Ficha Técnica do LED SMD LTST-C990KSKT-BL - Dimensões 3.2x2.8x1.9mm - Tensão 1.8-2.4V - Potência 62.5mW - Amarelo - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para o LTST-C990KSKT-BL, uma lâmpada LED de montagem em superfície (SMD). Projetado para montagem automatizada em placas de circuito impresso (PCB), este componente é ideal para aplicações com restrições de espaço numa vasta gama de eletrônicos de consumo e industriais.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste LED incluem o seu tamanho miniatura, a elevada luminosidade proveniente de um chip semicondutor de AlInGaP e a total compatibilidade com máquinas de pick-and-place automatizadas e processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR). Foi concebido para cumprir as normas de conformidade RoHS. As suas aplicações-alvo são diversas, abrangendo equipamentos de telecomunicações (ex.: telefones sem fios e celulares), dispositivos de automação de escritório como computadores portáteis, sistemas de rede, eletrodomésticos e sinalização interior ou iluminação de símbolos. Usos específicos incluem retroiluminação de teclados, indicadores de estado, micro-displays e luminárias de sinalização em geral.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

As secções seguintes detalham os parâmetros críticos elétricos, óticos e térmicos que definem o desempenho do LED.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores especificam os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não se destinam à operação normal. A uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C: A corrente contínua direta máxima (IF) é de 25 mA. O dispositivo pode suportar uma corrente direta de pico mais elevada de 60 mA, mas apenas em condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0.1 ms. A tensão reversa máxima admissível (VR) é de 5 V. A dissipação total de potência não deve exceder 62.5 mW. A faixa de temperatura de operação é de -30°C a +85°C, enquanto a faixa de temperatura de armazenamento se estende de -40°C a +85°C. O componente pode suportar soldagem por refluxo infravermelho com uma temperatura de pico de 260°C por uma duração de 10 segundos.

2.2 Características Eletro-Óticas

Estas características são medidas em condições padrão de teste (Ta=25°C, IF=20 mA) e representam o desempenho típico. A intensidade luminosa (Iv), uma medida do brilho percebido, varia de um mínimo de 450.0 mcd a um máximo de 1120.0 mcd. O ângulo de visão, definido como 2θ1/2 onde a intensidade é metade do valor axial, é de 75 graus, indicando um padrão de feixe relativamente amplo. O comprimento de onda de emissão de pico (λP) é tipicamente 591.0 nm. O comprimento de onda dominante (λd), que define o ponto de cor percebido no diagrama de cromaticidade CIE, é especificado entre 584.5 nm e 594.5 nm, posicionando-o firmemente na região amarela do espectro. A meia-largura espectral (Δλ) é de aproximadamente 15 nm. A tensão direta (VF) a 20 mA varia de 1.8 V a 2.4 V. A corrente reversa (IR) a 5 V é de 10 µA no máximo.

2.3 Considerações Térmicas

Embora não detalhadas explicitamente em curvas no extrato fornecido, a dissipação máxima de potência de 62.5 mW e a faixa de temperatura de operação especificada são parâmetros térmicos chave. Os projetistas devem garantir que o layout da PCB e o ambiente de aplicação permitam uma dissipação de calor adequada para manter a temperatura da junção dentro de limites seguros, uma vez que exceder os valores máximos degradará o desempenho e a vida útil.

3. Explicação do Sistema de Classificação por Bins

Para garantir consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros medidos. Este sistema permite aos projetistas selecionar componentes que atendam a requisitos específicos da aplicação.

3.1 Classificação da Tensão Direta (VF)

Para a variante amarela, a tensão direta é classificada em dois bins a uma corrente de teste de 20 mA: Bin F2 (1.80 V a 2.10 V) e Bin F3 (2.10 V a 2.40 V). A tolerância para cada bin é de ±0.1 V. Selecionar LEDs do mesmo bin de VF ajuda a manter uma distribuição de corrente uniforme quando múltiplos dispositivos estão conectados em paralelo.

