Ficha Técnica do LED SMD LTST-108KSKT - Pacote 3.2x2.8x1.9mm - Tensão 1.8-2.4V - Cor Amarela - Potência 72mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas de um Diodo Emissor de Luz (LED) de montagem em superfície (SMD). Este componente é projetado para processos automatizados de montagem em placas de circuito impresso (PCB), tornando-o adequado para fabricação em grande volume. Seu formato miniatura é ideal para aplicações onde o espaço é uma restrição crítica. O LED é construído usando a tecnologia de semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP), conhecida por produzir luz de alta eficiência no espectro do âmbar ao vermelho. A variante específica abordada aqui emite luz amarela.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste LED incluem seu tamanho compacto, compatibilidade com equipamentos padrão de pick-and-place automatizado e sua adequação para processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR), que são padrão na fabricação eletrônica moderna. É compatível com RoHS, atendendo às regulamentações ambientais. O dispositivo é embalado em fita de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, facilitando o manuseio eficiente nas linhas de produção.

Suas aplicações-alvo são amplas, abrangendo indicadores de status, iluminação de fundo para painéis frontais e iluminação de sinais ou símbolos em vários equipamentos eletrônicos. Os mercados finais típicos incluem dispositivos de telecomunicações (ex.: telefones sem fio e celulares), equipamentos de automação de escritório (ex.: notebooks), sistemas de rede, eletrodomésticos e sinalização interna.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

Uma compreensão completa das características elétricas e ópticas é essencial para o projeto adequado do circuito e para garantir a confiabilidade de longo prazo.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. São especificadas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Dissipação de Potência (Pd):72 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o pacote do LED pode dissipar como calor sem exceder seus limites térmicos.
• Corrente Direta Contínua (IF):30 mA DC. A corrente máxima em estado estacionário que pode ser aplicada.
• Corrente Direta de Pico:80 mA. Isto é permitido apenas sob condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0,1ms. Exceder a classificação de corrente DC, mesmo brevemente, pode causar superaquecimento.
• Faixa de Temperatura de Operação:-40°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente na qual o funcionamento do dispositivo é garantido.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +100°C. A faixa de temperatura para armazenamento quando o dispositivo não está energizado.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

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

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de 180 mcd (mínimo) a 450 mcd (máximo), com um valor típico dentro dessa faixa. A intensidade é medida usando um sensor filtrado para corresponder à resposta fotópica do olho humano (curva CIE).
• Ângulo de Visão (2θ1/2):110 graus (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor medido no eixo central. Um ângulo de 110 graus indica um padrão de visão amplo.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λp):Aproximadamente 591 nm. Este é o comprimento de onda no qual a saída espectral é mais forte.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Especificado entre 584,5 nm e 594,5 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor (amarela). A tolerância é de ±1 nm por lote.
• Largura a Meia Altura da Linha Espectral (Δλ):Aproximadamente 15 nm. Isto indica a pureza espectral; um valor menor significa uma luz mais monocromática.
• Tensão Direta (VF):Varia de 1,8V (mínimo) a 2,4V (máximo) a 20mA. O valor típico está dentro desta faixa. Um resistor limitador de corrente deve ser calculado com base na VF real e na tensão de alimentação.
• Corrente Reversa (IR):Máximo de 10 μA quando uma tensão reversa (VR) de 5V é aplicada. Este dispositivo não foi projetado para operação em polarização reversa; este parâmetro é apenas para fins de teste.

3. Explicação do Sistema de Classificação por Lotes (Binning)

Para garantir consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em lotes de desempenho. Os projetistas podem especificar lotes para atender aos requisitos da aplicação.

3.1 Classificação por Tensão Direta (VF)

Unidades: Volts @ 20mA. Tolerância por lote: ±0,10V.

• Lote D2:1,8V (Mín) a 2,0V (Máx)
• Lote D3:2,0V (Mín) a 2,2V (Máx)
• Lote D4:2,2V (Mín) a 2,4V (Máx)

3.2 Classificação por Intensidade Luminosa (Iv)

Unidades: milicandelas (mcd) @ 20mA. Tolerância por lote: ±11%.

