Ficha Técnica do LED SMD Azul LTST-C191TBKT-2A - Dimensões 3.2x1.6x0.55mm - Tensão 2.45-2.95V - Potência 76mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-C191TBKT-2A é um diodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD) projetado para aplicações eletrónicas modernas e com restrições de espaço. A sua tecnologia central baseia-se num chip semicondutor de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN), responsável pela emissão de luz azul. O mercado principal para este componente inclui eletrónica de consumo, luzes indicadoras, retroiluminação para pequenos visores e vários dispositivos portáteis onde é necessária uma fonte de luz fiável, brilhante e compacta.

A característica definidora deste LED é o seu perfil excecionalmente baixo, com uma altura de apenas 0,55 milímetros. Este fator de forma ultra-fino permite a sua integração em produtos com severas limitações de espaço vertical, possibilitando designs de produto final mais elegantes e finos. O encapsulamento utiliza um material de lente transparente, que não difunde a luz, resultando num feixe mais focado e intenso, adequado para aplicações que requerem alta intensidade luminosa a partir de uma fonte minúscula.

1.1 Vantagens Principais

• Miniaturização:A altura de 0,55mm é uma vantagem significativa para designs de produto ultra-finos.
• Alto Brilho:Utiliza um chip InGaN de Ultra Brilho, proporcionando alta intensidade luminosa num encapsulamento pequeno.
• Compatibilidade:Projetado para ser compatível com equipamentos automáticos de pick-and-place e processos padrão de soldadura por refluxo por infravermelhos (IR), facilitando a montagem automatizada em grande volume.
• Normalização:Conforma-se aos contornos padrão de encapsulamento da EIA (Electronic Industries Alliance), garantindo previsibilidade no layout e montagem da PCB (Placa de Circuito Impresso).
• Conformidade Ambiental:O produto é conforme com a RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas) e classificado como Produto Verde, cumprindo as regulamentações ambientais internacionais.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma análise objetiva dos principais parâmetros elétricos, ópticos e térmicos especificados na ficha técnica. Compreender estes valores é crítico para um design de circuito adequado e operação fiável.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não são condições para operação normal.

• Dissipação de Potência (Pd):76 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o encapsulamento do LED pode dissipar como calor sem degradar o desempenho ou a vida útil. Exceder este limite arrisca dano térmico.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA. Esta corrente é permitida apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms). É usada para aplicações que requerem flashes breves e de alta intensidade.
• Corrente Direta Contínua (I_F):20 mA. Esta é a corrente máxima recomendada para operação DC contínua. Projetar o circuito de acionamento para operar a ou abaixo desta corrente garante fiabilidade a longo prazo.
• Gama de Temperatura de Operação (T_opr):-20°C a +80°C. O LED tem a sua funcionalidade garantida dentro dos seus parâmetros especificados ao longo desta gama de temperatura ambiente.
• Gama de Temperatura de Armazenamento (T_stg):-30°C a +100°C. O dispositivo pode ser armazenado sem operação dentro destes limites sem sofrer danos.
• Condição de Soldadura por Refluxo IR:Temperatura de pico de 260°C por um máximo de 10 segundos. Isto define o perfil térmico que o componente pode suportar durante o processo de montagem da PCB.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros são medidos numa condição de teste padrão de 25°C de temperatura ambiente e uma corrente direta (I_F) de 2 mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (I_V):4,5 - 18,0 mcd (milicandela). Isto mede o brilho percebido do LED pelo olho humano. A ampla gama indica que é utilizado um sistema de binning (ver Secção 3).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade da luz cai para metade do seu valor máximo (no eixo). Um ângulo de 130 graus indica um padrão de visão relativamente amplo.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_P):468 nm (típico). Este é o comprimento de onda específico no qual a potência óptica de saída é mais alta. É uma característica do material semicondutor InGaN.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):465,0 - 475,0 nm. Isto é derivado da cor percebida pelo olho humano (cromaticidade CIE) e é o comprimento de onda único que melhor representa a cor do LED. Também está sujeito a binning.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):25 nm (típico). Isto indica a gama de comprimentos de onda emitidos em torno do pico. Um valor de 25nm é típico para um LED azul InGaN.
• Tensão Direta (V_F):2,45 - 2,95 V. Esta é a queda de tensão no LED quando acionado com a corrente de teste de 2mA. Varia devido a tolerâncias de fabrico do semicondutor e é sujeito a binning.
• Corrente Inversa (I_R):100 µA (máx.) a uma Tensão Inversa (V_R) de 5V. Os LEDs não são projetados para operação em polarização inversa. Este parâmetro é apenas para caracterização da corrente de fuga. Aplicar tensão inversa pode danificar o dispositivo.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para gerir as variações naturais na fabricação de semicondutores, os LEDs são classificados em grupos de desempenho ou "bins". Isto garante consistência dentro de um lote de produção. O LTST-C191TBKT-2A utiliza um sistema de binning tridimensional.

