Ficha Técnica do LED SMD LTST-C170KDKT - Vermelho AllnGaP - Ângulo de Visão 130° - 2,8-28mcd @10mA - 1,6-2,4V - 50mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para o LTST-C170KDKT, uma lâmpada LED de dispositivo de montagem em superfície (SMD). Este componente pertence a uma família de LEDs projetada para montagem automatizada em placas de circuito impresso (PCB), oferecendo um fator de forma compacto ideal para aplicações com restrições de espaço. O LED utiliza um chip semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AllnGaP) Ultra Brilhante para produzir luz vermelha, encapsulado em uma lente de resina transparente. Seu projeto prioriza a compatibilidade com os processos modernos de fabricação em alta escala.

1.1 Características

• Conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).
• Alto brilho possibilitado pela tecnologia de chip AllnGaP.
• Embalado em fita de 8mm enrolada em carretéis de 7 polegadas de diâmetro para equipamentos automáticos de pick-and-place.
• Pegada de encapsulamento padrão EIA (Aliança das Indústrias Eletrônicas).
• Entrada compatível com níveis lógicos padrão de circuitos integrados (CI).
• Projetado para uso com sistemas automáticos de colocação de componentes.
• Resiste aos processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR), essencial para montagem sem chumbo (Pb-free).

1.2 Aplicações Alvo

O LTST-C170KDKT é adequado para uma ampla gama de dispositivos eletrônicos onde é necessária indicação de estado ou retroiluminação compacta e confiável. As principais áreas de aplicação incluem:

• Equipamentos de Telecomunicações:Indicadores de estado em telefones sem fio, telefones celulares e hardware de sistemas de rede.
• Dispositivos de Computação:Retroiluminação para teclados em notebooks e outros eletrônicos portáteis.
• Eletrônicos de Consumo e Industriais:Luzes indicadoras em eletrodomésticos, equipamentos de automação de escritório e sistemas de controle industrial.
• Exibição e Sinalização:Micro-displays e iluminação de baixo nível para luminárias de sinalização ou símbolos internos.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva Detalhada

O desempenho do LED é definido por um conjunto de valores máximos absolutos e características operacionais padrão. Compreender estes parâmetros é crítico para um projeto de circuito confiável e para garantir o desempenho de longo prazo do dispositivo.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores representam os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao LED. A operação sob estas condições não é garantida. Todas as especificações são dadas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Dissipação de Potência (Pd):50 mW. A potência total máxima que o dispositivo pode dissipar na forma de calor.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):40 mA. Esta é a corrente direta instantânea máxima permitida, tipicamente especificada sob condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms) para evitar superaquecimento.
• Corrente Direta Contínua (I_F):20 mA. A corrente CC máxima que pode ser aplicada continuamente.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. Aplicar uma tensão reversa superior a este valor pode causar ruptura da junção.
• Faixa de Temperatura de Operação:-30°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente na qual o dispositivo é projetado para funcionar.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +85°C.
• Condição de Soldagem por Infravermelho:Resiste a uma temperatura de pico de 260°C por no máximo 10 segundos durante a soldagem por refluxo.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros definem o desempenho típico do LED sob condições padrão de teste (Ta=25°C, I_F=10mA, salvo indicação em contrário).

• Intensidade Luminosa (I_V):2,8 - 28,0 mcd (milicandela). Esta é a luminosidade percebida da luz emitida, medida por um sensor filtrado para corresponder à resposta fotópica do olho humano (curva CIE). A ampla faixa indica que um sistema de binning é utilizado (ver Seção 3).
• 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 (0°). Um ângulo de 130° indica um padrão de emissão difuso e amplo, adequado para iluminação de área ampla.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):650 nm (típico). O comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):630 - 645 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor (vermelha) do LED, derivado das coordenadas de cromaticidade CIE.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):20 nm (típico). A largura de banda do espectro emitido, medida na metade da intensidade máxima (Largura Total à Meia Altura - FWHM).
• Tensão Direta (V_F):1,6 - 2,4 V. A queda de tensão no LED quando alimentado com 10mA. Esta faixa considera a variação normal de fabricação na junção semicondutora.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA (máx.). A pequena corrente de fuga que flui quando a tensão reversa máxima (5V) é aplicada.