• Lote S1:180 mcd (Mín) a 224 mcd (Máx)
• Lote S2:224 mcd (Mín) a 280 mcd (Máx)
• Lote T1:280 mcd (Mín) a 355 mcd (Máx)
• Lote T2:355 mcd (Mín) a 450 mcd (Máx)

3.3 Classificação por Comprimento de Onda Dominante (WD)

Unidades: Nanômetros (nm) @ 20mA. Tolerância por lote: ±1 nm.

• Lote H:584,5 nm (Mín) a 587,0 nm (Máx)
• Lote J:587,0 nm (Mín) a 589,5 nm (Máx)
• Lote K:589,5 nm (Mín) a 592,0 nm (Máx)
• Lote L:592,0 nm (Mín) a 594,5 nm (Máx)

Um número de peça completo normalmente inclui códigos para os lotes de VF, Iv e WD (ex.: LTST-108KSKT-D3T1K).

4. Análise das Curvas de Desempenho

Dados gráficos fornecem uma visão mais profunda do comportamento do dispositivo sob condições variáveis.

4.1 Característica Corrente vs. Tensão (I-V)

A curva I-V para um LED AlInGaP mostra uma tensão direta relativamente estável, mas que aumenta ligeiramente com o aumento da temperatura da junção. A curva é exponencial perto da tensão de ligação, tornando-se mais linear em correntes mais altas. Os projetistas usam isso para determinar a resistência dinâmica e modelar a dissipação de potência.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Esta relação é geralmente linear dentro da faixa de corrente de operação recomendada (até 30mA). Aumentar a corrente aumenta a saída de luz, mas também aumenta a geração de calor. Operar além das especificações máximas absolutas leva à queda de eficiência (diminuição da saída de luz por watt) e à degradação acelerada.

4.3 Distribuição Espectral

A curva de saída espectral está centrada em torno de 591 nm (pico) com uma largura a meia altura típica de 15 nm. O comprimento de onda dominante, que define a cor percebida, estará dentro da faixa do lote (ex.: 589,5-592,0 nm para o Lote K). O espectro é relativamente estreito, característico dos materiais AlInGaP, resultando em uma cor amarela saturada.

4.4 Dependência da Temperatura

Parâmetros-chave são afetados pela temperatura:

• Tensão Direta (VF):Diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Isto tem um coeficiente de temperatura negativo, tipicamente em torno de -2 mV/°C para AlInGaP.
• Intensidade Luminosa (Iv):Também diminui com o aumento da temperatura. A curva de derating é importante para aplicações que operam em altas temperaturas ambientes para garantir brilho suficiente.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Pode deslocar-se ligeiramente com a temperatura, geralmente em direção a comprimentos de onda mais longos (desvio para o vermelho).

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Pacote

O LED é alojado em um pacote padrão de montagem em superfície. As dimensões principais (em milímetros) são:

• Comprimento: 3,2 mm (tolerância ±0,2 mm)
• Largura: 2,8 mm (tolerância ±0,2 mm)
• Altura: 1,9 mm (tolerância ±0,2 mm)

Desenhos mecânicos detalhados devem ser consultados para espaçamento dos terminais, formato da lente e marca de identificação do cátodo/ânodo. O cátodo é tipicamente indicado por uma marca verde no pacote ou por um canto chanfrado.

5.2 Padrão Recomendado para Trilhas na PCB

Para uma soldagem confiável, o projeto das trilhas na PCB é crítico. O padrão recomendado inclui duas trilhas retangulares para o ânodo e o cátodo, dimensionadas para fornecer filete de solda suficiente para resistência mecânica e conexão elétrica, evitando pontes de solda. O projeto da trilha é otimizado para processos de soldagem por refluxo infravermelho e de fase vapor.

