Ficha Técnica do LED SMD LTST-M140KSKT - Amarelo AlInGaP - 30mA - 72mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para o LTST-M140KSKT, um díodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD). Este componente pertence a uma família de LEDs projetada para montagem automatizada em placas de circuito impresso (PCB), apresentando tamanhos minúsculos e configurações adequadas para aplicações com espaço limitado. O LED utiliza um material semicondutor de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para produzir uma luz de cor amarela, encapsulado numa lente transparente.

A filosofia central de design foca na compatibilidade com a moderna fabricação eletrônica de alto volume. O dispositivo é projetado para ser compatível com equipamentos automáticos de pick-and-place e suportar o perfil térmico dos processos padrão de soldagem por reflow infravermelho (IR), tornando-o ideal para linhas de produção otimizadas.

Os mercados e aplicações-alvo são amplos, refletindo a versatilidade e confiabilidade do componente. As aplicações primárias incluem indicadores de estado, retroiluminação para painéis frontais e iluminação de sinais ou símbolos dentro de equipamentos de telecomunicações, dispositivos de automação de escritório, eletrodomésticos e vários equipamentos industriais.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

As especificações máximas absolutas definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Estes valores são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. A corrente direta contínua máxima (DC) é de 30 mA. Sob condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0.1ms, o dispositivo pode suportar uma corrente direta de pico de 80 mA. A tensão reversa máxima permitida aplicada ao LED é de 5 V. A dissipação total de potência não deve exceder 72 mW. O dispositivo é classificado para operação dentro de uma faixa de temperatura de -40°C a +85°C e pode ser armazenado em ambientes de -40°C a +100°C.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

O desempenho elétrico e óptico típico é medido a Ta=25°C com uma corrente direta (IF) de 20 mA, que é a condição de teste padrão. Os parâmetros-chave incluem:

• Fluxo Luminoso (Φv):Varia de um mínimo de 0.42 lúmens (lm) a um máximo típico de 1.35 lm. Isto mede a potência total percebida da luz emitida.
• Intensidade Luminosa (Iv):Corresponde ao fluxo luminoso, com um mínimo de 140 milicandelas (mcd) e um máximo típico de 450 mcd. A intensidade é medida ao longo do eixo central.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):O ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade do valor axial é tipicamente de 120 graus, indicando um padrão de visão amplo.
• Comprimento de Onda de Pico (λP):O comprimento de onda no qual a emissão espectral é mais forte é tipicamente 591 nanómetros (nm).
• Comprimento de Onda Dominante (λd):O comprimento de onda único que define a cor percebida, especificado entre 584.5 nm e 594.5 nm, garantindo uma tonalidade amarela consistente.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):Tipicamente 15 nm, descrevendo a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida.
• Tensão Direta (VF):Varia de 1.8 V a 2.4 V a 20 mA, com uma tolerância de ±0.1 V para peças classificadas (binned).
• Corrente Reversa (IR):Máximo de 10 microamperes (μA) quando um viés reverso de 5 V é aplicado.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave. Isto permite aos projetistas selecionar peças que atendam a requisitos específicos para a sua aplicação.

3.1 Binning da Tensão Direta (VF)

Os LEDs são categorizados em três bins de tensão (D2, D3, D4) a 20 mA. O bin D2 cobre 1.8V a 2.0V, D3 cobre 2.0V a 2.2V, e D4 cobre 2.2V a 2.4V. Cada bin tem uma tolerância de ±0.1V. Selecionar um bin de tensão mais restrito pode ajudar a projetar circuitos de acionamento mais consistentes, especialmente quando múltiplos LEDs são conectados em série.

3.2 Binning do Fluxo Luminoso e da Intensidade

A saída luminosa é classificada em cinco códigos primários (C2, D1, D2, E1, E2). Por exemplo, o bin C2 especifica um fluxo luminoso entre 0.42 lm e 0.54 lm (correspondendo a 140-180 mcd), enquanto o bin de maior saída, E2, cobre 1.07 lm a 1.35 lm (355-450 mcd). A tolerância para cada bin de intensidade é de ±11%. Esta classificação é crucial para aplicações que requerem brilho uniforme em múltiplos indicadores ou matrizes de retroiluminação.

