Ficha Técnica do LED SMD Laranja LTST-C191KFKT - Dimensões 1.6x0.8x0.55mm - Tensão 2.4V - Potência 75mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-C191KFKT é um diodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD) projetado para aplicações eletrónicas modernas com restrições de espaço. Pertence a uma categoria de LEDs chip extra-finos, apresentando uma altura de perfil notavelmente baixa de apenas 0,55 milímetros. Isto torna-o uma escolha ideal para indicadores de retroiluminação, luzes de estado e iluminação decorativa em eletrónicos de consumo finos, interiores automóveis e dispositivos portáteis onde o espaço vertical é um fator crítico.

O LED utiliza um material semicondutor de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para a sua região emissora de luz. Esta tecnologia é reconhecida por produzir luz de alta eficiência no espectro do âmbar ao laranja-avermelhado, com excelente brilho e estabilidade de cor. O dispositivo é alojado num encapsulamento com lente transparente que permite uma elevada saída de luz e um amplo ângulo de visão. É totalmente compatível com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), classificando-o como um produto ecológico adequado para mercados globais com regulamentações ambientais rigorosas.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste LED derivam da sua combinação de miniaturização e desempenho. O perfil ultra-fino de 0,55mm é a sua característica mais distintiva, permitindo a integração em projetos de produtos onde os LEDs tradicionais não cabem. Apesar do seu tamanho reduzido, oferece uma elevada intensidade luminosa, com valores típicos a atingir 90 milicandelas (mcd). O encapsulamento está em conformidade com as dimensões padrão EIA (Electronic Industries Alliance), garantindo compatibilidade com o vasto ecossistema de equipamentos automáticos pick-and-place utilizados na fabricação em grande volume. Além disso, foi concebido para suportar processos de soldadura por refluxo infravermelho (IR), que é o método padrão para montar componentes de montagem em superfície em placas de circuito impresso (PCBs). Esta combinação visa mercados que incluem eletrónicos de consumo (smartphones, tablets, wearables), iluminação de painéis de instrumentos e de controlo automóvel, painéis de controlo industrial e aplicações de indicadores de uso geral que requerem fontes de luz fiáveis, brilhantes e compactas.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Aprofundada

Esta secção fornece uma análise detalhada dos parâmetros elétricos, óticos e térmicos que definem os limites operacionais e o desempenho do LED.

2.1 Classificações Absolutas Máximas

Estas classificações especificam os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não se destinam à operação normal.

• Dissipação de Potência (Pd):75 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o encapsulamento do LED pode dissipar como calor sem degradar o seu desempenho ou vida útil. Exceder este limite arrisca sobreaquecer a junção semicondutora.
• Corrente Contínua Direta (IF):30 mA. A corrente contínua direta máxima que pode ser aplicada ao LED em condições de corrente contínua (DC).
• Corrente Direta de Pico:80 mA. Esta corrente mais elevada é permitida apenas em condições pulsadas, especificamente com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0,1ms. Esta classificação é relevante para aplicações de multiplexagem ou de atenuação por PWM (Modulação por Largura de Pulso).
• Gama de Temperatura de Operação:-30°C a +85°C. A gama de temperatura ambiente dentro da qual o LED tem o seu funcionamento garantido de acordo com as suas especificações.
• Gama de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +85°C. A gama de temperatura para armazenar o dispositivo quando não está energizado.
• Condição de Soldadura Infravermelha:260°C durante 10 segundos. Isto define o pico de temperatura e o perfil de tempo que o LED pode suportar durante um processo de soldadura por refluxo sem chumbo sem danos.

2.2 Características Elétricas e Óticas

Estes parâmetros são medidos a uma temperatura ambiente padrão de 25°C e definem o desempenho típico do dispositivo.

