Ficha Técnica do LED SMD LTST-C193KRKT-2A - Altura 0,35mm - Tensão Direta 1,6-2,2V - Cor Vermelha - Potência 75mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para o LTST-C193KRKT-2A, um LED chip de montagem superficial de alto desempenho, projetado para aplicações eletrónicas modernas que exigem altura mínima do componente e desempenho confiável. O dispositivo é um LED extra-fino que utiliza tecnologia avançada de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para produzir uma saída de luz vermelha brilhante. O seu objetivo principal de design é permitir a integração em montagens com restrições de espaço sem comprometer o desempenho óptico ou a fabricabilidade.

As vantagens centrais deste componente incluem o seu perfil excecionalmente baixo de 0,35mm, que é um parâmetro crítico para eletrónicos de consumo finos, ecrãs e aplicações de indicação. Foi concebido para ser compatível com linhas de montagem automáticas padrão de pick-and-place e processos de soldagem por refluxo de alto volume, incluindo métodos de infravermelhos (IR) e fase de vapor. O produto é classificado como Produto Verde e cumpre as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), tornando-o adequado para designs ambientalmente conscientes e mercados globais.

1.1 Características Principais e Mercado-Alvo

O LTST-C193KRKT-2A é caracterizado por várias características-chave que definem o seu espaço de aplicação. A utilização de um chip AlInGaP é central para o seu desempenho, oferecendo maior eficiência luminosa e melhor estabilidade térmica em comparação com materiais tradicionais de LED para emissão vermelha. A embalagem é padronizada de acordo com as normas EIA (Electronic Industries Alliance), garantindo ampla compatibilidade com bibliotecas de design da indústria e equipamentos de montagem.

O mercado-alvo para este LED abrange uma vasta gama de equipamentos eletrónicos. As suas principais aplicações encontram-se em dispositivos de automação de escritório (impressoras, scanners, copiadoras), equipamentos de comunicação (routers, modems, switches) e eletrodomésticos onde é necessária indicação de estado, retroiluminação de botões ou iluminação funcional. O seu perfil fino torna-o particularmente atrativo para dispositivos portáteis, molduras ultra-finas em monitores e TVs, e qualquer aplicação onde a altura (eixo Z) seja uma restrição crítica de design. A compatibilidade do dispositivo com colocação automática e soldagem por refluxo torna-o ideal para fabricação de alto volume e custo-eficaz.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

Uma compreensão completa dos parâmetros elétricos, ópticos e térmicos é essencial para um design de circuito confiável e integração do sistema. Todas as especificações são definidas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C, salvo indicação em contrário.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os Valores Máximos Absolutos definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Estes não são condições de operação.

