Ficha Técnica do LED SMD Verde LTST-C930TGKT com Lente Domo - 2.8x3.2V - 76mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-C930TGKT é um diodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD) de alto brilho, que utiliza um material semicondutor de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN) para produzir luz verde. Apresenta uma lente em formato de domo, projetada para melhorar a saída de luz e as características do ângulo de visão em comparação com alternativas de lente plana. Este componente é projetado para compatibilidade com sistemas automatizados de montagem pick-and-place e processos padrão de soldagem por refluxo, tornando-o adequado para ambientes de fabricação de alto volume. Suas principais aplicações incluem indicadores de status, retroiluminação para pequenos displays, iluminação de painéis e vários eletrônicos de consumo onde é necessária uma iluminação verde confiável e consistente.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste LED derivam do seu material e design do encapsulamento. A tecnologia do chip InGaN proporciona emissão verde eficiente, que muitas vezes é mais desafiadora de alcançar com alto brilho em comparação com LEDs vermelhos ou azuis. A lente domo atua como uma óptica primária, aumentando efetivamente a extração de luz do chip semicondutor e proporcionando um ângulo de visão mais amplo e uniforme. O dispositivo é embalado em fita de 8mm para bobinas de 7 polegadas, aderindo aos padrões EIA, garantindo integração perfeita em linhas de produção automatizadas. O mercado-alvo abrange uma ampla gama de fabricantes de equipamentos eletrônicos, particularmente aqueles em automação de escritório, dispositivos de comunicação e eletrodomésticos, onde o LED serve como um componente indicador visual confiável.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta seção fornece uma análise detalhada dos parâmetros elétricos, ópticos e térmicos especificados para o LTST-C930TGKT, oferecendo contexto para engenheiros de projeto.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Elas não são destinadas à operação normal.

• Dissipação de Potência (Pd):76 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o encapsulamento do LED pode dissipar como calor a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder este limite corre o risco de superaquecer a junção semicondutora.
• Corrente Direta Contínua (IF):20 mA. A corrente operacional contínua recomendada para desempenho confiável de longo prazo.
• Corrente Direta de Pico:100 mA. Isto é permitido apenas sob condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0.1ms) e não deve ser usado para operação em CC.
• Fator de Derating:0.25 mA/°C acima de 50°C. Este parâmetro crítico indica que a corrente direta contínua máxima permitida deve ser reduzida linearmente em 0.25 mA para cada grau Celsius que a temperatura ambiente subir acima de 50°C. Por exemplo, a 70°C, a corrente CC máxima seria 20 mA - (0.25 mA/°C * 20°C) = 15 mA.
• Tensão Reversa (VR):5 V. Aplicar uma tensão de polarização reversa maior que esta pode causar ruptura e falha da junção do LED.
• Temperatura de Operação & Armazenamento:-20°C a +80°C e -30°C a +100°C, respectivamente. Estas definem os limites ambientais para operação e armazenamento sem operação.
• Condições de Soldagem:Perfis específicos são fornecidos para soldagem por onda (260°C por 5s), refluxo por infravermelho (260°C por 5s) e refluxo por fase de vapor (215°C por 3 minutos). A adesão a estes limites de tempo-temperatura é crucial para evitar rachaduras no encapsulamento ou problemas na junta de solda.

2.2 Características Elétricas & Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a Ta=25°C e IF=20mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de 710.0 mcd (mínimo) a 2000.0 mcd (típico). Esta é a luminosidade percebida da fonte de luz medida por um sensor filtrado para corresponder à resposta fotópica do olho humano (curva CIE). A intensidade real para uma unidade específica depende do seu código de binagem.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):25 graus (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor medido no eixo (0°). Um ângulo de 25 graus indica um padrão de feixe relativamente focado, característico de uma lente domo projetada para maior intensidade axial.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λP):530 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é máxima. É uma propriedade física do material InGaN.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):525 nm (típico em IF=20mA). Este é derivado do diagrama de cromaticidade CIE e representa o comprimento de onda único que melhor descreve a cor percebida da luz. É o parâmetro chave para especificação de cor.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):35 nm (típico). Isto mede a largura de banda do espectro emitido na metade de sua potência máxima. Um valor de 35nm é comum para LEDs verdes InGaN e indica uma cor verde moderadamente pura.
• Tensão Direta (VF):2.80V (Mín), 3.20V (Típ), 3.60V (Máx) a 20mA. Esta é a queda de tensão através do LED durante a operação. Sua variação é gerenciada através do sistema de binagem de tensão.
• Corrente Reversa (IR):10 μA (Máx) a VR=5V. Uma pequena corrente de fuga sob polarização reversa.
• Capacitância (C):40 pF (Típ) a VF=0V, f=1MHz. Esta capacitância de junção pode ser relevante em aplicações de comutação de alta frequência.