2.3 Considerações Térmicas

Embora não detalhado explicitamente em um parâmetro separado de resistência térmica, a dissipação de potência (50mW) e a faixa de temperatura de operação (-30°C a +85°C) são as principais restrições térmicas. Exceder a temperatura máxima de junção, que é indiretamente limitada por estas especificações, reduzirá a saída luminosa e a vida útil. Um layout de PCB adequado para dissipação de calor é recomendado para aplicações operando próximo da corrente máxima.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência no brilho dos produtos finais, os LEDs são classificados (binning) com base na sua intensidade luminosa medida. O LTST-C170KDKT utiliza o seguinte sistema de códigos de bin para sua saída vermelha.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa (I_V)

A intensidade luminosa é medida a uma corrente direta de 10mA. Os bins são definidos da seguinte forma, com uma tolerância de ±15% dentro de cada bin.

• Bin H:2,8 mcd (Mín) a 4,5 mcd (Máx)
• Bin J:4,5 mcd a 7,1 mcd
• Bin K:7,1 mcd a 11,2 mcd
• Bin L:11,2 mcd a 18,0 mcd
• Bin M:18,0 mcd a 28,0 mcd

Este sistema permite que os projetistas selecionem o grau de brilho apropriado para sua aplicação, equilibrando custo e desempenho. Por exemplo, um indicador de alto brilho pode exigir o Bin M, enquanto uma luz de estado menos crítica pode usar o Bin H ou J.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica (ex.: Figura 1 para saída espectral, Figura 5 para padrão de ângulo de visão), suas implicações gerais são descritas abaixo com base no comportamento padrão de LEDs e nos parâmetros fornecidos.

4.1 Característica Corrente vs. Tensão (I-V)

A faixa de tensão direta (V_F) de 1,6V a 2,4V a 10mA é típica para um LED vermelho AllnGaP. A curva I-V é exponencial, como um diodo padrão. Abaixo da tensão de limiar (cerca de 1,4-1,5V para este material), muito pouca corrente flui. Acima deste limiar, a corrente aumenta rapidamente com um pequeno aumento na tensão. É por isso que os LEDs devem ser alimentados com um mecanismo limitador de corrente (resistor ou fonte de corrente constante) e não diretamente com uma fonte de tensão.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A saída de luz (intensidade luminosa) é aproximadamente proporcional à corrente direta em uma faixa significativa. Alimentar o LED na sua corrente contínua máxima (20mA) normalmente produziria aproximadamente o dobro da intensidade luminosa medida na condição padrão de teste de 10mA, embora a eficiência possa diminuir ligeiramente em correntes mais altas devido ao aquecimento.

4.3 Dependência da Temperatura

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

1. Tensão Direta (V_F):Diminui. Isto tem um coeficiente de temperatura negativo.
2. Intensidade Luminosa (I_V):Diminui. Temperaturas mais altas reduzem a eficiência quântica interna do semicondutor, levando a uma menor saída de luz para a mesma corrente de acionamento.
3. Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Pode deslocar-se ligeiramente, tipicamente para comprimentos de onda mais longos (desvio para o vermelho) com o aumento da temperatura.

Estes efeitos ressaltam a importância do gerenciamento térmico em aplicações de alta confiabilidade ou alto brilho.

4.4 Distribuição Espectral

A saída espectral é caracterizada por um comprimento de onda de pico de 650nm e um comprimento de onda dominante entre 630-645nm. A meia largura espectral de 20nm indica uma cor vermelha relativamente pura e saturada em comparação com fontes de luz de espectro mais amplo, como lâmpadas incandescentes. A largura de banda estreita é uma característica dos emissores semicondutores de banda direta, como o AllnGaP.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED está em conformidade com um contorno padrão de encapsulamento SMD EIA. Todas as dimensões críticas para o projeto da pegada na PCB e colocação do componente são fornecidas nos desenhos da ficha técnica, com uma tolerância padrão de ±0,1mm, salvo indicação em contrário. O encapsulamento apresenta uma lente transparente, que não difunde a luz, resultando no padrão de ângulo de visão amplo inerente de 130° do chip.

