, refletindo a versatilidade do componente. Os mercados-chave incluem equipamentos de telecomunicações (ex.: telefones sem fio e celulares), dispositivos de automação de escritório (ex.: notebooks, sistemas de rede), eletrodomésticos e aplicações de sinalização ou exibição interna. Os usos funcionais específicos dentro desses dispositivos abrangem retroiluminação de teclado, indicação de status, micro-displays e iluminação de sinais ou símbolos.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

O desempenho do LTST-C190KEKT é definido por um conjunto de especificações máximas absolutas e características elétricas/ópticas padrão, todas especificadas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Elas não devem ser excedidas em nenhuma condição de operação.

• Dissipação de Potência (Pd):75 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o encapsulamento do LED pode dissipar na forma de calor.
• Corrente Direta de Pico (I_F(PEAK)):80 mA. Esta é a corrente direta instantânea máxima, permitida apenas em condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0,1ms.
• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima para operação confiável de longo prazo.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. A aplicação de uma tensão reversa superior a este valor pode causar ruptura da junção.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-55°C a +85°C.
• Condição de Soldagem por Infravermelho:Suporta temperatura de pico de 260°C por 10 segundos, o que é típico para perfis de refluxo de solda sem chumbo (Pb-free).

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos sob condições padrão de teste.

• Intensidade Luminosa (I_V):28,0 a 112,0 mcd (milicandela) a uma corrente direta (I_F) de 20mA. A intensidade é medida usando uma combinação de sensor e filtro que aproxima a curva de resposta fotópica (CIE) do olho humano.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor medido no eixo central (0°). Um ângulo de visão amplo como este é adequado para aplicações que requerem iluminação difusa e ampla, em vez de um feixe focalizado.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):632,0 nm (nanômetros). Este é o comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é mais alta.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):617,0 a 631,0 nm a I_F=20mA. Este é derivado do diagrama de cromaticidade CIE e representa o comprimento de onda único que melhor descreve a cor percebida da luz. A faixa indica a variação potencial entre unidades individuais.
• Largura de Meia Altura Espectral (Δλ):20 nm. Isto indica a largura de banda espectral, medida como a largura total à meia altura (FWHM) do pico de emissão.
• Tensão Direta (V_F):1,7 a 2,5 V a I_F=20mA. Esta é a queda de tensão através do LED durante a operação. A faixa considera as variações normais de fabricação do material semicondutor.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA (microamperes) máximo a uma tensão reversa (V_R) de 5V.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência no brilho dos produtos finais, os LEDs são frequentemente classificados em bins de desempenho após a fabricação.

3.1 Código de Bin de Intensidade Luminosa

Para o LTST-C190KEKT na cor vermelha, a intensidade luminosa é categorizada em bins conforme segue, medida a 20mA:

• Código de Bin N:Mínimo 28,0 mcd, Máximo 45,0 mcd.
• Código de Bin P:Mínimo 45,0 mcd, Máximo 71,0 mcd.
• Código de Bin Q:Mínimo 71,0 mcd, Máximo 112,0 mcd.

Uma tolerância de +/-15% é aplicada aos limites de cada bin. Esta classificação permite que os projetistas selecionem LEDs com um brilho mínimo garantido para sua aplicação, o que é crítico para alcançar uma aparência uniforme em matrizes com múltiplos LEDs.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica (ex.: na página 5/11), suas implicações típicas são analisadas aqui.

4.1 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)

A característica I-V de um LED é não linear. Para o material AlInGaP usado aqui, a tensão direta típica varia de 1,7V a 2,5V a 20mA. A curva mostra que um pequeno aumento na tensão além do limiar de condução leva a um rápido aumento na corrente. Portanto, os LEDs devem ser acionados por uma fonte limitada de corrente, não por uma fonte de tensão constante, para evitar fuga térmica e destruição.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A saída de luz (intensidade luminosa) é aproximadamente proporcional à corrente direta em uma faixa operacional significativa. No entanto, a eficiência pode cair em correntes muito altas devido ao aumento da geração de calor dentro do chip. Operar na ou abaixo da condição de teste recomendada de 20mA garante desempenho e longevidade ideais.

4.3 Distribuição Espectral

O espectro de emissão está centrado em torno de 632 nm (pico) com uma largura de meia altura de aproximadamente 20 nm. Isto define uma cor vermelha relativamente pura. O comprimento de onda dominante (617-631 nm) determina a tonalidade percebida. Variações dentro desta faixa são normais e são gerenciadas através do processo de fabricação.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento e Identificação de Polaridade

O LED é encapsulado em um pacote SMD padrão. A cor da lente é transparente, enquanto a fonte de luz emite luz vermelha a partir do chip AlInGaP. Todas as dimensões são fornecidas em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,1 mm, salvo indicação em contrário. O encapsulamento inclui características para orientação correta (polaridade) durante a colocação, tipicamente indicada por uma marcação no corpo ou por um formato assimétrico. A polaridade correta é essencial para o funcionamento do dispositivo.