• Dissipação de Potência (Pd):75 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que a embalagem do LED pode dissipar como calor. Exceder este limite arrisca dano térmico na junção semicondutora e na lente de epóxi.
• Corrente Direta Contínua (IF):30 mA. A corrente direta contínua máxima que pode ser aplicada. Para operação pulsada, é permitida uma Corrente Direta de Pico mais alta de 80 mA sob condições específicas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms).
• Derating da Corrente Direta:0,4 mA/°C linear a partir de 25°C. Este é um parâmetro crítico para a gestão térmica. À medida que a temperatura ambiente sobe acima de 25°C, a corrente contínua máxima permitida deve ser reduzida. Por exemplo, a 50°C, a corrente máxima é 30 mA - [0,4 mA/°C * (50-25)°C] = 20 mA.
• Tensão Reversa (VR):5 V. Aplicar uma tensão de polarização reversa superior a esta pode causar ruptura da junção.
• Gama de Temperatura de Operação e Armazenamento:-55°C a +85°C. Esta ampla gama garante fiabilidade em ambientes adversos.
• Tolerância à Temperatura de Soldagem:O dispositivo pode suportar soldagem por onda a 260°C durante 5 segundos, refluxo por IR a 260°C durante 5 segundos e refluxo por fase de vapor a 215°C durante 3 minutos. Estes parâmetros são vitais para definir a janela do processo de montagem.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros definem o desempenho típico do LED em condições normais de operação.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 1,80 mcd a um máximo de 11,2 mcd a uma corrente de teste (IF) de 2 mA. A intensidade real para uma unidade específica é determinada pelo seu Código de Bin (ver Secção 3). A medição utiliza um sensor filtrado para aproximar a curva de resposta fotópica do olho CIE.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):130 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor no eixo central (0 graus). Um ângulo de visão amplo como este é adequado para aplicações que requerem iluminação difusa e ampla, em vez de um feixe focalizado.
• Comprimento de Onda de Pico (λP):639 nm. Este é o comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é máxima. Define a tonalidade percebida da luz vermelha.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):629 nm. Derivado do diagrama de cromaticidade CIE, este é o comprimento de onda único que melhor representa a cor percebida pelo olho humano. É tipicamente ligeiramente mais curto do que o comprimento de onda de pico para LEDs vermelhos AlInGaP.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):20 nm. Isto indica a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida. Um valor menor indica uma fonte de luz mais monocromática.
• Tensão Direta (VF):1,60 V a 2,20 V a IF = 2 mA. Esta é a queda de tensão no LED durante a operação. É crucial para projetar o circuito limitador de corrente. A variação deve-se às tolerâncias normais de fabrico de semicondutores.
• Corrente Reversa (IR):10 µA máximo a VR = 5 V. Esta é a pequena corrente de fuga que flui quando o dispositivo está polarizado inversamente dentro do seu valor máximo.
• Capacitância (C):40 pF típico a VF = 0V, f = 1 MHz. Esta capacitância parasita pode ser relevante em aplicações de comutação de alta frequência.
• Limiar de ESD (HBM):1000 V. Esta classificação do Modelo do Corpo Humano indica a sensibilidade do LED a descargas eletrostáticas. É classificada como moderadamente sensível; procedimentos adequados de manuseamento de ESD são obrigatórios.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para gerir a variação natural na fabricação de semicondutores, os LEDs são classificados em bins de desempenho. O LTST-C193KRKT-2A utiliza um sistema de binning principalmente para a Intensidade Luminosa.

A intensidade é medida na condição de teste padrão de IF = 2 mA. As unidades são classificadas nos seguintes bins:

• Bin G:1,80 mcd (Mín) a 2,80 mcd (Máx)
• Bin H:2,80 mcd a 4,50 mcd
• Bin J:4,50 mcd a 7,10 mcd
• Bin K:7,10 mcd a 11,20 mcd

Uma tolerância de +/-15% é aplicada aos limites de cada bin. Este binning permite aos designers selecionar LEDs com um brilho mínimo garantido para a sua aplicação, assegurando consistência na aparência do produto final, especialmente quando múltiplos LEDs são usados lado a lado. Para aplicações críticas de correspondência de cores, recomenda-se consultar o fabricante para obter informações específicas de binning de cromaticidade, uma vez que a ficha técnica detalha principalmente bins de intensidade.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora a ficha técnica forneça dados tabulares, compreender as relações entre parâmetros através de curvas características é vital para um design robusto.

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

A relação entre a corrente direta (IF) e a tensão direta (VF) é não linear e exponencial por natureza, típica de um díodo. A gama especificada de VF de 1,6V-2,2V a 2mA fornece um ponto de operação chave. Os designers devem notar que o VF diminuirá com o aumento da temperatura para uma dada corrente, o que pode afetar a corrente consumida num circuito simples limitado por resistor se não for devidamente considerado.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A saída de luz (intensidade luminosa) é aproximadamente proporcional à corrente direta na gama típica de operação. No entanto, a eficiência (lúmens por watt) pode atingir um pico a uma certa corrente e depois diminuir devido a efeitos térmicos e elétricos. Operar na ou abaixo da corrente contínua recomendada garante eficiência e longevidade ótimas.

4.3 Dependência da Temperatura

O desempenho de um LED é significativamente afetado pela temperatura. Os efeitos-chave incluem:

• Intensidade Luminosa:A saída diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. O derating da corrente direta está diretamente ligado à gestão deste efeito térmico para manter o brilho e a fiabilidade.
• Tensão Direta:VF tipicamente diminui com o aumento da temperatura (coeficiente de temperatura negativo).
• Comprimento de Onda:Os comprimentos de onda de pico e dominante deslocar-se-ão ligeiramente (geralmente para comprimentos de onda mais longos) à medida que a temperatura aumenta, o que pode afetar a perceção de cor em aplicações de precisão.