3.2 Classificação da Intensidade Luminosa (Iv)

A intensidade luminosa é categorizada em dois bins: Bin U (450.0 mcd a 710.0 mcd) e Bin V (710.0 mcd a 1120.0 mcd). A tolerância é de ±15% da faixa do bin. Isto permite a seleção com base nos níveis de brilho requeridos, sendo que o Bin V oferece uma saída mais elevada.

3.3 Classificação da Matiz (Comprimento de Onda Dominante)

O comprimento de onda dominante, que determina o tom preciso de amarelo, é dividido em quatro bins: Bin H (584.5 nm a 587.0 nm), Bin J (587.0 nm a 589.5 nm), Bin K (589.5 nm a 592.0 nm) e Bin L (592.0 nm a 594.5 nm). A tolerância para cada bin é de ±1 nm. Esta classificação precisa é crucial para aplicações que requerem correspondência de cor estrita, como displays multi-LED ou indicadores de estado onde a consistência de cor é primordial.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora as curvas gráficas específicas sejam referenciadas mas não exibidas no texto, os gráficos típicos para tal dispositivo incluiriam os seguintes, fornecendo uma visão mais profunda do desempenho em condições variáveis.

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 queda de tensão nos seus terminais. É essencial para projetar o circuito limitador de corrente (ex.: resistor em série ou driver de corrente constante) para garantir operação estável no nível de brilho desejado sem exceder a classificação máxima de corrente.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Este gráfico ilustra como a saída de luz aumenta com a corrente direta. É tipicamente linear numa faixa, mas satura a correntes mais elevadas. Operar perto da corrente DC máxima pode oferecer maior brilho, mas pode reduzir a eficiência e acelerar a depreciação do lúmen ao longo do tempo.

4.3 Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva característica demonstra o impacto negativo do aumento da temperatura da junção na saída de luz. À medida que a temperatura aumenta, a intensidade luminosa geralmente diminui. Compreender esta derating é crítica para aplicações que operam em ambientes de temperatura elevada para garantir que o brilho suficiente é mantido.

4.4 Distribuição Espectral

Um gráfico espectral mostraria a potência radiante relativa emitida em função do comprimento de onda, centrada no pico de 591 nm com uma meia-largura de ~15 nm. Isto confirma a emissão monocromática amarela do chip de AlInGaP.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O LED está alojado numa embalagem SMD padrão compatível com EIA. As dimensões principais incluem um comprimento de 3.2 mm, uma largura de 2.8 mm e uma altura de 1.9 mm. Todas as tolerâncias dimensionais são de ±0.1 mm, salvo indicação em contrário. O dispositivo apresenta uma lente de cúpula transparente que ajuda a alcançar o ângulo de visão de 75 graus.

5.2 Layout Recomendado das Pastilhas de Fixação na PCB

É fornecido um padrão de solda (footprint) sugerido para o design da PCB, a fim de garantir soldagem fiável e alinhamento mecânico adequado. Aderir a esta geometria de pastilha recomendada é crucial para obter bons filetes de solda e prevenir o efeito "tombstoning" durante o refluxo.

5.3 Identificação da Polaridade

O terminal do cátodo (negativo) está tipicamente marcado no corpo do dispositivo, frequentemente por um entalhe, um ponto verde ou um canto cortado na lente ou na embalagem. A orientação correta da polaridade deve ser observada durante a montagem para garantir o funcionamento adequado.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem por Refluxo Infravermelho

Para processos de solda sem chumbo (Pb-free), é recomendado um perfil de refluxo específico. A temperatura máxima do corpo não deve exceder 260°C, e o tempo acima de 260°C deve ser limitado a um máximo de 10 segundos. O dispositivo deve ser submetido a um máximo de dois ciclos de refluxo nestas condições. É aconselhada uma fase de pré-aquecimento entre 150°C e 200°C por até 120 segundos para minimizar o choque térmico. Estes parâmetros estão alinhados com os padrões JEDEC para garantir juntas de solda fiáveis sem danificar a embalagem do LED.