5.3 Embalagem em Fita e Bobina

Os componentes são fornecidos em fita transportadora embutida com uma fita de cobertura protetora. Especificações principais:

• Largura da Fita Transportadora: 8 mm
• Diâmetro da Bobina: 7 polegadas (178 mm)
• Quantidade por Bobina: 4.000 peças
• Quantidade Mínima de Pedido: 500 peças para bobinas remanescentes
• Passo dos Bolsos: Conforme o desenho dimensional
• Normas: Conforme as especificações ANSI/EIA-481.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo IR (Sem Chumbo)

O dispositivo é compatível com processos de solda sem chumbo (Pb-free). Um perfil de refluxo recomendado, compatível com J-STD-020, inclui:

• Pré-aquecimento:Rampa da temperatura ambiente para 150-200°C em no máximo 120 segundos.
• Estabilização/Ativação:Manter entre 150-200°C para permitir a ativação do fluxo e a equalização da temperatura.
• Refluxo:Rampa até uma temperatura de pico não superior a 260°C. O tempo acima de 217°C (líquidus para solda SnAgCu) deve ser controlado.
• Resfriamento:Fase de resfriamento controlado.

O perfil específico deve ser caracterizado para a montagem real da PCB, considerando a espessura da placa, densidade de componentes e especificações da pasta de solda.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, deve-se tomar extremo cuidado:

• Temperatura do Ferro de Soldar: Máximo 300°C.
• Tempo de Soldagem por Terminal: Máximo 3 segundos.
• Tentativas: Apenas uma tentativa de soldagem por trilha é recomendada para evitar estresse térmico.

6.3 Limpeza

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

7. Precauções de Armazenamento e Manuseio

7.1 Sensibilidade à Umidade

O pacote de plástico do LED é sensível à umidade. Como entregue em um saco selado à prova de umidade (MBB) com dessecante, tem uma vida útil de um ano quando armazenado a ≤30°C e ≤70% de UR. Uma vez que o saco original é aberto, os componentes ficam expostos à umidade ambiente.

7.2 Vida Útil em Bancada e Secagem

• Vida Útil em Banceda:Após abrir o MBB, os componentes devem ser submetidos à soldagem por refluxo IR dentro de 168 horas (7 dias) sob condições de ≤30°C e ≤60% de UR.
• Armazenamento Prolongado:Para armazenamento além de 168 horas fora do MBB, os componentes devem ser armazenados em um recipiente selado com dessecante ou em um dessecador de nitrogênio.
• Secagem:Se a vida útil em bancada de 168 horas for excedida, uma secagem é necessária antes da soldagem para remover a umidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" (rachadura do pacote durante o refluxo). Condição de secagem recomendada: 60°C por pelo menos 48 horas.

8. Considerações para Projeto de Aplicação

8.1 Limitação de Corrente

Um resistor em série é obrigatório para limitar a corrente direta a um valor seguro, tipicamente 20mA para desempenho e longevidade ideais. O valor do resistor (R) é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_alimentação - VF_LED) / I_desejada. Sempre use a VF máxima da ficha técnica (2,4V) para um projeto de pior caso, garantindo que a corrente não exceda os limites.

8.2 Gerenciamento Térmico

Embora a dissipação de potência seja baixa (72 mW máx.), um projeto térmico adequado prolonga a vida do LED e mantém o brilho. Certifique-se de que a PCB tenha área de cobre adequada conectada aos terminais do LED para atuar como dissipador de calor. Evite colocar o LED perto de outros componentes geradores de calor. Para aplicações de alta temperatura ambiente, reduza a corrente direta máxima.

8.3 Projeto Óptico

O amplo ângulo de visão de 110 graus o torna adequado para aplicações que requerem ampla visibilidade. Para luz focada ou direcionada, ópticas secundárias (lentes, guias de luz) podem ser necessárias. A lente transparente permite que a cor amarela intrínseca do chip AlInGaP seja vista diretamente.