3.3 Binning da Matiz (Comprimento de Onda Dominante)

O comprimento de onda dominante, que define o tom preciso de amarelo, é classificado em quatro categorias: H (584.5-587.0 nm), J (587.0-589.5 nm), K (589.5-592.0 nm) e L (592.0-594.5 nm). Cada bin tem uma tolerância de ±1 nm. Isto permite uma correspondência precisa de cor em aplicações onde tons específicos de amarelo são necessários, como em sinais de trânsito ou indicadores de estado específicos.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora dados gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica, as curvas de desempenho típicas para tais LEDs fornecem insights essenciais para o projeto. Estas geralmente incluem:

• Curva Corrente vs. Tensão (Curva I-V):Mostra a relação exponencial entre a tensão direta e a corrente. A curva é crucial para determinar o ponto de operação e projetar circuitos limitadores de corrente.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva I-L):Demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente, tipicamente numa relação quase linear dentro da faixa de operação recomendada. Ajuda na seleção da corrente de acionamento para o brilho desejado.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Ilustra a diminuição da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta. Compreender esta derating é vital para aplicações que operam em ambientes de temperatura elevada.
• Curva de Distribuição Espectral:Traça a intensidade relativa em função do comprimento de onda, mostrando o pico em ~591 nm e a largura a meia altura de 15 nm, confirmando a emissão monocromática amarela.
• Padrão do Ângulo de Visão:Um gráfico polar mostrando a distribuição angular da intensidade luminosa, tipicamente confirmando o ângulo de visão de 120 graus com um padrão de emissão Lambertiano ou similar.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED vem num encapsulamento SMD padrão. Todas as dimensões são fornecidas em milímetros com uma tolerância geral de ±0.2 mm, salvo indicação em contrário. A ficha técnica inclui um desenho mecânico detalhado mostrando a vista superior, vista lateral e footprint, incluindo dimensões-chave como comprimento, largura e altura do corpo, e a colocação e tamanho dos terminais de solda.

5.2 Design dos Terminais e Identificação da Polaridade

Um padrão de terminais (pad) recomendado para PCB é fornecido para processos de soldagem por reflow infravermelho e de fase vapor. Este padrão é otimizado para a formação confiável da junta de solda e estabilidade mecânica. O componente apresenta marcações de polaridade, tipicamente indicadas por um marcador de cátodo no próprio encapsulamento (como um entalhe, ponto ou terminal aparado). A orientação correta é essencial, pois os LEDs são díodos e só permitem o fluxo de corrente numa direção.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Reflow

A ficha técnica fornece um perfil de reflow IR sugerido, conforme a J-STD-020B para processos sem chumbo. Os parâmetros-chave incluem uma zona de pré-aquecimento, um aumento controlado até uma temperatura de pico e uma fase de arrefecimento controlada. A temperatura de pico máxima recomendada é de 260°C, com o tempo acima de 217°C (temperatura de liquidus para solda sem chumbo típica) cuidadosamente controlado para evitar danos térmicos ao encapsulamento do LED ou ao chip semicondutor.

6.2 Precauções de Armazenamento e Manuseio

Os LEDs são dispositivos sensíveis à humidade. Quando selados na sua embalagem original à prova de humidade com dessecante, devem ser armazenados a ≤30°C e ≤70% de humidade relativa (RH) e usados dentro de um ano. Uma vez aberto o saco selado, começa a "vida útil no chão de fábrica". Os componentes devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% RH e é recomendado que sejam submetidos a reflow IR dentro de 168 horas (Nível 3 JEDEC). Para armazenamento além deste período, é necessário um cozimento (baking) a aproximadamente 60°C por pelo menos 48 horas antes da soldagem para remover a humidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" durante o reflow.

6.3 Limpeza

Se a limpeza após a soldagem for necessária, apenas solventes especificados devem ser usados. Recomenda-se imergir o LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. Limpadores químicos não especificados podem danificar a lente de epóxi ou o material do encapsulamento.

7. Embalagem e Informações de Pedido

A embalagem padrão para montagem automatizada é uma fita transportadora relevada de 12 mm de largura enrolada num carretel de 7 polegadas (178 mm) de diâmetro. Cada carretel contém 3000 peças. As especificações da fita e do carretel estão em conformidade com as normas ANSI/EIA-481. Uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças está disponível para pedidos de restante. A fita inclui uma fita de cobertura para selar os compartimentos dos componentes, e o número máximo permitido de componentes ausentes consecutivos num carretel é de dois.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O método de acionamento mais comum é uma fonte de corrente constante ou um simples resistor em série. O valor do resistor (R) é calculado usando a fórmula: R = (Vfonte - VF) / IF, onde VF é a tensão direta do LED na corrente desejada IF. Por exemplo, com uma fonte de 5V, um VF de 2.0V e um IF alvo de 20mA, o resistor em série necessário é (5V - 2.0V) / 0.02A = 150 Ohms. Deve-se selecionar um resistor classificado para pelo menos (5V-2.0V)*0.02A = 0.06W, sendo típico um resistor de 1/8W ou 1/10W.

8.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Sempre use um dispositivo limitador de corrente (resistor ou CI driver). Conectar diretamente a uma fonte de tensão causará corrente excessiva e falha imediata.
• Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, garantir uma área de cobre adequada na PCB ou vias térmicas ao redor dos terminais de solda pode ajudar a dissipar calor, especialmente em condições de alta temperatura ambiente ou quando acionado a correntes mais altas.
• Proteção contra ESD:Embora não seja explicitamente declarado como altamente sensível, devem ser observadas as precauções padrão de manuseio ESD durante a montagem.
• Design Óptico:O amplo ângulo de visão de 120 graus torna-o adequado para aplicações que requerem ampla visibilidade. Para luz focada, seriam necessárias ópticas secundárias (lentes).

