Ficha Técnica do LED SMD LTST-T180TGKT - Ângulo de Visão de 120 Graus - Lente Transparente - InGaN Verde - 20mA - 3.2V Típico - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-T180TGKT é um díodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD) projetado para montagem automatizada em placas de circuito impresso (PCB). O seu tamanho miniatura torna-o adequado para aplicações com espaço limitado numa vasta gama de eletrónica de consumo e industrial.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

Este LED oferece várias vantagens-chave para a fabricação eletrónica moderna. É totalmente conforme com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), garantindo segurança ambiental. O componente é fornecido em fita padrão da indústria de 8mm em bobinas de 7 polegadas, sendo compatível com equipamentos automáticos de pick-and-place de alta velocidade. O seu design é compatível com processos de soldadura por refluxo infravermelho (IR), o padrão para montagem de PCB em grande volume. O dispositivo também é compatível com Circuitos Integrados (C.I.), simplificando o design do circuito de acionamento. Os mercados-alvo primários incluem equipamentos de telecomunicações (telefones sem fios e celulares), dispositivos de automação de escritório (computadores portáteis, sistemas de rede), eletrodomésticos e aplicações de sinalização interior onde é necessária uma indicação de estado fiável ou iluminação de símbolos.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma descrição detalhada das características elétricas, óticas e térmicas que definem os limites de desempenho e as condições de operação do LED.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação nestas condições não é garantida. A dissipação máxima de potência é de 76 mW. A corrente direta de pico, quando acionada com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0.1ms, não deve exceder 80 mA. A corrente direta contínua em DC é de 20 mA. O dispositivo pode ser operado e armazenado numa gama de temperatura de -40°C a +100°C.

2.2 Características Térmicas

A gestão térmica é crucial para a longevidade e estabilidade de desempenho do LED. A temperatura máxima permitida na junção (Tj) é de 115°C. A resistência térmica típica da junção para o ambiente (Rθja) é de 175°C/W. Este parâmetro indica a eficácia com que o calor pode ser dissipado da junção semicondutora para o ar circundante; um valor mais baixo é melhor. Um layout de PCB adequado com alívio térmico suficiente é essencial para manter a temperatura da junção dentro de limites seguros, especialmente quando operado na corrente direta máxima.

2.3 Características Elétricas e Óticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. A intensidade luminosa (Iv) varia de um mínimo de 710 mcd a um máximo de 1540 mcd a uma corrente direta (IF) de 20 mA. O ângulo de visão (2θ1/2), definido como o ângulo total no qual a intensidade cai para metade do valor axial, é de 120 graus, proporcionando um campo de iluminação muito amplo. O comprimento de onda de emissão de pico (λP) é de 523 nm, situando-o na região verde do espectro visível. O comprimento de onda dominante (λd), que define a cor percebida, varia de 515 nm a 530 nm a 20mA. A meia-largura espectral (Δλ) é tipicamente de 25 nm. A tensão direta (VF) a 20mA varia de 2.8V a 3.8V. A corrente inversa (IR) é no máximo de 10 μA quando é aplicada uma tensão inversa (VR) de 5V; é crucial notar que o dispositivo não foi projetado para operação inversa e esta condição de teste é apenas para fins informativos.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em grupos de desempenho (bins). Isto permite aos designers selecionar componentes que atendam a requisitos específicos de tensão, brilho e cor para a sua aplicação.

3.1 Classificação da Tensão Direta (VF)

Os LEDs são categorizados em grupos com base na sua queda de tensão direta a 20mA. Os códigos dos grupos são D7 (2.8V-3.0V), D8 (3.0V-3.2V), D9 (3.2V-3.4V), D10 (3.4V-3.6V) e D11 (3.6V-3.8V). A tolerância dentro de cada grupo é de ±0.1V. Selecionar LEDs de um grupo de tensão mais restrito pode ajudar a garantir um brilho uniforme quando vários LEDs são conectados em paralelo.

3.2 Classificação da Intensidade Luminosa (IV)

O brilho é classificado em três grupos: V1 (710-910 mcd), V2 (910-1185 mcd) e W1 (1185-1540 mcd). A tolerância em cada grupo de intensidade é de ±11%. Esta classificação é crucial para aplicações que requerem uma saída visual consistente em múltiplos indicadores.

