Folha de Dados do LED SMD LTST-C191TGKT-2A - Lente Transparente - InGaN Verde - Altura 0.55mm - 10mA DC - 38mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de uma lâmpada LED miniatura para montagem em superfície, projetada para montagem automatizada em placas de circuito impresso e aplicações onde o espaço é uma restrição crítica. O dispositivo é um LED extrafino e ultrabrilhante que utiliza um chip semicondutor de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) para produzir luz verde. Seu formato compacto e compatibilidade com processos de fabricação modernos o tornam um componente versátil para uma ampla gama de equipamentos eletrônicos.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste LED incluem seu perfil excepcionalmente baixo de 0,55 mm, que permite integração em dispositivos ultrafinos. Ele oferece alta intensidade luminosa a partir do seu chip de InGaN. O componente está em total conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas). É embalado em fita de 8 mm enrolada em bobinas de 7 polegadas, conforme padrões EIA, sendo totalmente compatível com equipamentos automáticos de pick-and-place de alta velocidade. Além disso, é projetado para suportar processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR), padrão para linhas de montagem de tecnologia de montagem em superfície (SMT).

As aplicações-alvo são amplas, abrangendo equipamentos de telecomunicações, dispositivos de automação de escritório, eletrodomésticos e equipamentos industriais. Casos de uso específicos incluem retroiluminação de teclados e teclados, luzes indicadoras de status, microdisplays e várias aplicações de sinalização ou iluminação de símbolos.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

Esta seção fornece uma interpretação detalhada e objetiva das características elétricas, ópticas e térmicas definidas na folha de dados. Compreender esses parâmetros é crucial para um projeto de circuito confiável e para garantir o desempenho a longo prazo.

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):38 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o invólucro do LED pode dissipar como calor a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder este limite corre o risco de superaquecimento e degradação acelerada.
• Corrente Direta Contínua (IF):10 mA. A corrente direta contínua máxima que pode ser aplicada.
• Corrente Direta de Pico:40 mA. Isto é permitido apenas sob condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0,1 ms. Permite breves momentos de maior brilho sem dano térmico.
• Faixa de Temperatura de Operação:-20°C a +80°C. A faixa de temperatura ambiente dentro da qual o LED é especificado para operar corretamente.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-30°C a +100°C. A faixa de temperatura para armazenar o dispositivo quando não energizado.
• Condição de Soldagem por Infravermelho:260°C por 10 segundos. Isto define o pico de temperatura e o perfil de tempo que o LED pode suportar durante a soldagem por refluxo, crítico para processos de montagem sem chumbo.

2.2 Características Eletro-Ópticas a Ta=25°C

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos sob condições de teste padrão. Os projetistas devem usar esses valores para cálculos de circuito.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de 11,2 mcd (mínimo) a 112,0 mcd (máximo) a uma corrente direta (IF) de 2 mA. A ampla faixa é gerenciada através de um sistema de classificação (ver Seção 3). Este parâmetro mede o brilho percebido pelo olho humano.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):130 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor medido no eixo. Um ângulo de 130 graus indica um padrão de visão amplo, adequado para aplicações onde a luz precisa ser vista de vários ângulos.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λP):530 nm. Este é o comprimento de onda no qual a saída espectral do LED é mais forte.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):525,0 nm a 545,0 nm (em IF=2mA). Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor (verde). É derivado do diagrama de cromaticidade CIE e difere do comprimento de onda de pico.
• Largura a Meia Altura da Linha Espectral (Δλ):35 nm. Isto indica a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida, medida como a largura na metade da intensidade máxima.
• Tensão Direta (VF):2,30 V a 3,30 V (em IF=2 mA). A queda de tensão através do LED quando conduz corrente. Esta faixa também está sujeita à classificação.
• Corrente Reversa (IR):10 μA (máximo) a uma Tensão Reversa (VR) de 5V. O dispositivo não é projetado para operação reversa; este teste é apenas para verificação de qualidade. A aplicação de tensão reversa no circuito deve ser evitada, tipicamente garantindo a polaridade correta ou usando circuitos de proteção.

2.3 Considerações Térmicas

Embora não explicitamente representado em gráficos, o gerenciamento térmico é inferido a partir da especificação de dissipação de potência e da faixa de temperatura de operação. A baixa especificação de Pd de 38 mW enfatiza que este é um dispositivo de baixa potência. No entanto, em layouts de alta densidade ou espaços fechados, recomenda-se garantir alívio térmico adequado através das trilhas da PCB para manter a temperatura de junção dentro de limites seguros, preservando a saída luminosa e a vida útil.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

Para garantir cor e brilho consistentes na produção, os LEDs são classificados em grupos (bins) com base em parâmetros-chave. Isto permite que os projetistas selecionem um grau de desempenho específico para sua aplicação.