3.1 Binning da Tensão Direta

Binning em I_F= 2mA. Cinco bins (1 a 5) cobrem a gama de 2,45V a 2,95V em passos de 0,1V, com uma tolerância de +/-0,1V por bin. Isto permite aos designers selecionar LEDs com uma queda de tensão consistente, o que pode ser importante para o design de circuitos limitadores de corrente, especialmente em matrizes paralelas.

3.2 Binning da Intensidade Luminosa

Binning em I_F= 2mA. Três bins (J, K, L) definem níveis mínimos de brilho: 4,50-7,10 mcd (J), 7,10-11,2 mcd (K) e 11,2-18,0 mcd (L). Aplica-se uma tolerância de +/-15% dentro de cada bin. Isto é crucial para aplicações que requerem brilho uniforme em múltiplos LEDs.

3.3 Binning do Comprimento de Onda Dominante

Binning em I_F= 2mA. Dois bins definem o tom de cor: AC (465,0 - 470,0 nm) e AD (470,0 - 475,0 nm), com uma tolerância de +/-1 nm. O bin AC produz um azul ligeiramente mais profundo, enquanto o bin AD é um azul ligeiramente mais claro. Isto garante consistência de cor em instalações com múltiplos LEDs.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica (ex.: Fig.1, Fig.6), as suas implicações típicas são aqui analisadas.

4.1 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva I-V)

A saída de luz (intensidade luminosa) de um LED não é linearmente proporcional à corrente. Aumenta rapidamente a correntes baixas, mas a taxa de aumento tipicamente diminui a correntes mais altas devido à queda de eficiência e efeitos térmicos. Operar significativamente acima da corrente contínua recomendada de 20mA produzirá retornos decrescentes em brilho, enquanto aumenta drasticamente o calor e reduz a vida útil.

4.2 Distribuição Espectral

O gráfico espectral referenciado (Fig.1) mostraria um único pico dominante centrado em torno de 468 nm (luz azul) com uma meia-largura espectral típica de 25 nm. Deve haver emissão negligenciável noutras partes do espetro visível, confirmando uma saída de cor azul pura.

4.3 Padrão do Ângulo de Visão

O diagrama polar (Fig.6) ilustra o ângulo de visão de 130 graus. A intensidade é mais alta quando se olha diretamente para o LED (no eixo) e diminui simetricamente à medida que o ângulo de visão aumenta, caindo para 50% do pico a +/-65 graus do eixo.

5. Informação Mecânica e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED conforma-se à pegada padrão EIA para LED chip. As dimensões-chave incluem um comprimento típico de 3,2mm, largura de 1,6mm e a altura crítica de 0,55mm. Desenhos mecânicos detalhados especificam as posições dos terminais, a forma da lente e tolerâncias (tipicamente ±0,10mm).

5.2 Identificação da Polaridade

LEDs SMD têm um ânodo (+) e um cátodo (-). A ficha técnica inclui um diagrama que mostra a marcação de polaridade no corpo do componente, o que é essencial para a orientação correta durante a montagem da PCB. Polaridade incorreta impedirá o LED de acender e pode danificá-lo se for aplicada tensão inversa.