5. Informação Mecânica e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem e Polaridade

O LED está alojado numa embalagem de montagem superficial muito compacta. A característica mecânica definidora é a sua altura de apenas 0,35 mm. Desenhos dimensionados detalhados são fornecidos na ficha técnica, incluindo comprimento, largura e localização da lente óptica. A embalagem segue uma pegada padrão de LED chip. A polaridade é indicada por uma marcação ou um canto chanfrado na embalagem. A orientação correta durante a montagem é crítica, pois aplicar polarização inversa pode danificar o dispositivo.

5.2 Design Recomendado da Pasta de Solda

Para garantir juntas de solda confiáveis e alinhamento adequado durante o refluxo, é sugerido um layout específico da pasta de solda (padrão de land). A ficha técnica fornece estas dimensões. A adesão a este padrão ajuda a prevenir problemas como tombamento (onde uma extremidade do componente se levanta da pasta) ou desalinhamento. É especificada uma espessura recomendada do estêncil de 0,10mm no máximo para controlar o volume de pasta de solda depositada.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfis de Soldagem por Refluxo

A ficha técnica fornece dois perfis de refluxo por infravermelhos (IR) sugeridos: um para processo de solda normal (estanho-chumbo) e outro para processo de solda sem chumbo. O perfil sem chumbo tem tipicamente uma temperatura de pico mais alta (ex., 260°C) para acomodar o ponto de fusão mais alto de ligas sem chumbo como SAC (Sn-Ag-Cu). Ambos os perfis incluem parâmetros críticos:

• Pré-aquecimento/Rampa:Uma fase de aquecimento controlada para trazer gradualmente a placa e os componentes à temperatura, minimizando o choque térmico e prevenindo a pulverização da pasta de solda.
• Estabilização/Pré-refluxo:Um patamar de temperatura para permitir que o fluxo na pasta de solda se ative e os voláteis escapem, e para equalizar as temperaturas em toda a montagem.
• Refluxo/Pico:A temperatura excede o ponto líquido da solda, permitindo que derreta, molhe as pastas e terminações do componente e forme uma junta metalúrgica adequada. O tempo acima do líquido (TAL) e a temperatura de pico devem ser controlados dentro da tolerância do LED (5 seg a 260°C máx).
• Arrefecimento:Um arrefecimento controlado para solidificar a junta e minimizar o stress térmico.

6.2 Precauções de Armazenamento e Manuseamento

O armazenamento adequado é essencial para manter a soldabilidade. Os LEDs removidos da sua embalagem original de barreira à humidade são higroscópicos e podem absorver humidade. Se armazenados por períodos prolongados (mais de 672 horas ou 28 dias) fora da embalagem seca, devem ser cozidos (ex., a 60°C durante 24 horas) antes do refluxo para expelir a humidade e prevenir "popcorning" ou fissuras na embalagem durante o processo de soldagem de alta temperatura. Para armazenamento a longo prazo, use recipientes selados com dessecante ou atmosfera de azoto.

6.3 Limpeza

Se a limpeza pós-soldagem for necessária, apenas devem ser usados solventes especificados. A ficha técnica recomenda imersão em álcool etílico ou isopropílico à temperatura normal por menos de um minuto. Produtos químicos agressivos ou não especificados podem danificar o material da lente de epóxi, causando embaciamento, fissuras ou descoloração.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

O LTST-C193KRKT-2A é fornecido em embalagem padrão da indústria para montagem automática.

• Fita e Bobina:Os componentes são colocados em fita transportadora relevada, que é depois selada com uma fita de cobertura. A largura da fita é de 8mm.
• Tamanho da Bobina:7 polegadas de diâmetro.
• Quantidade por Bobina:5000 peças.
• Quantidade Mínima de Encomenda (MOQ):500 peças para quantidades remanescentes.
• Normas de Embalagem:Cumpre as especificações ANSI/EIA-481-1-A, garantindo compatibilidade com alimentadores de fita padrão em máquinas de colocação.