3.3 Classificação do Comprimento de Onda Dominante (Wd)

A cor (comprimento de onda dominante) é classificada da seguinte forma: AP (515-520 nm), AQ (520-525 nm) e AR (525-530 nm). A tolerância para cada grupo é de ±1 nm. Isto garante um tom de verde consistente em todas as unidades de uma produção, o que é importante para fins estéticos e de sinalização.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora dados gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica, as curvas típicas para este tipo de LED ilustrariam relações-chave. A curva de corrente direta vs. tensão direta (I-V) mostra a relação exponencial característica de um díodo. A curva de intensidade luminosa relativa vs. corrente direta tipicamente mostra um aumento quase linear do brilho com a corrente até um certo ponto, após o qual a eficiência pode diminuir. A curva de intensidade luminosa relativa vs. temperatura ambiente é crítica, pois a saída do LED geralmente diminui com o aumento da temperatura da junção. A curva de distribuição espectral mostraria um pico em ou perto de 523 nm com uma forma característica definida pela meia-largura de 25 nm. Compreender estas curvas é essencial para projetar circuitos de acionamento robustos e sistemas de gestão térmica para alcançar um desempenho consistente ao longo da vida útil do produto e na gama de temperatura de operação especificada.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Pacote e Polaridade

O LED vem num pacote SMD padrão. A cor da lente é transparente, e a fonte de luz é um chip de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) que produz luz verde. Todas as dimensões são fornecidas em milímetros com uma tolerância padrão de ±0.2 mm, salvo indicação em contrário. O cátodo é tipicamente identificado por um marcador visual no pacote, como um entalhe ou um ponto verde, que deve ser alinhado com a marcação correspondente na impressão da PCB.

5.2 Pad de Montagem Recomendado para PCB

É fornecida um diagrama do padrão de solda para soldadura por refluxo infravermelho ou de fase de vapor. Seguir esta impressão recomendada é vital para alcançar uma formação adequada da junta de solda, garantir uma boa conexão elétrica e fornecer resistência mecânica adequada. O design do pad também influencia o caminho térmico para dissipação de calor da junção do LED para a PCB.

5.3 Embalagem em Fita e Bobina

Os componentes são fornecidos em fita transportadora relevada de 8mm de largura enrolada em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Cada bobina contém 5000 peças. Para quantidades inferiores a uma bobina completa, aplica-se uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças. A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481. Os compartimentos da fita são selados com uma fita de cobertura superior para proteger os componentes da humidade e contaminação durante o armazenamento e manuseio.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Condições de Armazenamento

O armazenamento adequado é crítico para prevenir a absorção de humidade, que pode causar "popcorning" ou fissuras durante a soldadura por refluxo. Na bolsa selada à prova de humidade original com dessecante, os LEDs devem ser armazenados a ≤30°C e ≤70% de Humidade Relativa (HR) e usados dentro de um ano. Uma vez aberta a bolsa, o ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C e 60% HR. Componentes expostos a condições ambientais por mais de 168 horas (7 dias) devem ser aquecidos a aproximadamente 60°C durante pelo menos 48 horas antes da soldadura para remover a humidade absorvida.

6.2 Recomendações de Soldadura

O LED é compatível com processos de soldadura por refluxo infravermelho sem chumbo (Pb-free). É fornecido um perfil sugerido em conformidade com a J-STD-020B. Os parâmetros-chave incluem uma zona de pré-aquecimento de 150-200°C por um máximo de 120 segundos, e uma temperatura máxima do corpo do pacote não excedendo 260°C por um máximo de 10 segundos. O refluxo deve ser limitado a um máximo de dois ciclos. Para retrabalho manual com ferro de soldar, a temperatura da ponta não deve exceder 300°C, e o tempo de contacto deve ser limitado a 3 segundos para uma única operação apenas. É enfatizado que o perfil ideal depende do design específico da PCB, da pasta de solda e do forno, sendo necessária uma caracterização do processo.

6.3 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldadura, apenas devem ser usados solventes especificados. Imersão do LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto é aceitável. O uso de produtos químicos de limpeza não especificados pode danificar o material do pacote do LED.

7. Notas de Aplicação e Considerações de Design

7.1 Método de Acionamento

Um LED é um dispositivo operado por corrente. O seu brilho é principalmente uma função da corrente direta (IF), não da tensão. Portanto, deve ser sempre acionado usando uma fonte de corrente constante ou um resistor limitador de corrente em série com uma fonte de tensão. Não é recomendado acionar com uma simples fonte de tensão, pois pode levar a fuga térmica e falha do dispositivo. O valor do resistor em série pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte - VF_LED) / IF, onde VF_LED é a tensão direta típica ou máxima da ficha técnica para garantir que a corrente não exceda a classificação máxima nas piores condições.