5.3 Padrão de Terminais de PCB Sugerido

É fornecida uma disposição recomendada para as pastilhas de solda, para garantir uma junta de solda fiável, alinhamento adequado durante o refluxo e alívio térmico suficiente. Seguir este padrão ajuda a prevenir o efeito "tombstoning" (onde uma extremidade se levanta da pastilha) e garante resultados de soldadura consistentes.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura por Refluxo IR

O componente é compatível com processos de soldadura sem chumbo (Pb-free). É fornecido um perfil de refluxo sugerido detalhado, tipicamente incluindo: uma rampa de pré-aquecimento para ativar o fluxo, uma zona de imersão para aquecer uniformemente a placa, um pico rápido de temperatura até ao máximo (máx. 260°C por ≤10 segundos) e uma fase de arrefecimento controlada. Aderir a este perfil, particularmente ao tempo acima do líquido e à temperatura de pico, é vital para prevenir danos térmicos no encapsulamento plástico do LED e nas ligações internas por fio.

6.2 Notas sobre Soldadura Manual

Se for necessária soldadura manual, deve ter-se extremo cuidado. A recomendação é usar um ferro de soldar a uma temperatura máxima de 300°C por não mais de 3 segundos, aplicado apenas uma vez. Calor ou tempo excessivos podem derreter a lente ou danificar o chip semicondutor.

6.3 Limpeza

Devem ser usados apenas agentes de limpeza especificados. A ficha técnica recomenda imersão em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto, se a limpeza for necessária. Produtos químicos agressivos ou não especificados podem danificar o encapsulamento plástico, levando a fissuras ou embaciamento da lente.

6.4 Armazenamento e Manuseamento

• Sensibilidade a ESD (Descarga Eletrostática):Os LEDs são suscetíveis a danos por ESD. O manuseamento deve ser realizado numa estação de trabalho protegida contra ESD, usando pulseiras de aterramento e equipamento aterrado.
• Sensibilidade à Humidade:Embora a bobina esteja selada, uma vez aberta, os LEDs ficam expostos à humidade ambiente. Recomenda-se completar o refluxo IR dentro de 672 horas (28 dias) após a abertura da embalagem. Para armazenamento mais longo fora do saco original, devem ser mantidos num armário seco ou recipiente selado com dessecante. Componentes armazenados além das 672 horas podem requerer um ciclo de cozedura (ex.: 60°C durante 20 horas) para remover a humidade absorvida antes do refluxo, para prevenir o "efeito pipoca" (fissuração do encapsulamento devido à pressão de vapor).

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações da Fita e Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada de 8mm de largura, enrolada em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. A quantidade padrão por bobina é de 5.000 peças. A fita usa uma cobertura superior para selar os compartimentos dos componentes. A embalagem está em conformidade com as normas ANSI/EIA 481-1-A-1994.

7.2 Interpretação do Número de Modelo

O número de peça LTST-C191TBKT-2A codifica atributos específicos: LTST denota a família do produto, C191 provavelmente referencia o tamanho do encapsulamento, TB indica a cor (Azul), KT pode referir-se à embalagem em fita e bobina, e 2A poderá ser um código de revisão ou desempenho. A divisão exata deve ser confirmada com o guia de numeração de peças do fabricante.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Indicadores de Estado:Luzes de estado de energia, conectividade ou função em smartphones, tablets, portáteis e wearables.
• Retroiluminação:Retroiluminação lateral ou direta para teclados muito finos, ícones ou pequenos visores LCD.
• Eletrónica de Consumo:Iluminação decorativa ou LEDs de notificação em equipamentos de áudio, comandos de jogos e dispositivos de casa inteligente.
• Indicadores de Painel:Indicadores agrupados em painéis de controlo industrial onde o espaço é limitado.

8.2 Considerações de Design

• Limitação de Corrente:Utilize sempre uma resistência em série ou um driver de corrente constante para limitar a corrente direta a 20mA ou menos para operação contínua. O valor da resistência é calculado usando R = (V_supply- V_F) / I_F.
• Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, garantir uma área de cobre adequada na PCB em torno das pastilhas de solda ajuda a conduzir o calor para longe, especialmente em ambientes de alta temperatura ambiente ou quando acionado perto dos valores máximos absolutos.
• Design Óptico:A lente transparente produz um feixe focado. Se for necessário um padrão de luz mais amplo e difuso, difusores externos ou guias de luz devem ser incorporados no design do produto.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias de LED mais antigas ou encapsulamentos maiores, os principais diferenciadores do LTST-C191TBKT-2A são a suaaltura de 0,55mme oalto brilho proveniente de um chip InGaN. Em comparação com outros LEDs ultra-finos, as suas vantagens podem incluir uma pegada EIA padronizada para compatibilidade de design, opções de binning específicas para consistência de cor/brilho e documentação clara para montagem por refluxo sem chumbo. O ângulo de visão de 130 graus oferece um bom equilíbrio entre um cone de visão amplo e uma intensidade razoável no eixo.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

10.1 Posso acionar este LED a 20mA continuamente?

Sim, 20mA é a corrente direta contínua (DC) máxima recomendada. Para uma longevidade e fiabilidade ótimas, é frequentemente aconselhável operar a uma corrente ligeiramente inferior, como 15-18mA.