• Intensidade Luminosa (Iv):45,0 (Mín), 90,0 (Típ) mcd a IF=20mA. 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 (2θ1/2):130 graus (Típ). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor no eixo central (0 graus). Um ângulo de 130 graus indica um padrão de emissão de luz muito amplo e difuso, adequado para iluminação de área ou indicadores de visão ampla.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λP):611 nm (Típ). O comprimento de onda específico no qual a potência ótica de saída do LED está no seu máximo. Para este LED laranja, situa-se na parte laranja-avermelhada do espectro visível.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):605 nm (Típ). Este é derivado do diagrama de cromaticidade CIE e representa o comprimento de onda único que melhor descreve a cor percebida da luz. É o parâmetro chave para a especificação da cor.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):17 nm (Típ). Isto indica a pureza espectral ou a largura de banda da luz emitida. Um valor de 17nm é típico para LEDs de AlInGaP e resulta numa cor laranja saturada.
• Tensão Direta (VF):2,0 (Mín), 2,4 (Típ) V a IF=20mA. A queda de tensão no LED quando este está a conduzir a corrente especificada. Isto é crucial para projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Inversa (IR):10 µA (Máx) a VR=5V. A pequena corrente de fuga que flui quando uma tensão inversa é aplicada. Exceder a tensão inversa máxima (não especificada, mas tipicamente cerca de 5V) pode causar danos imediatos.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins de desempenho. A ficha técnica fornece uma lista de códigos de bin especificamente para intensidade luminosa.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

A intensidade é medida na condição de teste padrão de 20mA de corrente direta. Os bins são definidos da seguinte forma:

• Código de Bin P:45,0 mcd (Mín) a 71,0 mcd (Máx)
• Código de Bin Q:71,0 mcd (Mín) a 112,0 mcd (Máx)
• Código de Bin R:112,0 mcd (Mín) a 180,0 mcd (Máx)
• Código de Bin S:180,0 mcd (Mín) a 280,0 mcd (Máx)

É aplicada uma tolerância de +/-15% a cada bin de intensidade. Isto significa que um LED etiquetado como Bin Q pode ter uma intensidade real entre aproximadamente 60,4 mcd e 128,8 mcd. Os projetistas devem ter em conta esta variação ao especificar os níveis de brilho para a sua aplicação, frequentemente projetando para o valor mínimo do bin selecionado para garantir o desempenho.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica (ex: Fig.1, Fig.6), o seu comportamento típico pode ser descrito com base na tecnologia.

4.1 Característica Corrente vs. Tensão (I-V)

Como todos os díodos, o LED tem uma curva I-V não linear. Abaixo do limiar de tensão direta (cerca de 1,8-2,0V para AlInGaP), flui muito pouca corrente. À medida que a tensão se aproxima e excede VF (2,4V típico), a corrente aumenta exponencialmente. É por isso que os LEDs devem ser alimentados por uma fonte de corrente ou através de uma fonte de tensão com uma resistência limitadora de corrente em série; uma pequena alteração na tensão pode causar uma grande, e potencialmente destrutiva, alteração na corrente.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A saída de luz (intensidade luminosa) é aproximadamente proporcional à corrente direta numa gama significativa. No entanto, a eficiência pode diminuir a correntes muito elevadas devido ao aumento da geração de calor dentro do chip. A condição de teste nominal de 20mA é um ponto padrão que equilibra brilho, eficiência e fiabilidade.

4.3 Dependência da Temperatura

O desempenho dos LEDs é sensível à temperatura. À medida que a temperatura da junção aumenta:

• Tensão Direta (VF):Diminui ligeiramente.
• Intensidade Luminosa (Iv):Diminui. Os LEDs de AlInGaP exibem menos quenching térmico do que alguns outros tipos, mas a saída ainda diminui com o aumento da temperatura.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Pode deslocar-se ligeiramente, tipicamente para comprimentos de onda mais longos (desvio para o vermelho).

Uma gestão térmica adequada no projeto da aplicação é essencial para manter a cor e o brilho consistentes ao longo da vida útil do produto.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

O LTST-C191KFKT utiliza um formato padrão de encapsulamento de LED chip.

5.1 Dimensões do Encapsulamento

As dimensões principais são: Comprimento: 1,6mm, Largura: 0,8mm, Altura: 0,55mm. Todas as tolerâncias são tipicamente ±0,10mm, salvo indicação em contrário. O encapsulamento tem dois terminais metalizados (ânodo e cátodo) na parte inferior para soldadura. A polaridade é geralmente indicada por uma marca no topo do encapsulamento ou por um canto chanfrado.