O número de peça LTST-C193KRKT-2A em si codifica atributos específicos do produto, embora os detalhes completos da convenção de nomenclatura sejam tipicamente encontrados num guia de seleção de produto separado.

8. Recomendações de Design de Aplicação

8.1 Design do Circuito de Acionamento

Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. O aspeto mais crítico do circuito de acionamento é o controlo da corrente. Um simples resistor em série é o método mais comum, mas o seu design requer cuidado.

Cálculo do Resistor em Série (R_S):

R_S= (V_FONTE- V_F) / I_F

Onde:

V_FONTE= Tensão da fonte de alimentação

V_F= Tensão direta do LED (use o valor máximo da ficha técnica, 2,2V, para um design conservador)

I_F= Corrente direta desejada (deve ser ≤ 30 mA CC)

Exemplo:Para uma fonte de 5V e uma corrente alvo de 20 mA:

R_S= (5V - 2,2V) / 0,020 A = 140 Ω. O valor padrão mais próximo (ex., 150 Ω) seria selecionado, resultando numa corrente ligeiramente inferior.

Consideração Importante - Ligação em Paralelo:Não é recomendado ligar diretamente múltiplos LEDs em paralelo com um único resistor limitador de corrente (Circuito B na ficha técnica). Devido às variações naturais nas características I-V de LEDs individuais (mesmo do mesmo bin), um LED pode consumir significativamente mais corrente do que outros, levando a brilho desigual e potencial sobrecarga de um dispositivo. A prática recomendada é usar um resistor em série separado para cada LED (Circuito A). Para acionar múltiplos LEDs de forma eficiente, circuitos integrados de acionamento de corrente constante ou circuitos dedicados de acionamento de LED são preferidos.

8.2 Gestão Térmica

Apesar da sua baixa potência, uma gestão térmica eficaz é importante para a longevidade e desempenho estável. O fator de derating de 0,4 mA/°C deve ser aplicado em designs onde se espera que a temperatura ambiente perto do LED suba significativamente (ex., dentro de um invólucro selado, perto de outros componentes geradores de calor). Garantir fluxo de ar adequado ou alívio térmico no layout do PCB pode ajudar a mitigar o aumento de temperatura.

8.3 Proteção ESD

Com um limiar de ESD de 1000V (HBM), o LED é suscetível a danos por descargas eletrostáticas comuns. A implementação de medidas de proteção ESD é não negociável:

• Use bancadas de trabalho aterradas, tapetes condutores e pulseiras antiestáticas.
• Armazene e transporte componentes em embalagem antiestática.
• Considere incorporar díodos de supressão de tensão transitória (TVS) ou outros circuitos de proteção em PCBs se o LED estiver ligado a interfaces externas que possam estar expostas a eventos ESD.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O LTST-C193KRKT-2A diferencia-se no mercado principalmente através do seu perfil ultra-fino de 0,35mm. Em comparação com LEDs chip padrão que têm frequentemente 0,6mm ou 1,0mm de altura, isto representa uma redução de 40-65%, permitindo novas possibilidades de design industrial. A utilização da tecnologia AlInGaP fornece vantagens sobre os antigos LEDs vermelhos GaAsP (Fosfeto de Arsénio e Gálio), oferecendo maior eficiência (mais saída de luz por mA), melhor estabilidade térmica e uma cor vermelha mais saturada e "verdadeira". A sua compatibilidade com processos de refluxo de alta temperatura sem chumbo (Pb-free) torna-o à prova de futuro para regulamentações e linhas de fabrico modernas.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

Q1: Posso acionar este LED diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 3,3V?

R: Possivelmente, mas requer cálculo. Com um VF típico de ~1,9V, seria necessário um resistor em série para limitar a corrente. No entanto, deve garantir que o pino do MCU pode fornecer a corrente necessária (ex., 20mA) sem exceder as suas próprias especificações. Usar um transistor como interruptor é frequentemente uma abordagem mais segura e flexível.

Q2: Por que a intensidade luminosa é especificada a uma corrente tão baixa (2mA)?