10.2 Por que existe uma gama para a Tensão Direta e Intensidade Luminosa?

Estas são variações inerentes à fabricação de semicondutores. O sistema de binning classifica os LEDs em grupos com características semelhantes. Os designers devem especificar os códigos de bin desejados ao encomendar, para garantir uniformidade na sua aplicação.

10.3 O que acontece se o soldar com uma temperatura mais alta ou por mais tempo do que o especificado?

Exceder o limite de refluxo de 260°C por 10 segundos pode causar várias falhas: o encapsulamento plástico pode deformar-se ou descolorir, as ligações internas por fio de ouro podem partir-se ou o crescimento intermetálico pode enfraquecê-las, e a lente de epóxi pode ficar embaciada. Siga sempre o perfil recomendado.

10.4 Posso usar este LED para proteção contra tensão inversa ou como um díodo Zener?

No.O dispositivo não foi projetado para operação inversa. A tensão inversa máxima especificada (5V para o teste de I_R) é apenas para caracterização. Aplicar uma polarização inversa pode danificar imediata e catastróficamente a junção do LED.

11. Estudo de Caso Prático de Design

Cenário:Projetar um indicador de estado para uma caixa de auriculares Bluetooth ultra-fina. O indicador deve ser azul, visível à luz do dia e caber numa altura total da cavidade de 0,8mm.

Seleção do Componente:O LTST-C191TBKT-2A é escolhido principalmente pela sua altura de 0,55mm, deixando 0,25mm para o guia de luz/difusor. A cor azul cumpre o requisito de branding.

Design do Circuito:A caixa usa um regulador de 3,3V. Definindo uma corrente direta alvo de 15mA para um equilíbrio entre brilho e vida da bateria. Usando um V_Ftípico de 2,7V (do Bin 3), a resistência em série é calculada: R = (3,3V - 2,7V) / 0,015A = 40 Ohms. É selecionada uma resistência padrão de 39 Ohm.

Layout da PCB:É utilizado o padrão de terminais recomendado da ficha técnica. Vias de alívio térmico adicionais são colocadas sob a pastilha do cátodo para dissipar calor para um plano de terra interno, uma vez que o dispositivo ficará enclausurado.

Encomenda:Para garantir cor e brilho uniformes em todas as unidades de produção, a encomenda especifica os bins: Bin de Intensidade Luminosa "L" (mais brilhante) e Bin de Comprimento de Onda Dominante "AD" (tom de azul preferido).

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

O LTST-C191TBKT-2A baseia-se na tecnologia semicondutora de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio). Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n do LED, eletrões e lacunas são injetados na região ativa. Eles recombinam-se, libertando energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material InGaN, que é projetada ajustando a proporção de Índio para Gálio durante o crescimento do cristal. Um maior teor de índio desloca a emissão para comprimentos de onda mais longos (verde), enquanto a composição usada aqui produz luz azul. O encapsulamento de epóxi transparente atua como uma lente, moldando a saída de luz e fornecendo proteção ambiental.

13. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

A tendência nos LEDs SMD para eletrónica de consumo continua em direção a uma maior miniaturização, aumento da eficiência (mais saída de luz por watt de entrada elétrica) e maior fiabilidade. Existe também uma procura por uma consistência de cor mais apertada (gamas de binning mais pequenas) e desempenho melhorado a altas temperaturas. A adoção de materiais de encapsulamento avançados para suportar temperaturas de refluxo mais altas associadas à soldadura sem chumbo e montagem dupla face é padrão. Embora este componente represente uma tecnologia madura e otimizada para indicadores azuis padrão, a I&D em curso foca-se em novos materiais como micro-LEDs e pontos quânticos para futuras aplicações de visualização e iluminação, que exigem espaçamentos de píxeis ainda menores e cores mais puras.