5.2 Layout Recomendado para os Terminais de Montagem no PCB

Um padrão de terminais (footprint) recomendado para o PCB é fornecido para garantir a formação adequada da junta de solda, estabilidade mecânica e gerenciamento térmico durante e após o processo de refluxo. Aderir a este projeto é crítico para alcançar conexões de solda confiáveis e gerenciar a dissipação de calor da junção do LED através das trilhas do PCB.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem por Refluxo

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

• Pré-aquecimento:150°C a 200°C.
• Tempo de Pré-aquecimento:Máximo 120 segundos.
• Temperatura de Pico:Máximo 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus (no pico):Máximo 10 segundos. O dispositivo pode suportar este perfil no máximo duas vezes.

É enfatizado que o perfil ideal depende do projeto específico do PCB, componentes, pasta de solda e forno. Recomenda-se a caracterização para a aplicação específica.

6.2 Soldagem Manual (Ferro de Solda)

Se a soldagem manual for necessária, deve-se tomar extremo cuidado:

• Temperatura do Ferro:Máximo 300°C.
• Tempo de Soldagem:Máximo 3 segundos por terminal.
• Frequência:Isto deve ser realizado apenas uma vez para evitar estresse térmico.

6.3 Condições de Armazenamento

O armazenamento adequado é vital para manter a soldabilidade e a integridade do dispositivo.

• Embalagem Selada (Saco de Barreira de Umidade):Armazenar a ≤30°C e ≤90% de Umidade Relativa (UR). A vida útil na prateleira é de um ano quando armazenado na embalagem original à prova de umidade com dessecante.
• Embalagem Aberta:O ambiente não deve exceder 30°C ou 60% UR. Componentes removidos de sua embalagem original devem ser submetidos ao refluxo IR dentro de uma semana (correspondente ao Nível de Sensibilidade à Umidade 3, MSL 3). Para armazenamento mais longo fora da embalagem original, use um recipiente selado com dessecante ou um dessecador de nitrogênio. Componentes armazenados abertos por mais de uma semana requerem secagem a aproximadamente 60°C por pelo menos 20 horas antes da soldagem para remover a umidade absorvida e prevenir o efeito \"pipoca\" durante o refluxo.

6.4 Limpeza

Se a limpeza após a soldagem for necessária, apenas solventes especificados devem ser usados. Imersão do LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto é aceitável. Produtos químicos não especificados podem danificar o encapsulamento plástico ou a lente.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Projeto do Circuito de Acionamento

Um LED é um dispositivo operado por corrente. Para garantir brilho consistente, especialmente quando múltiplos LEDs são usados em paralelo, cada LED deve ter seu próprio resistor limitador de corrente conectado em série. O valor do resistor (R) é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F, onde V_Fé a tensão direta do LED na corrente desejada I_F. O uso de um resistor comum para múltiplos LEDs em paralelo não é recomendado devido às variações no V_Findividual, o que pode levar a diferenças significativas na corrente e, portanto, no brilho.

7.2 Gerenciamento Térmico

Embora a dissipação de potência seja relativamente baixa (75mW máx.), um projeto térmico adequado estende a vida útil do LED e mantém a saída de luz estável. Garantir que o layout recomendado dos terminais no PCB seja usado ajuda a conduzir o calor para longe da junção do LED. Operar o LED em correntes inferiores à classificação máxima de 30mA CC reduzirá a temperatura da junção e melhorará a confiabilidade de longo prazo.

7.3 Precauções contra Descarga Eletrostática (ESD)

LEDs são sensíveis a descargas eletrostáticas e surtos de tensão. Precauções de manuseio são necessárias para evitar danos latentes ou catastróficos. Recomenda-se usar uma pulseira aterrada ou luvas antiestáticas ao manusear os dispositivos. Todo o equipamento, incluindo estações de trabalho e ferros de solda, deve estar devidamente aterrado.

8. Embalagem e Informações de Pedido

8.1 Especificações da Fita e Carretel

O LTST-C190KEKT é fornecido padrão em fita transportadora relevada de 8mm de largura enrolada em carretéis de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Esta embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481 para manuseio automatizado.

• Quantidade por Carretel:4000 unidades.
• Quantidade Mínima de Pedido (MOQ) para Restantes:500 unidades.
• Cobertura dos Bolsos:Bolsos de componentes vazios na fita são selados com uma fita de cobertura superior.
• Componentes Ausentes:O número máximo permitido de lâmpadas ausentes consecutivas em um carretel é dois.