9. Comparação e Diferenciação

Comparado com outras tecnologias de LED amarelo:

• vs. GaAsP Tradicional:O AlInGaP oferece eficiência luminosa significativamente maior e melhor estabilidade térmica, resultando em saída de luz mais brilhante e consistente.
• vs. Branco/Amarelo Convertido por Fósforo:Este é um semicondutor de emissão direta, portanto tem um espectro mais estreito (cor mais saturada) e não sofre degradação do fósforo ao longo do tempo.
• Vantagem Principal:A combinação de um formato de pacote padrão EIA, compatibilidade com refluxo sem chumbo e alto brilho em um tamanho miniatura o torna uma escolha versátil para a eletrônica moderna.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

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

O Comprimento de Onda de Pico (λp) é o comprimento de onda físico onde o LED emite a maior potência óptica. O Comprimento de Onda Dominante (λd) é um valor calculado baseado no sistema colorimétrico CIE que representa o comprimento de onda único que o olho humano percebe como a cor. Para uma fonte monocromática como este LED amarelo, eles são próximos, mas não idênticos. Projetistas preocupados com a correspondência de cores devem usar o lote de Comprimento de Onda Dominante.

10.2 Posso acionar este LED sem um resistor limitador de corrente?

Não. Um LED é um diodo com uma característica I-V não linear. Conectá-lo diretamente a uma fonte de tensão que exceda sua tensão direta fará com que a corrente aumente incontrolavelmente, excedendo rapidamente a especificação máxima e destruindo o dispositivo. Um resistor em série ou um driver de corrente constante é sempre necessário.

10.3 Por que existe um requisito de armazenamento e secagem?

O epóxi plástico usado no pacote do LED pode absorver umidade do ar. Durante o processo de soldagem por refluxo em alta temperatura, essa umidade retida pode vaporizar-se rapidamente, criando pressão interna que pode descolar o pacote ou rachar o chip ("efeito pipoca"). Os procedimentos de armazenamento e secagem controlam o teor de umidade para prevenir este modo de falha.

11. Exemplo Prático de Aplicação

Cenário:Projetando um indicador de status para um dispositivo portátil alimentado por uma linha de 3,3V.

1. Seleção de Corrente:Escolha 20mA para um bom equilíbrio entre brilho e consumo de energia.
2. Cálculo do Resistor:Usando a VF de pior caso (Máx) = 2,4V. R = (3,3V - 2,4V) / 0,020A = 45 Ohms. O valor padrão mais próximo é 47 Ohms. Recalcule a corrente real: I = (3,3V - 2,2V_Típ) / 47 = ~23,4mA (seguro).
3. Layout da PCB:Coloque o resistor de 47Ω próximo ao LED. Use o padrão de trilha recomendado. Forneça uma pequena área de cobre sob o LED para dissipação de calor.
4. Fabricação:Certifique-se de que a casa de montagem siga as diretrizes do perfil de refluxo sem chumbo. Mantenha as bobinas abertas em um gabinete seco se não forem usadas dentro de 168 horas.

12. Introdução ao Princípio Técnico

Este LED é baseado no material semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) cultivado sobre um substrato. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, elétrons e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. Em um semicondutor de banda proibida direta como o AlInGaP, essa recombinação libera energia na forma de fótons (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 ajustando as proporções de Alumínio, Índio, Gálio e Fósforo. A lente de epóxi transparente encapsula o chip, fornecendo proteção mecânica, moldando a saída de luz e melhorando a extração de luz.

13. Tendências da Indústria

A tendência em LEDs SMD para aplicações de indicação continua em direção a maior eficiência (mais saída de luz por mA), tamanhos de pacote menores para maior flexibilidade de projeto e confiabilidade aprimorada sob condições adversas (maior temperatura, umidade). Há também um foco em tolerâncias de classificação por lotes mais apertadas para cor e brilho, permitindo resultados estéticos mais consistentes em produtos de consumo. A busca pela miniaturização impulsiona o desenvolvimento de LEDs em pacotes de escala de chip (CSP), embora pacotes padrão como este permaneçam dominantes para aplicações de alto volume e sensíveis ao custo, devido aos seus processos de fabricação maduros e compatibilidade com a infraestrutura de montagem existente.