6.2 Instruções para Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, a temperatura da ponta do ferro de soldar deve ser mantida em ou abaixo de 300°C. O tempo de contacto para cada junta de solda deve ser limitado a um máximo de 3 segundos, e isto deve ser realizado apenas uma vez por junta para evitar transferência excessiva de calor para o chip semicondutor.

6.3 Condições de Armazenamento

Sacos selados sensíveis à humidade (MSL 3) não abertos devem ser armazenados a ≤ 30°C e ≤ 90% de humidade relativa (RH) e usados dentro de um ano. Uma vez que a embalagem selada original é aberta, os LEDs devem ser armazenados num ambiente não superior a 30°C e 60% RH. É fortemente recomendado completar o processo de refluxo IR dentro de uma semana após a abertura. Para armazenamento mais longo fora do saco original, os componentes devem ser mantidos num recipiente selado com dessecante ou num dessecador purgado com nitrogénio. Se armazenados por mais de uma semana fora da embalagem original, é necessário um bake-out a aproximadamente 60°C por pelo menos 20 horas antes da soldagem para remover a humidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" durante o refluxo.

6.4 Procedimentos de Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldagem, apenas devem ser usados solventes à base de álcool especificados, como álcool isopropílico (IPA) ou álcool etílico. O LED deve ser imerso à temperatura ambiente normal por menos de um minuto. Produtos de limpeza químicos não especificados podem danificar a lente de epóxi ou a embalagem.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada em bobinas de 7 polegadas (178 mm) de diâmetro, de acordo com as normas ANSI/EIA-481. Cada bobina contém 3000 peças. As dimensões dos compartimentos da fita são projetadas para segurar firmemente o componente de 3.2x2.8mm. Uma fita de cobertura superior sela os compartimentos. O número máximo permitido de componentes ausentes consecutivos na fita é de dois. Para quantidades inferiores a uma bobina completa, está disponível uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças para encomendas de restantes.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O LED deve ser acionado com uma corrente constante ou através de um resistor limitador de corrente conectado em série com uma fonte de tensão. O valor do resistor em série (R_s) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R_s = (V_fonte - V_F) / I_F, onde V_F é a tensão direta do LED na corrente desejada I_F (ex.: 20 mA). Usar o V_F máximo de 2.4 V garante que o resistor seja dimensionado de forma conservadora para limitar a corrente em todas as condições de bin.

8.2 Considerações e Precauções de Design

Sensibilidade ESD:O LED é sensível à descarga eletrostática (ESD). Devem estar implementados controlos ESD adequados durante a manipulação e montagem, incluindo o uso de pulseiras aterradas, tapetes antiestáticos e equipamento seguro para ESD.
Controlo de Corrente:Nunca conecte o LED diretamente a uma fonte de tensão sem limitação de corrente, pois isto causará fluxo de corrente excessivo, sobreaquecimento imediato e falha catastrófica.
Gestão de Calor:Garanta que o layout da PCB fornece alívio térmico adequado, especialmente quando operando na ou perto da corrente DC máxima. Evite colocar o LED perto de outras fontes de calor significativas.
Âmbito de Aplicação:Este componente é projetado para equipamento eletrónico de uso geral. Não está classificado para aplicações onde a falha possa representar um risco direto para a vida ou segurança, como em aviação, suporte de vida médico ou sistemas de controlo de transporte críticos, sem consulta e qualificação prévias.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O LTST-C990KSKT-BL diferencia-se pelo uso de um material semicondutor de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para o chip emissor de luz. Comparado com tecnologias mais antigas como o GaP (Fosfeto de Gálio) padrão, o AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando em maior brilho (até 1120 mcd) para uma dada corrente. A lente transparente, em oposição a uma lente difusa ou colorida, maximiza a extração de luz e contribui para o ângulo de visão bem definido de 75 graus. A sua total compatibilidade com processos de montagem SMT automatizados de alto volume, incluindo perfis de refluxo IR agressivos, torna-o uma escolha económica e fiável para a fabricação eletrónica moderna.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?
R: O comprimento de onda de pico (λP) é o comprimento de onda único no qual a potência ótica emitida é máxima (591 nm típico). O comprimento de onda dominante (λd) é derivado das coordenadas de cor CIE e representa o comprimento de onda único de uma luz monocromática pura que corresponderia à cor percebida do LED (584.5-594.5 nm). O λd é mais relevante para a especificação de cor.