R: 2mA é uma condição de teste padrão para LEDs indicadores de baixa corrente. Permite uma comparação fácil entre diferentes produtos e fornece uma linha de base. A intensidade será maior a correntes mais altas, mas a relação não é perfeitamente linear e a eficiência pode diminuir.

Q3: A ficha técnica mostra um ângulo de visão amplo (130°). E se eu precisar de um feixe mais focado?

R: Esta embalagem específica é projetada para emissão de ângulo amplo. Para um feixe mais estreito, precisaria selecionar um LED numa embalagem diferente (ex., uma com lente menor ou refletor incorporado) ou usar uma ótica secundária externa (como uma lente colimadora).

Q4: Como interpreto o código de bin ao encomendar?

R: Especifique o bin de intensidade necessário (G, H, J ou K) com base no brilho mínimo necessário para a sua aplicação. Por exemplo, se o seu design requer pelo menos 5,0 mcd, deve encomendar Bin J (4,50-7,10 mcd) ou Bin K (7,10-11,20 mcd). Encomendar "brilho padrão" pode resultar em qualquer bin, potencialmente causando discrepâncias de brilho no seu produto.

11. Exemplos Práticos de Design e Utilização

Exemplo 1: Indicador de Estado num Dispositivo Portátil

Num smartphone ou tablet fino, o espaço atrás do vidro ou da fascia de plástico é extremamente limitado. A altura de 0,35mm deste LED permite que seja colocado diretamente no PCB principal por baixo de um guia de luz fino ou filme difusor, indicando estado de carregamento, alertas de notificação ou retroiluminação de botões capacitivos sem aumentar a espessura do dispositivo.

Exemplo 2: Retroiluminação para Interruptores de Membrana

Para painéis de controlo industrial ou equipamento médico com teclados de membrana, iluminação uniforme sob cada tecla é crucial. Múltiplos LEDs LTST-C193KRKT-2A podem ser colocados em torno das bordas do painel de interruptores. O seu ângulo de visão amplo ajuda a criar retroiluminação uniforme na área da tecla. O método de acionamento de resistor separado por LED garante que todas as teclas tenham brilho consistente independentemente das variações de VF.

Exemplo 3: Integração num Ecrã com Moldura Ultra-Fina

Monitores e TVs modernos esforçam-se por molduras com apenas alguns milímetros de largura. Este LED pode ser montado num circuito impresso flexível (FPC) que corre ao longo da borda do painel de ecrã para fornecer iluminação de viés ambiente ou um indicador de energia subtil, contribuindo para a estética elegante sem comprometer o perfil fino.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

O LTST-C193KRKT-2A é baseado na tecnologia de semicondutor AlInGaP. Este sistema de material é cultivado epitaxialmente num substrato. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, eletrões e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. No AlInGaP, esta recombinação liberta principalmente energia na forma de fotões (luz) na parte vermelha a amarelo-laranja do espectro visível. A proporção específica de Alumínio, Índio, Gálio e Fosfeto na rede cristalina determina a energia da banda proibida e, assim, o comprimento de onda da luz emitida. A lente "água clara" é tipicamente feita de epóxi ou silicone que é transparente ao comprimento de onda emitido e é moldada para dar forma ao padrão de saída de luz (neste caso, um ângulo de visão amplo).

13. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

A tendência em LEDs de indicação e iluminação funcional continua em direção à miniaturização, maior eficiência e maior integração. A altura de 0,35mm deste componente representa o impulso contínuo para embalagens mais finas. Desenvolvimentos futuros podem incluir embalagens de escala de chip (CSP) ainda mais finas onde o die do LED é montado diretamente sem uma embalagem plástica tradicional. Há também uma forte tendência para maior fiabilidade e vida útil mais longa sob condições de operação de temperatura mais alta, impulsionada por aplicações automóveis e industriais. Além disso, a procura por consistência de cor precisa e tolerâncias de binning mais apertadas está a aumentar para aplicações em retroiluminação de ecrãs e iluminação arquitetónica onde a correspondência de cor é crítica. A tecnologia subjacente AlInGaP continua a ser refinada para maior eficiência, potencialmente reduzindo o consumo de energia para uma dada saída de luz em gerações futuras.