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O LTST-M140KSKT diferencia-se pelo uso da tecnologia AlInGaP para emissão amarela. Comparado com tecnologias mais antigas como GaAsP, os LEDs de AlInGaP oferecem eficiência luminosa significativamente maior, resultando em saída mais brilhante na mesma corrente de acionamento, e melhor estabilidade térmica. O amplo ângulo de visão de 120 graus é uma característica-chave para aplicações de indicador. A sua compatibilidade com processos padrão de reflow IR e embalagem em fita e carretel torna-o uma escolha económica para fabricação automatizada de alto volume, comparado com LEDs de orifício passante que requerem inserção manual.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

P: Qual é a diferença entre fluxo luminoso (lm) e intensidade luminosa (mcd)?

R: O fluxo luminoso mede a quantidade total de luz visível emitida em todas as direções. A intensidade luminosa mede o brilho numa direção específica (tipicamente o eixo central). Para um LED de ângulo amplo como este, o valor em mcd é um ponto de referência, mas a saída total de luz é melhor representada pelo valor em lúmens.

P: Posso acionar este LED com uma fonte de 3.3V?

R: Sim. Usando a fórmula com um VF típico de 2.0V e uma corrente alvo de 20mA, o resistor em série necessário seria (3.3V - 2.0V) / 0.02A = 65 Ohms. Certifique-se de que a potência nominal do resistor é suficiente.

P: Por que o binning é importante?

R: O binning garante consistência de cor e brilho. Se estiver a usar múltiplos LEDs num produto (ex.: uma matriz de luzes de estado), encomendar dos mesmos bins de tensão, intensidade e comprimento de onda garante uma aparência uniforme.

P: O que acontece se eu exceder a tensão reversa máxima absoluta de 5V?

R: Aplicar uma tensão reversa além da classificação pode causar uma ruptura súbita e catastrófica da junção PN do LED, levando a uma falha imediata e permanente.

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 mostrar a atividade de ligação em diferentes portas. Brilho e cor uniformes são críticos para a experiência do utilizador.

Passos do Projeto:

1. Selecionar o LTST-M140KSKT pela sua cor amarela, brilho adequado e fator de forma SMD.

2. Especificar bins: Escolher um único bin de intensidade luminosa (ex.: D2 para 224-280 mcd) e um único bin de comprimento de onda dominante (ex.: J para 587.0-589.5 nm) para garantir consistência. Um bin de tensão de gama média (D3) é aceitável.

3. Design do Circuito: Usar uma linha comum de 3.3V na PCB do router. Calcular o resistor em série para cada LED. Assumindo um VF de 2.1V (meio do bin D3) e um alvo de 20mA: R = (3.3V - 2.1V) / 0.02A = 60 Ohms. Usar um resistor padrão de 62 ohms, 1/10W.

4. Layout: Colocar os LEDs simetricamente no painel frontal da PCB. Seguir o padrão de terminais recomendado na ficha técnica para garantir boa soldabilidade.

5. Montagem: Seguir o perfil de reflow recomendado. Garantir que o carretel aberto de LEDs seja usado dentro da vida útil no chão de fábrica de 168 horas ou seja devidamente cozido (baked) se armazenado por mais tempo.

12. Princípio de Funcionamento

A emissão de luz neste LED baseia-se na eletroluminescência numa junção PN semicondutora feita de materiais AlInGaP. Quando uma tensão direta que excede o potencial interno da junção é aplicada, eletrões da região tipo-N e lacunas da região tipo-P são injetados na região ativa. Quando estes portadores de carga se recombinam, libertam energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga de AlInGaP determina a energia da banda proibida, que corresponde diretamente ao comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, amarelo (~591 nm). A lente de epóxi transparente encapsula o chip semicondutor, fornece proteção mecânica e molda o padrão de saída de luz.

13. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs SMD como o LTST-M140KSKT faz parte da tendência mais ampla na eletrónica em direção à miniaturização, maior confiabilidade e fabricação automatizada. A tecnologia AlInGaP representa uma solução madura e eficiente para LEDs vermelhos, laranja e amarelos. As tendências em curso na indústria incluem o impulso para uma eficácia luminosa ainda maior (mais saída de luz por watt de entrada elétrica), melhor consistência de cor através de binning mais apertado, e o desenvolvimento de tamanhos de encapsulamento cada vez menores (ex.: encapsulamentos de escala de chip) para permitir integração mais densa. Além disso, há um foco em melhorar a confiabilidade sob condições ambientais adversas, como faixas de temperatura e humidade mais altas, para atender às demandas de aplicações automotivas e industriais.