3. Explicação do Sistema de Binagem

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins de desempenho. O LTST-C930TGKT utiliza um sistema de binagem tridimensional.

3.1 Binagem de Tensão Direta

As unidades são classificadas com base na sua tensão direta (VF) a 20mA. Os códigos de bin (D7, D8, D9, D10) correspondem a faixas de tensão específicas com uma tolerância de ±0.1V por bin. Por exemplo, um LED do bin D8 terá uma VF entre 3.00V e 3.20V. Isto permite que os projetistas selecionem LEDs com quedas de tensão correspondentes para circuitos onde a regulação de corrente é crítica, especialmente quando vários LEDs são conectados em paralelo.

3.2 Binagem de Intensidade Luminosa

Este é, sem dúvida, o bin mais crítico para a consistência do brilho. Os bins (V, W, X, Y) definem valores mínimos e máximos de intensidade luminosa, cada um com uma tolerância de ±15%. Por exemplo, um LED do bin 'W' tem uma intensidade entre 1120.0 mcd e 1800.0 mcd. Selecionar LEDs do mesmo bin de intensidade é essencial para aplicações que requerem brilho uniforme em múltiplos indicadores.

3.3 Binagem de Comprimento de Onda Dominante

Esta binagem garante a consistência da cor. Os bins (AP, AQ, AR) definem faixas para o comprimento de onda dominante (λd) com uma tolerância apertada de ±1 nm. Um LED do bin 'AQ', por exemplo, terá um λd entre 525.0 nm e 530.0 nm. Usar LEDs do mesmo bin de comprimento de onda garante um tom de verde consistente em um produto.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica (Fig.1, Fig.6), suas implicações são padrão. Acurva de Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Diretamostraria uma relação quase linear em correntes mais baixas, tendendo a sublinear em correntes mais altas devido à queda de eficiência e aquecimento. Acurva de Tensão Direta vs. Corrente Diretaexibe uma característica exponencial de ligação, estabilizando-se na região de operação. Acurva de Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambienteé crucial; ela tipicamente mostra um coeficiente de temperatura negativo, significando que a saída de luz diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Isto reforça a importância do gerenciamento térmico e do derating de corrente. Acurva de Distribuição Espectral(referenciada por λP e Δλ) mostraria uma forma semelhante a uma Gaussiana centrada em torno de 530nm.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O dispositivo está em conformidade com uma pegada padrão de LED SMD. A ficha técnica inclui desenhos detalhados das dimensões do encapsulamento (todos em mm) com uma tolerância geral de ±0.10mm. As características mecânicas principais incluem a geometria da lente domo e a marca de identificação do cátodo. O layout sugerido para as pastilhas de solda é fornecido para garantir um filete de solda confiável e um alinhamento adequado durante o refluxo. A polaridade é claramente marcada no dispositivo, tipicamente com um entalhe ou um ponto verde no lado do cátodo, que deve ser observado durante a montagem para evitar conexão reversa.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfis de Soldagem por Refluxo

A ficha técnica fornece dois perfis de refluxo por infravermelho (IR) sugeridos: um para processos de solda padrão SnPb e outro para processos sem chumbo (ex., SnAgCu). Ambos os perfis enfatizam rampa de aquecimento controlada, uma zona de pré-aquecimento/estabilização suficiente para ativar o fluxo e equalizar a temperatura da placa, um tempo definido acima do líquido (TAL), uma temperatura de pico não excedendo 260°C, e uma rampa de resfriamento controlada. Seguir estes perfis evita choque térmico no encapsulamento epóxi e no chip semicondutor.