3.1 Classificação da Tensão Direta (Vf)

Os LEDs são categorizados pela sua queda de tensão direta a 2 mA. Os grupos variam de D4 (2,30V - 2,50V) a D8 (3,10V - 3,30V), com uma tolerância de ±0,1V por grupo. Selecionar um grupo de Vf apertado pode ajudar a garantir brilho uniforme quando vários LEDs são acionados em paralelo a partir de uma fonte de tensão constante.

3.2 Classificação da Intensidade Luminosa (Iv)

Esta classificação controla a saída de brilho. Os grupos variam de L (11,2 - 18,0 mcd) a Q (71,0 - 112,0 mcd), medidos a 2 mA, com uma tolerância de ±15% por grupo. Aplicações que requerem níveis de brilho específicos, como indicadores com classes de luminosidade definidas, especificarão um grupo Iv.

3.3 Classificação da Matiz (Comprimento de Onda Dominante)

Isto garante a consistência da cor. Os grupos de comprimento de onda dominante para este LED verde são: AQ (525,0 - 530,0 nm), AR (530,0 - 535,0 nm), AS (535,0 - 540,0 nm) e AT (540,0 - 545,0 nm), com uma tolerância de ±1 nm. Para aplicações onde a correspondência precisa de cores é crítica (ex.: displays multicolor ou sinais de trânsito), especificar um grupo de matiz estreito é essencial.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados referencia curvas de desempenho típicas. Embora os gráficos específicos não sejam reproduzidos no texto fornecido, suas interpretações padrão são cruciais para o projeto.

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

Esta curva mostra a relação não linear entre a corrente que flui através do LED e a tensão através dele. É de natureza exponencial. O valor típico de VF fornecido (ex.: ~2,8V a 2mA) é um ponto nesta curva. Os projetistas usam esta curva para determinar o valor necessário do resistor limitador de corrente para uma determinada tensão de alimentação. Acionar o LED com uma fonte de corrente constante é geralmente preferível a uma tensão constante com um resistor em série, pois fornece brilho mais estável e melhor tolerância às variações de Vf.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Este gráfico normalmente mostra que a intensidade luminosa aumenta com a corrente direta, mas não linearmente. Em correntes mais altas, a eficiência pode cair devido ao aumento da geração de calor. A corrente contínua nominal de 10 mA representa um ponto onde um bom equilíbrio entre brilho e confiabilidade é alcançado. Operar próximo da corrente máxima absoluta reduzirá a vida útil.

4.3 Distribuição Espectral

O gráfico de saída espectral mostraria intensidade versus comprimento de onda, centrado em torno do pico de 530 nm com a largura a meia altura de 35 nm. Esta informação é vital para aplicações sensíveis a comprimentos de onda específicos, como sensores ópticos ou sistemas com filtros de cor.

4.4 Dependência da Temperatura

Embora não detalhado explicitamente, o desempenho do LED é sensível à temperatura. Tipicamente, a tensão direta diminui com o aumento da temperatura (coeficiente de temperatura negativo), enquanto a saída luminosa também diminui. Para aplicações de precisão, estes efeitos devem ser considerados, especialmente se o LED operar em um ambiente térmico variável.

5. Informações Mecânicas e do Invólucro

5.1 Dimensões do Invólucro e Polaridade

O LED possui um perfil extrafino com altura de 0,55 mm. As dimensões do invólucro são fornecidas na folha de dados com uma tolerância padrão de ±0,1 mm. A lente é transparente. O cátodo é tipicamente identificado por uma marcação no invólucro, como um entalhe, um ponto verde ou um canto cortado. A identificação correta da polaridade é obrigatória durante a montagem para evitar danos por polarização reversa.

5.2 Projeto Recomendado para as Trilhas da PCB

Uma recomendação de padrão de trilhas (footprint) é fornecida para garantir soldagem confiável e estabilidade mecânica. Seguir este projeto é crítico para obter filetes de solda adequados, gerenciar a dissipação térmica e evitar o efeito "tombstoning" (onde uma extremidade do componente se levanta durante o refluxo). O projeto das trilhas também auxilia no alinhamento do componente durante a colocação automatizada.