Desenhos dimensionais detalhados para o bolso da fita e o carretel são fornecidos na ficha técnica para configuração da máquina e verificação de compatibilidade.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O LTST-C190KEKT utiliza um material semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio). Comparado com tecnologias mais antigas, como LEDs vermelhos padrão de GaAsP (Fosfeto de Arsênio e Gálio), o AlInGaP oferece eficiência luminosa significativamente maior, resultando em uma saída mais brilhante para a mesma corrente de acionamento. Também normalmente fornece melhor estabilidade térmica tanto da saída de luz quanto do comprimento de onda. O amplo ângulo de visão de 130 graus é uma escolha de projeto que o diferencia de LEDs com feixes mais estreitos, tornando-o ideal para iluminação de área e indicadores de status que precisam ser visíveis de uma ampla gama de ângulos.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

10.1 Qual é a diferença entre Comprimento de Onda de Pico e Comprimento de Onda Dominante?

Comprimento de Onda de Pico (λ_P):O comprimento de onda específico onde o LED emite a maior potência óptica. É uma medição física do espectro.
Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Um valor calculado a partir do gráfico de cores CIE que corresponde à cor percebida da luz pelo olho humano. Para uma fonte monocromática como um LED vermelho, eles geralmente são próximos, mas λ_dé o parâmetro usado para especificação de cor e binning.

10.2 Por que um resistor limitador de corrente é necessário mesmo se eu alimentar o LED na sua tensão direta típica?

A tensão direta (V_F) tem uma faixa de tolerância (1,7V a 2,5V). Se você aplicar uma tensão constante de 2,0V, um LED com um V_Fbaixo de 1,7V pode drenar corrente excessiva, enquanto um com um V_Falto de 2,5V pode não acender. Mais criticamente, V_Fdiminui com o aumento da temperatura. Uma fonte de tensão constante pode levar à fuga térmica: conforme o LED aquece, V_Fcai, a corrente aumenta, causando mais calor, diminuindo ainda mais V_F, até a falha. Um resistor em série (ou, melhor, um driver de corrente constante) fornece realimentação negativa, estabilizando o ponto de operação.

10.3 Posso acionar este LED com um sinal lógico de 3,3V ou 5V diretamente?

Não. Conectá-lo diretamente a um pino de saída digital de 3,3V ou 5V aplicaria essa tensão através do LED. Com um V_Ftípico de ~2,0V, a tensão excedente causaria uma corrente muito alta, limitada apenas pela pequena resistência interna do chip e do pino de saída, provavelmente destruindo o LED instantaneamente. Você deve sempre usar um resistor limitador de corrente em série ao acionar um LED a partir de uma fonte de tensão.

11. Exemplo de Aplicação Prática

Cenário: Projetando um painel de indicador de status com múltiplos LEDs para um roteador de rede.
O painel requer 5 LEDs de status vermelhos para indicar energia, conexão com a internet, atividade Wi-Fi, etc. O sistema usa uma linha de alimentação de 3,3V.
Passos do Projeto:
1. Escolher a Corrente de Operação:Selecione I_F= 20mA, que é a condição de teste padrão e fornece bom brilho dentro da área de operação segura.
2. Calcular o Valor do Resistor:Use o V_Fmáximo da ficha técnica (2,5V) para um projeto conservador, garantindo que todos os LEDs acendam mesmo com peças de alto V_F. R = (3,3V - 2,5V) / 0,020A = 40 Ohms. O valor padrão mais próximo é 39 Ohms ou 43 Ohms.
3. Verificar a Potência no Resistor: P_R= I_F²* R = (0,02)²* 39 = 0,0156W. Um resistor padrão de 1/10W (0,1W) é mais do que suficiente.
4. Layout do Circuito:Implemente cinco circuitos idênticos, cada um com um LED e um resistor de 39 ohms em série, todos conectados entre a linha de 3,3V e pinos GPIO individuais do microcontrolador configurados como saídas. Colocar um pino em nível BAIXO (0V) completará o circuito e acenderá o LED.
5. Projeto do PCB:Use o padrão de terminais recomendado da ficha técnica. Garanta largura de trilha adequada para a corrente de 20mA.

12. Introdução ao Princípio de Operação

Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através de um processo chamado eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n do material semicondutor (neste caso, AlInGaP), elétrons da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região da junção. Quando um elétron se recombina com uma lacuna, ele cai de um estado de energia mais alto na banda de condução para um estado de energia mais baixo na banda de valência. A diferença de energia é liberada na forma de um fóton (partícula de luz). O comprimento de onda (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor, que é uma propriedade fundamental do composto AlInGaP usado aqui, resultando na emissão de luz vermelha.

13. Tendências Tecnológicas

A indústria optoeletrônica continua a evoluir com várias tendências-chave impactando LEDs SMD como o LTST-C190KEKT. Há uma busca constante por maior eficácia luminosa (mais saída de luz por watt elétrico de entrada), o que melhora a eficiência energética. A miniaturização permanece crítica, impulsionando tamanhos de encapsulamento menores enquanto mantém ou melhora o desempenho óptico. Confiabilidade aprimorada e maior vida operacional sob várias condições ambientais também são grandes objetivos de desenvolvimento. Além disso, tolerâncias de binning mais apertadas para cor e brilho estão se tornando padrão para atender às demandas de aplicações de exibição e iluminação de alta qualidade, onde a consistência de cor é primordial.