P: Posso acionar este LED com uma alimentação de 3.3V?
R: Sim, mas um resistor em série é obrigatório. Usando o V_F máximo de 2.4V e um I_F alvo de 20mA, o valor do resistor seria R = (3.3V - 2.4V) / 0.02A = 45 Ohms. Um resistor padrão de 47 Ohm seria uma escolha adequada, resultando numa corrente ligeiramente inferior.

P: Por que é importante a classificação por bins?
R: A classificação por bins garante consistência na produção. Por exemplo, usar LEDs todos do Bin V para intensidade luminosa e do Bin K para comprimento de onda garante que todos os indicadores num painel terão brilho quase idêntico e o mesmo tom de amarelo, o que é crítico para a qualidade e estética do produto.

P: O que significa "MSL 3" para armazenamento?
R: Nível de Sensibilidade à Humidade 3 indica que o dispositivo embalado pode ser exposto às condições do chão de fábrica (≤ 30°C/60% RH) por até 168 horas (7 dias) antes de necessitar de bake-out para remover a humidade que poderia causar danos internos durante o processo de soldagem por refluxo a alta temperatura.

11. Exemplo Prático de Caso de Uso

Cenário: Projetar um painel de indicadores de estado para um router de rede.
O painel requer quatro LEDs amarelos para indicar os estados "Alimentação", "Internet", "Wi-Fi" e "Ethernet". Para garantir uma aparência uniforme, o projetista especifica LEDs do Bin V (para brilho elevado e consistente) e do Bin J (para um tom específico de amarelo). O circuito é alimentado pela linha de 5V do router. Um resistor em série é calculado usando o V_F máximo para segurança: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ohms. Um resistor de 130 Ohm, 1/8W é colocado em série com cada LED. O layout da PCB utiliza o footprint de pastilha recomendado e inclui pequenos raios de alívio térmico nas pastilhas do cátodo. A casa de montagem segue o perfil de refluxo IR fornecido. O produto final exibe quatro indicadores amarelos brilhantes e perfeitamente combinados, claramente visíveis de um ângulo amplo.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

A emissão de luz neste LED baseia-se na eletroluminescência num chip semicondutor composto por AlInGaP. Quando uma tensão direta que excede a tensão de bandgap do chip (cerca de 2V) é aplicada, eletrões e lacunas são injetados na região ativa a partir das camadas semicondutoras tipo-n e tipo-p, respetivamente. Estes portadores de carga recombinam-se, libertando energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga de AlInGaP determina a energia do bandgap, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, amarelo. A lente de epóxi transparente encapsula o chip, fornecendo proteção mecânica, moldando o feixe de saída de luz (ângulo de visão de 75 graus) e melhorando a extração de luz do material semicondutor.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

O uso do material AlInGaP para LEDs amarelos, laranja e vermelhos representa uma tecnologia de alto desempenho estabelecida, oferecendo eficiência e brilho superiores em comparação com as soluções mais antigas de GaAsP e GaP. As tendências atuais em LEDs SMD focam-se no aumento da eficiência (lúmens por watt), na obtenção de correntes de acionamento máximas e classificações de potência mais elevadas em embalagens menores, na melhoria da reprodução e saturação de cores e no aumento da fiabilidade em condições ambientais adversas. Além disso, a integração com drivers inteligentes e o desenvolvimento de LEDs de embalagem à escala do chip (CSP) que eliminam a embalagem plástica tradicional são áreas de avanço contínuo. O componente aqui descrito utiliza uma tecnologia comprovada e fiável, otimizada para fabricação de alto volume e custo-eficaz em aplicações principais de consumo e industriais.