6. Guia de Soldagem, Montagem e Manuseio

6.1 Diretrizes do Processo de Soldagem

O LED é compatível com soldagem por refluxo infravermelho. Um perfil sugerido para processos sem chumbo é fornecido, com os seguintes parâmetros-chave:

• Pré-aquecimento:150-200°C.
• Tempo de Pré-aquecimento:Máximo de 120 segundos para aquecer gradualmente a placa e os componentes.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus (no pico):Máximo de 10 segundos. O perfil deve estar em conformidade com os padrões JEDEC para garantir confiabilidade.

A soldagem manual com ferro é possível, mas deve ser controlada: temperatura ≤300°C e tempo ≤3 segundos para uma única operação apenas. Calor excessivo de um ferro de soldar pode facilmente danificar o LED ou sua lente de epóxi.

6.2 Limpeza

Se a limpeza após a soldagem for necessária, apenas solventes especificados devem ser usados. A folha de dados recomenda imersão em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. Produtos químicos não especificados ou agressivos podem danificar o material do invólucro ou a lente óptica.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

Os LEDs são sensíveis à umidade. Quando a bolsa à prova de umidade selada (com dessecante) não está aberta, eles devem ser armazenados a ≤30°C e ≤90% de Umidade Relativa (UR) e usados dentro de um ano. Uma vez que a embalagem original é aberta, o ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C / 60% UR. Componentes removidos de sua embalagem original devem passar por refluxo IR dentro de 672 horas (28 dias, nível MSL2a). Se armazenados por mais tempo fora da bolsa original, devem ser pré-aquecidos (baked) a aproximadamente 60°C por pelo menos 20 horas antes da soldagem para remover a umidade absorvida e evitar o "efeito pipoca" (rachaduras no invólucro devido à pressão de vapor durante o refluxo).

6.4 Precauções contra Descarga Eletrostática (ESD)

Este LED é suscetível a danos por descarga eletrostática (ESD) e surtos elétricos. Recomenda-se manusear o dispositivo usando uma pulseira aterrada ou luvas antiestáticas. Todo o equipamento de manuseio, estações de trabalho e máquinas devem estar devidamente aterrados para evitar o acúmulo de estática.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora embutida com uma fita de cobertura protetora, enrolada em bobinas de diâmetro de 7 polegadas (178 mm). A quantidade padrão por bobina é de 5.000 peças. A largura da fita é de 8 mm. A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481. Existem diretrizes para quantidades mínimas de embalagem para restos e o número máximo de componentes ausentes consecutivos na fita.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O método de acionamento mais comum é um resistor limitador de corrente em série. O valor do resistor (R) é calculado como: R = (V_alimentação - VF_LED) / I_desejada. Por exemplo, com uma alimentação de 5V, um VF típico de 2,8V e uma corrente desejada de 5mA: R = (5 - 2,8) / 0,005 = 440 Ohms. Um resistor padrão de 470 Ohms seria adequado. Para melhor estabilidade de brilho com variações de temperatura e tensão de alimentação, recomenda-se uma fonte de corrente constante simples usando um transistor ou um CI driver de LED dedicado, especialmente para múltiplos LEDs ou aplicações críticas de brilho.

8.2 Considerações de Projeto

• Acionamento por Corrente:Sempre acione com uma corrente controlada, não com uma tensão fixa diretamente. Use as Especificações Máximas Absolutas como limites, não como metas.
• Gerenciamento Térmico:Certifique-se de que o layout da PCB forneça área de cobre adequada para as trilhas do LED atuarem como dissipador de calor, especialmente se operar próximo da corrente máxima.
• Projeto Óptico:O amplo ângulo de visão de 130 graus proporciona boa visibilidade fora do eixo. Para luz focada, lentes externas ou guias de luz podem ser necessários.
• Proteção contra Tensão Reversa:Se houver qualquer possibilidade de aplicação de tensão reversa (ex.: em circuitos CA ou com cargas indutivas), um diodo de proteção em paralelo com o LED (cátodo para ânodo) é necessário.