5.2 Layout Recomendado das Trilhas na PCB

Um padrão de trilha sugerido (geometria da ilha de solda) para a PCB é fornecido para garantir a formação adequada da junta de solda durante o refluxo. Seguir esta recomendação promove boa molhagem da solda, resistência mecânica e alinhamento correto do componente. O projeto da trilha considera o filete de solda necessário e evita o tombamento (o componente ficar em pé em uma extremidade durante o refluxo).

5.3 Identificação de Polaridade

A ficha técnica inclui marcações ou diagramas indicando os terminais do ânodo e do cátodo. A polaridade correta é essencial para a operação. Aplicar polarização reversa além da especificação de 5V pode causar falha imediata.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem por Refluxo IR

O LED é qualificado para processos de soldagem sem chumbo (Pb-free). Os parâmetros principais são:

• Temperatura de Pré-aquecimento:150°C a 200°C.
• Tempo de Pré-aquecimento:Máximo de 120 segundos para aquecer gradualmente a montagem e ativar o fluxo da pasta de solda.
• Temperatura de Pico de Refluxo:Máximo de 260°C. O componente pode suportar esta temperatura por um tempo limitado.
• Tempo Acima do Líquidus (na temperatura de pico):Máximo de 10 segundos. O dispositivo não deve ser submetido à temperatura de pico por mais tempo do que esta duração. Um máximo de dois ciclos de refluxo é permitido.

Estes parâmetros estão alinhados com os perfis industriais comuns da JEDEC. O perfil de temperatura real deve ser caracterizado para a montagem específica da PCB, considerando a espessura da placa, número de camadas e outros componentes.

6.2 Soldagem Manual (Se Necessário)

Se for necessário reparo manual:

• Temperatura do Ferro de Solda:Máximo de 300°C.
• Tempo de Contato:Máximo de 3 segundos por junta.
• Limite:Apenas um ciclo de soldagem manual é permitido por junta para minimizar o estresse térmico no encapsulamento.

6.3 Limpeza

Se a limpeza pós-soldagem for necessária, apenas solventes especificados devem ser usados para evitar danos ao encapsulamento plástico. Agentes recomendados incluem álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente. O LED deve ser imerso por menos de um minuto. Limpadores químicos não especificados devem ser evitados.

6.4 Armazenamento e Manuseio

• Precauções contra ESD (Descarga Eletrostática):O LED é sensível à eletricidade estática. O manuseio deve ser realizado usando medidas antiestáticas, como pulseiras aterradas, bancadas aterradas e espuma condutiva.
• Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL):O dispositivo é classificado como MSL 2a. Isto significa que, uma vez aberta a bolsa de barreira à prova de umidade original, os componentes devem ser soldados dentro de 672 horas (28 dias) sob condições de fábrica (<30°C / 60% UR).
• Armazenamento Prolongado (Fora da Bolsa):Para armazenamento além de 672 horas, os componentes devem ser mantidos em um recipiente selado com dessecante ou em atmosfera de nitrogênio. Se expostos além do limite, uma secagem a aproximadamente 60°C por pelo menos 20 horas é necessária antes da soldagem para remover a umidade absorvida e prevenir o \"efeito pipoca\" (rachadura do encapsulamento durante o refluxo).
• Armazenamento na Embalagem Original:Carretéis não abertos devem ser armazenados a 30°C ou menos e 90% de umidade relativa ou menos, com uma vida útil recomendada de um ano a partir da data de código.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações da Fita e Carretel

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora embutida padrão da indústria para montagem automatizada.

• Largura da Fita:8 mm.
• Diâmetro do Carretel:7 polegadas.
• Quantidade por Carretel:3000 peças.
• Quantidade Mínima de Pedido (MOQ) para Restos:500 peças.
• Fita de Cobertura:Os compartimentos vazios dos componentes são selados com uma fita de cobertura superior.
• Componentes Faltantes:O número máximo de LEDs faltantes consecutivos na fita é de dois, de acordo com os padrões ANSI/EIA-481.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Um LED é um dispositivo acionado por corrente. O método de acionamento mais básico e confiável é usar um resistor limitador de corrente em série, como mostrado no \"Circuito A\" da ficha técnica. Para uma tensão de alimentação V_CC, o valor do resistor R é calculado como: R = (V_CC- V_F) / I_F. Usar o V_Fmáximo (2,4V) para o cálculo garante que a corrente não exceda o I_Fdesejado mesmo com uma peça de baixo V_F. Para múltiplos LEDs, é fortemente recomendado usar um resistor separado para cada LED conectado em paralelo para garantir brilho uniforme, pois a tensão direta pode variar entre dispositivos individuais.