6.2 Armazenamento e Manuseio

LEDs são dispositivos sensíveis à umidade. Se removidos de sua embalagem original de barreira à umidade, eles devem ser soldados por refluxo dentro de uma semana. Para armazenamento mais longo fora da embalagem original, eles devem ser armazenados em um ambiente seco (ex., um recipiente selado com dessecante ou um dessecador de nitrogênio). Se expostos à umidade ambiente por mais de uma semana, recomenda-se um tratamento de secagem a aproximadamente 60°C por 24 horas antes da soldagem para remover a umidade absorvida e prevenir o efeito \"pipoca\" durante o refluxo.

6.3 Limpeza

Apenas agentes de limpeza especificados devem ser usados. Álcool isopropílico (IPA) ou álcool etílico são recomendados. O LED deve ser imerso à temperatura normal por menos de um minuto. Produtos químicos agressivos ou não especificados podem danificar o material da lente epóxi, causando embaçamento ou rachaduras.

7. Embalagem e Informações de Pedido

A embalagem padrão é de 1500 peças por bobina de 7 polegadas de diâmetro, com componentes em fita transportadora relevada de 8mm de largura. A fita possui uma fita de cobertura para selar os bolsos vazios. As quantidades mínimas de pedido para bobinas remanescentes são de 500 peças. A embalagem está em conformidade com os padrões ANSI/EIA-481-1-A. O número da peça LTST-C930TGKT segue um provável esquema de codificação interno onde 'LTST' pode denotar a família do produto, 'C930' a série/encapsulamento específico, 'TG' indicando a cor (Verde) e o tipo de lente, e 'KT' possivelmente denotando a binagem ou outra variante.

8. Recomendações de Projeto de Aplicação

8.1 Projeto do Circuito de Acionamento

Consideração Crítica:LEDs são dispositivos acionados por corrente, não por tensão. O método mais confiável para operar um LED é com uma fonte de corrente constante. Em um circuito simples acionado por tensão, um resistor limitador de corrente em série éabsolutamente obrigatório. A ficha técnica recomenda fortemente o uso de um resistor separado para cada LED quando múltiplas unidades são conectadas em paralelo (Modelo de Circuito A). O uso de um único resistor para múltiplos LEDs em paralelo (Modelo de Circuito B) é desencorajado porque pequenas variações na característica de tensão direta (VF) entre LEDs individuais causarão um desequilíbrio significativo no compartilhamento de corrente, levando a brilho desigual e possível sobrecarga do LED com a VF mais baixa.

8.2 Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

O LED é suscetível a danos por descarga eletrostática. Controles adequados de ESD devem ser implementados no ambiente de manuseio e montagem: use pulseiras e superfícies de trabalho aterradas, empregue ionizadores para neutralizar cargas estáticas que podem se acumular na lente plástica e garanta que todo o equipamento esteja devidamente aterrado.

8.3 Gerenciamento Térmico

Embora a dissipação de potência seja baixa (76mW máx.), um dissipador de calor eficaz através das pastilhas do PCB é importante para manter o desempenho e a longevidade do LED. A curva de derating (0.25 mA/°C acima de 50°C) deve ser aplicada em projetos onde a temperatura ambiente ao redor do LED é esperada ser alta. Garantir uma área de cobre adequada ao redor das pastilhas de solda no PCB ajuda a dissipar o calor.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A principal diferenciação do LTST-C930TGKT está na sua combinação de uma lente domo e tecnologia InGaN para luz verde. Comparado com LEDs de lente plana, o domo proporciona maior intensidade luminosa axial e um ângulo de visão mais controlado. Comparado com tecnologias mais antigas como Fosfeto de Gálio (GaP) para verde, o InGaN oferece brilho e eficiência significativamente maiores. Sua compatibilidade com processos de refluxo sem chumbo (Pb-free) o torna adequado para a fabricação eletrônica moderna e em conformidade com a RoHS.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED diretamente de uma fonte de 5V?