8.3 Limitações de Aplicação

A folha de dados inclui uma advertência de que estes LEDs são destinados a equipamentos eletrônicos comuns. Para aplicações que requerem confiabilidade excepcional onde uma falha pode colocar em risco a vida ou a saúde (aviação, dispositivos médicos, sistemas de segurança críticos), é necessária consulta ao fabricante antes da incorporação ao projeto. Esta é uma isenção de responsabilidade padrão para componentes de grau comercial.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologia mais antiga, como LEDs verdes baseados em AlGaInP (Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio), este LED verde baseado em InGaN normalmente oferece maior eficiência luminosa e melhor estabilidade de desempenho. A altura de 0,55 mm é um diferencial-chave no mercado, permitindo projetos mais finos do que aqueles que usam LEDs de altura padrão de 0,6 mm ou 0,8 mm. Sua compatibilidade com o refluxo IR padrão e embalagem em fita e bobina o alinha com a montagem SMT convencional e de baixo custo, ao contrário de alguns LEDs de nicho que podem exigir manuseio especial.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

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

Comprimento de Onda de Pico (λP) é o comprimento de onda físico onde o LED emite a maior potência óptica. Comprimento de Onda Dominante (λd) é um valor calculado baseado na percepção de cor humana (gráfico CIE) que melhor representa a cor que vemos. Para um LED verde monocromático, eles são frequentemente próximos, mas não idênticos.

10.2 Posso alimentar este LED com 20mA para obter maior brilho?

Não. A Especificação Máxima Absoluta para corrente direta contínua é de 10 mA. Operar a 20 mA excederia esta especificação, levando a calor excessivo, decaimento luminoso rápido e potencial falha catastrófica. Para maior brilho, selecione um LED dos grupos Iv mais altos (ex.: grupo Q) ou escolha um produto classificado para uma corrente mais alta.

10.3 Por que a classificação (binning) é importante?

Variações de fabricação causam diferenças em Vf, Iv e cor entre LEDs individuais. A classificação os separa em grupos com parâmetros rigidamente controlados. Para um produto que usa múltiplos LEDs (como uma matriz de retroiluminação), usar LEDs do mesmo grupo garante brilho e cor uniformes, o que é crítico para a qualidade estética e funcional.

10.4 Como interpretar a especificação "Condição de Soldagem por Infravermelho"?

Isto significa que o LED pode sobreviver a um perfil de soldagem por refluxo onde a temperatura do corpo do componente atinge um pico de 260°C por até 10 segundos. Este é um requisito padrão para pastas de solda sem chumbo (lead-free), que têm pontos de fusão mais altos do que a solda tradicional de estanho-chumbo.

11. Exemplos Práticos de Projeto e Uso

11.1 Retroiluminação de Teclado de Dispositivo Móvel

No teclado de um telefone celular, vários LEDs são frequentemente colocados sob um painel guia de luz. Usar LEDs do mesmo grupo Iv e Matiz (ex.: grupo N para intensidade, grupo AR para cor) garante que cada tecla seja iluminada uniformemente com o mesmo tom de cor. A altura de 0,55 mm é crucial aqui para caber dentro do chassi ultrafino. Eles seriam acionados em paralelo com resistores individuais em série ou por um CI driver de retroiluminação dedicado que fornece corrente constante.

11.2 Indicador de Status em um Roteador de Rede

Um único LED pode ser usado para indicar energia, atividade de rede ou status de erro. O amplo ângulo de visão de 130 graus permite que o status seja visto de quase qualquer direção em uma sala. Um circuito simples com um pino GPIO de um microcontrolador, um resistor em série (ex.: 330 Ohms para 5mA a partir de uma alimentação de 3,3V) e o LED é suficiente. O software pode controlar os padrões de piscagem.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Este LED é um dispositivo fotônico semicondutor. É baseado em uma heteroestrutura de InGaN. Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons e lacunas são injetados na região ativa do chip semicondutor. Eles se recombinam, liberando energia na forma de fótons (luz). A composição específica da liga de InGaN determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida — neste caso, verde. A lente de epóxi transparente encapsula o chip, fornece proteção mecânica e molda o padrão de saída de luz.

13. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de materiais de InGaN foi um avanço para alcançar LEDs verdes e azuis de alta eficiência, possibilitando LEDs brancos (via conversão de fósforo) e displays em cores completas. As tendências atuais em LEDs SMD continuam em direção a maior eficácia (mais saída de luz por watt), menor resistência térmica para melhor manuseio de potência e tamanhos de invólucro ainda menores. Há também um foco em melhorar a reprodução de cores e a consistência para aplicações de iluminação. A busca pela miniaturização em eletrônicos de consumo impulsiona os invólucros para alturas mais finas e pegadas menores, conforme exemplificado por este componente de 0,55 mm.