8.2 Considerações de Projeto

• Configuração da Corrente:Opere na ou abaixo da corrente CC máxima de 20mA. Para maior vida útil e menor consumo de energia, 10mA ou mesmo 5mA é frequentemente suficiente, especialmente para fins de indicação.
• Dissipação de Calor:Para operação contínua em alta corrente, certifique-se de que o layout da PCB permita que o calor seja dissipado da trilha térmica do LED (se aplicável) ou das juntas de solda.
• Projeto Óptico:O ângulo de visão de 130° fornece ampla cobertura. Para luz mais focada, lentes externas ou guias de luz podem ser necessários.
• Dimming (Controle de Intensidade):O brilho pode ser controlado via Modulação por Largura de Pulso (PWM), onde o LED é ligado e desligado em uma frequência mais rápida do que o olho pode perceber (tipicamente >100Hz). A corrente média, e portanto o brilho percebido, é controlada pelo ciclo de trabalho. Isto é mais eficiente e proporciona melhor estabilidade de cor do que o dimming analógico (CC).

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Os principais diferenciadores do LTST-C170KDKT são a sua combinação de tecnologia e encapsulamento:

1. Chip AllnGaP vs. Outras Tecnologias:Comparado aos LEDs vermelhos mais antigos de GaAsP (Fosfeto de Arsênio e Gálio), o AllnGaP oferece eficiência luminosa significativamente maior (mais saída de luz por unidade de potência elétrica) e melhor estabilidade térmica. Isto resulta em desempenho mais brilhante e consistente.
2. Ângulo de Visão Amplo:O ângulo de 130° é notavelmente mais amplo do que muitos LEDs SMD projetados para luz mais direcional. Isto o torna excelente para aplicações que requerem iluminação ampla e uniforme, em vez de um feixe focado.
3. Compatibilidade de Fabricação:A compatibilidade total com refluxo IR e colocação automatizada o torna uma escolha econômica para linhas modernas de montagem em superfície de alto volume, ao contrário dos LEDs de orifício passante que requerem soldagem manual ou por onda.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P1: Posso acionar este LED diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 3,3V ou 5V?

R1: Não. Você deve sempre usar um resistor limitador de corrente em série. Conectá-lo diretamente tentaria drenar corrente excessiva, potencialmente danificando tanto o LED quanto o pino de saída do microcontrolador. Calcule o valor do resistor conforme descrito na Seção 8.1.

P2: O que significa o código de bin de intensidade luminosa (H, J, K, L, M) para o meu projeto?

R2: Ele define a faixa de brilho. Se o seu projeto requer um brilho mínimo para atender a uma especificação (ex.: para legibilidade sob luz solar), você deve selecionar um bin que garanta esse mínimo (ex.: Bin M para o maior brilho). Para indicadores não críticos, um bin mais baixo pode ser mais econômico.

P3: A ficha técnica mostra uma temperatura máxima de soldagem de 260°C, mas minha placa tem outros componentes que requerem 250°C. Isto está OK?

R3: Sim. A especificação de 260°C é uma classificação máxima de resistência. Um perfil com uma temperatura de pico mais baixa (ex.: 250°C) é perfeitamente aceitável e submeterá o LED a menos estresse térmico, o que é benéfico para a confiabilidade.

P4: Quanto tempo o LED vai durar?

R4: A vida útil do LED é tipicamente definida como o ponto onde a saída de luz se degrada para 50% ou 70% do seu valor inicial (L70/L50). Embora não especificado nesta ficha técnica básica, os LEDs AllnGaP geralmente têm vida útil muito longa (dezenas de milhares de horas) quando operados dentro de suas especificações, especialmente abaixo da corrente máxima e com bom gerenciamento térmico.