7.2 Gestão Térmica no Design

Dada a resistência térmica de 175°C/W, um dissipador de calor eficaz é necessário para uma operação fiável, especialmente a altas temperaturas ambientes ou corrente máxima. A própria PCB atua como o dissipador de calor primário. Usar uma área maior de pad de cobre conectada a planos de terra ou de alimentação através de vias térmicas pode melhorar significativamente a dissipação de calor, baixar a temperatura da junção e, assim, aumentar a saída luminosa e a vida útil operacional.

7.3 Limitações de Aplicação

Este LED destina-se a ser usado em equipamentos eletrónicos comuns. Não foi projetado ou qualificado para aplicações onde é requerida uma fiabilidade excecional, particularmente em sistemas críticos para a segurança, como aviação, transporte, suporte de vida médico ou dispositivos de segurança onde uma falha possa colocar em risco a vida ou a saúde. Para tais aplicações, é obrigatória a consulta ao fabricante para componentes especificamente qualificados.

8. Cenários de Aplicação Típicos e Casos de Estudo

Cenário 1: Indicador de Estado no Painel Frontal:Num router de rede ou painel de controlo industrial, múltiplos LEDs LTST-T180TGKT podem ser usados para indicar estado de alimentação, atividade de rede ou falhas do sistema. O ângulo de visão de 120 graus garante que o indicador seja visível de uma ampla gama de perspetivas. Ao selecionar LEDs do mesmo grupo de intensidade (ex: V2), pode ser alcançado um brilho uniforme em todos os indicadores.

Cenário 2: Retroiluminação para Painéis de Interruptores de Membrana:A lente transparente e o amplo ângulo de visão tornam este LED adequado para iluminação lateral de guias de luz finas de acrílico ou policarbonato usadas atrás de símbolos em painéis de controlo para eletrodomésticos ou dispositivos médicos. A cor verde proporciona uma iluminação clara e com baixo brilho.

Cenário 3: Iluminação de Símbolos em Ambientes com Pouca Luz:O LED pode ser usado para iluminar sinais de saída, etiquetas de controlo ou instrumentação em ambientes onde a luz ambiente é baixa. A sua intensidade luminosa relativamente alta (até 1540 mcd) garante boa visibilidade.

9. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Posso acionar este LED diretamente a partir de um pino de um microcontrolador de 5V?

R: Não. Um pino de microcontrolador tipicamente não pode fornecer 20mA continuamente e, mais importante, conectar 5V diretamente destruiria o LED devido à corrente excessiva. Deve usar um resistor limitador de corrente ou um circuito de acionamento com transístor.

P: Por que há uma gama tão ampla na tensão direta (2.8V a 3.8V)?

R: Isto deve-se a variações normais na fabricação de semicondutores. O sistema de classificação permite-lhe selecionar peças com uma gama de tensão mais restrita para o seu design, garantindo um comportamento consistente, especialmente ao conectar LEDs em paralelo.

P: O que acontece se eu exceder a temperatura máxima da junção de 115°C?

R: Operar acima da Tj(máx) acelerará a degradação do LED, levando a uma diminuição rápida da saída luminosa (depreciação de lúmens) e a uma vida útil operacional significativamente reduzida. Em casos extremos, pode causar uma falha catastrófica imediata.

P: Este LED é adequado para uso exterior?

R: A ficha técnica não especifica classificação de proteção contra ingresso (IP) ou qualificação para condições ambientais exteriores (exposição a UV, humidade, ciclagem térmica). Foi projetado principalmente para aplicações interiores. Para uso exterior, seria necessário um pacote de LED especificamente projetado e qualificado.

10. Princípio de Funcionamento e Tendências Tecnológicas

10.1 Princípio de Funcionamento Básico

Um LED é um díodo semicondutor de junção p-n. Quando uma tensão direta é aplicada, eletrões da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região da junção. Quando estes portadores de carga se recombinam, a energia é libertada na forma de fotões (luz). A cor da luz é determinada pela banda proibida (bandgap) do material semicondutor. O LTST-T180TGKT usa um chip de InGaN (Nitretro de Gálio e Índio), que é o sistema de material padrão para produzir LEDs verdes, azuis e brancos.

10.2 Tendências da Indústria

A tendência geral nos LEDs SMD é para maior eficiência (mais lúmens por watt), maior densidade de potência em pacotes menores e melhor consistência e reprodução de cor. Há também um forte foco na fiabilidade e longevidade, impulsionado por aplicações em iluminação automóvel e iluminação geral. Além disso, a integração com drivers inteligentes e sensores para sistemas de iluminação inteligente é uma área emergente. Embora este componente específico seja um LED indicador padrão, a tecnologia subjacente de InGaN continua a evoluir, expandindo os limites de desempenho em todas as categorias de LED.