R: Não. Você deve usar um resistor limitador de corrente em série. Com uma VF típica de 3.2V a 20mA, usando a Lei de Ohm (R = (Vfonte - Vf) / If), o valor do resistor seria (5V - 3.2V) / 0.02A = 90 Ohms. Um resistor padrão de 91 ou 100 Ohm seria apropriado, e sua potência nominal deve ser de pelo menos I^2 * R = (0.02^2)*90 = 0.036W, então um resistor de 1/10W ou 1/8W é suficiente.

P: Por que a intensidade luminosa é dada como uma faixa (710-2000mcd)?

R: Esta é a faixa de especificação geral. As unidades de produção real são classificadas em bins mais restritos (V, W, X, Y). Para brilho consistente em seu projeto, especifique o bin de intensidade necessário ao fazer o pedido.

P: O que acontece se eu exceder a corrente direta contínua máxima absoluta de 20mA?

R: Operar acima de 20mA continuamente aumentará a temperatura da junção além dos limites seguros, acelerando a depreciação de lúmens (o LED escurece com o tempo) e potencialmente causando falha catastrófica. Sempre projete o circuito de acionamento para limitar a corrente ao valor nominal ou inferior, especialmente em temperaturas ambientes elevadas.

11. Estudo de Caso de Projeto e Uso

Cenário: Projetando um painel indicador de status com 10 LEDs verdes uniformemente brilhantes.

1. Projeto do Circuito:Use uma fonte de tensão regulada (ex., 5V). Coloquedez resistores limitadores de corrente individuais, um em série com cada LED. Não compartilhe um resistor entre múltiplos LEDs.

2. Seleção de Componentes:Encomende todos os LEDs domesmo bin de Intensidade Luminosa(ex., todos do bin 'W') e domesmo bin de Comprimento de Onda Dominante(ex., todos do bin 'AQ') para garantir brilho e cor uniformes. O bin de Tensão Direta é menos crítico aqui, pois cada LED tem seu próprio resistor.

3. Layout do PCB:Siga as dimensões sugeridas para as pastilhas de solda da ficha técnica. Inclua uma pequena conexão de alívio térmico para as pastilhas do cátodo/ânodo se elas estiverem conectadas a grandes áreas de cobre, para auxiliar na soldagem.

4. Montagem:Siga o perfil de refluxo IR sem chumbo recomendado. Certifique-se de que a área de montagem tenha controles de ESD.

5. Resultado:Um painel indicador confiável e de aparência profissional com cor e brilho consistentes em todos os 10 LEDs.

12. Introdução ao Princípio de Operação

Um LED é um diodo semicondutor de junção p-n. Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região da junção. Quando estes portadores de carga se recombinam, eles liberam energia. Em um diodo de silício padrão, esta energia é liberada principalmente como calor. Em um semicondutor de banda direta como o InGaN, uma porção significativa desta energia de recombinação é liberada como fótons (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor. As ligas de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN) permitem aos engenheiros ajustar esta banda proibida para produzir luz nas partes azul, verde e ultravioleta do espectro. A lente epóxi em forma de domo que envolve o chip serve para protegê-lo e moldar a saída de luz, melhorando a eficiência de extração e definindo o ângulo de visão.

13. Tendências Tecnológicas

O campo da tecnologia LED, particularmente para emissão verde, continua a evoluir. As principais tendências incluem:

- Aumento da Eficiência (Lúmens por Watt):A pesquisa contínua em ciência dos materiais visa reduzir a \"queda de eficiência\" em LEDs InGaN, especialmente para comprimentos de onda verdes, que historicamente têm sido menos eficientes que os azuis ou vermelhos.

- Consistência de Cor e Binagem:Avanços no crescimento epitaxial e controle de fabricação estão levando a distribuições de parâmetros intrínsecos mais apertadas, reduzindo a dispersão dentro dos bins e a necessidade de classificação extensiva.

- Miniaturização:A busca por eletrônicos menores e mais densos continua a impulsionar LEDs em pegadas de encapsulamento ainda menores, mantendo ou melhorando a saída de luz.

- Confiabilidade e Vida Útil:Melhorias em materiais de encapsulamento, métodos de fixação do chip e tecnologia de fósforo (para LEDs brancos) estão estendendo as vidas úteis operacionais e o desempenho sob condições ambientais adversas.