11. Caso Prático de Projeto e Uso

Caso: Projetando um Painel de Indicadores de Status para um Roteador de Rede

Um projetista precisa de múltiplos LEDs vermelhos de status para os indicadores de \"Energia\", \"Internet\", \"Wi-Fi\" e \"Ethernet\" em um roteador de consumo. O LTST-C170KDKT é um excelente candidato.

1. Projeto do Circuito:O roteador usa uma linha de 3,3V. Visando uma corrente de acionamento conservadora de 10mA e usando o V_Fmáximo de 2,4V para uma margem de segurança: R = (3,3V - 2,4V) / 0,010A = 90 Ohms. O valor padrão mais próximo de 91 Ohms é selecionado. Um resistor separado de 91 ohms é usado para cada um dos quatro LEDs.
2. Consistência de Brilho:Ao usar resistores individuais, as variações no V_Fde cada LED (ex.: um é 1,8V, outro é 2,2V) não causam diferenças significativas de brilho, pois a corrente através de cada um é definida independentemente pelo seu resistor.
3. Montagem:Os LEDs são colocados na PCB usando o layout de trilhas recomendado. A placa inteira passa por um processo padrão de refluxo IR sem chumbo com uma temperatura de pico de 245°C, bem dentro da especificação do dispositivo.
4. Resultado:O painel fornece indicação de status vermelha uniforme e brilhante com alta confiabilidade, aproveitando o amplo ângulo de visão do LED para ser visível de vários ângulos.

12. Introdução ao Princípio de Operação

Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que convertem energia elétrica diretamente em luz através de um processo chamado eletroluminescência. O núcleo do LTST-C170KDKT é um chip feito de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AllnGaP). Este material é um semicondutor de banda direta. Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados através da junção. Quando estes portadores de carga se recombinam dentro da região ativa da junção, eles liberam energia. Em um material de banda indireta, esta energia é liberada principalmente como calor. Em um material de banda direta como o AllnGaP, uma porção significativa desta energia é liberada como fótons (partículas de luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor, que é projetada durante o processo de crescimento do cristal para produzir luz vermelha (~650nm de pico). O encapsulamento epóxi transparente encapsula e protege o frágil chip semicondutor, e sua forma de cúpula ajuda a extrair a luz de forma eficiente, contribuindo para o amplo ângulo de visão.

13. Tendências Tecnológicas

O campo da tecnologia LED continua a evoluir, impulsionado por demandas por maior eficiência, menor custo e novas aplicações. Para LEDs do tipo indicador como o LTST-C170KDKT, várias tendências são relevantes:

1. Aumento da Eficiência:A pesquisa contínua em ciência dos materiais visa melhorar a eficiência quântica interna (IQE) e a eficiência de extração de luz do AllnGaP e outros semicondutores compostos, produzindo LEDs mais brilhantes na mesma corrente de acionamento ou o mesmo brilho com menor potência.
2. Miniaturização:Há um esforço constante por tamanhos de encapsulamento menores (ex.: 0402, 0201 métrico) para economizar espaço na PCB em eletrônicos portáteis cada vez mais compactos.
3. Confiabilidade e Robustez Aprimoradas:Melhorias em materiais de encapsulamento e técnicas de fixação do chip aumentam a resistência à umidade, o desempenho em ciclos térmicos e a longevidade geral.
4. Integração:Embora este seja um componente discreto, as tendências incluem integrar múltiplos chips LED (RGB, multicolor) em um único encapsulamento ou combinar CIs de controle com LEDs para soluções de iluminação \"inteligente\", embora estes sejam mais comuns em produtos de iluminação do que em indicadores básicos.
5. Gama de Cores Expandida:Desenvolvimentos em materiais como pontos quânticos ou novos fósforos permitem cores mais saturadas e precisas, o que pode chegar ao mercado de indicadores para aplicações de exibição especializadas.

O LTST-C170KDKT representa uma solução madura, confiável e otimizada em custo dentro deste cenário em evolução, bem adequada para suas aplicações pretendidas em eletrônicos de consumo e industriais.