5.2 Layout Sugerido para as Pastilhas de Soldadura

A ficha técnica inclui um desenho recomendado para o padrão de soldadura (pastilhas) na PCB. Seguir esta diretriz é crítico para obter juntas de soldadura fiáveis, prevenir o efeito "tombstoning" (onde uma extremidade se levanta) e garantir o alinhamento adequado durante a montagem automática. O desenho das pastilhas tem em conta o filete de solda necessário e evita pontes de solda entre os dois terminais espaçados.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura por Refluxo

O LED é compatível com processos de soldadura por refluxo infravermelho (IR), que é o padrão para montagem SMD. É fornecido um perfil sugerido, em conformidade com os padrões JEDEC para solda sem chumbo (SnAgCu). Os parâmetros-chave incluem:

• Pré-aquecimento:150-200°C para aquecer gradualmente a placa e os componentes, ativando o fluxo e minimizando o choque térmico.
• Tempo de Pré-aquecimento:Máximo 120 segundos.
• Temperatura de Pico:Máximo 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus:O tempo durante o qual a solda está fundida, tipicamente 60-90 segundos, com um pico máximo de 10 segundos a 260°C.

O perfil deve ser caracterizado para o projeto específico da PCB, a pasta de solda e o forno utilizados.

6.2 Soldadura Manual

Se for necessária soldadura manual, deve ter-se extremo cuidado:

• Temperatura do Ferro de Soldar:Máximo 300°C.
• Tempo de Soldadura:Máximo 3 segundos por junta.
• Limite:Apenas um ciclo de soldadura é recomendado para evitar danos térmicos no encapsulamento plástico e nas ligações internas por fio.

6.3 Limpeza

Devem ser utilizados apenas agentes de limpeza especificados. Produtos químicos não especificados podem danificar a lente plástica ou o encapsulante epóxi. Se for necessária limpeza após a soldadura, recomenda-se a imersão em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente durante menos de um minuto.

6.4 Armazenamento e Manuseamento

Os LEDs são dispositivos sensíveis à humidade (MSD). A embalagem é selada com dessecante. Uma vez aberta, os componentes devem ser utilizados dentro de 672 horas (28 dias) sob humidade controlada (<60% HR) ou pré-aquecidos antes do uso para remover a humidade absorvida, que pode causar "popcorning" (fissuração do encapsulamento) durante o refluxo. Precauções adequadas contra ESD (Descarga Eletrostática), como o uso de pulseiras e bancadas de trabalho aterradas, são obrigatórias para prevenir danos causados pela eletricidade estática.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada padrão da indústria em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro para facilitar a montagem automática.

• Passo dos Bolsos:Fita padrão de 8mm.
• Quantidade por Bobina:5000 unidades.
• Quantidade Mínima de Encomenda (MOQ):500 unidades para quantidades remanescentes.
• Fita de Cobertura:Os bolsos vazios são selados com uma fita de cobertura superior.
• Lâmpadas em Falta:É permitido um máximo de dois LEDs em falta consecutivos de acordo com a especificação (ANSI/EIA 481).

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Indicadores de Estado:Indicadores de alimentação, conectividade, carga da bateria e modo em portáteis, tablets e smartphones ultra-finos.
• Retroiluminação:Iluminação para interruptores de membrana, teclados e ícones em painéis de instrumentos automóveis, painéis de controlo industrial e dispositivos médicos.
• Iluminação Decorativa:Iluminação de destaque em eletrónicos de consumo onde um factor de forma fino é essencial.

8.2 Considerações de Projeto

• Alimentação por Corrente:Os LEDs são dispositivos operados por corrente. Utilize sempre uma resistência limitadora de corrente em série quando alimentar a partir de uma fonte de tensão. O valor da resistência pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, onde Vcc é a tensão de alimentação, VF é a tensão direta do LED e IF é a corrente direta desejada (ex: 20mA).
• Ligação em Paralelo:Evite ligar múltiplos LEDs diretamente em paralelo a partir de uma única fonte de corrente. Pequenas variações em VF entre LEDs individuais podem causar um grave desequilíbrio de corrente, com um LED a consumir a maior parte da corrente e potencialmente a falhar. Utilize uma resistência limitadora de corrente separada para cada LED ou circuitos integrados driver de LED dedicados com múltiplos canais.
• Gestão Térmica:Certifique-se de que o layout da PCB fornece um alívio térmico adequado. Embora a potência seja baixa (75mW máx.), a operação contínua a altas temperaturas ambientes pode reduzir a saída de luz e a vida útil. Evite colocar o LED perto de outros componentes geradores de calor.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A principal diferenciação do LTST-C191KFKT reside no seu perfil ultra-fino de 0,55mm. Comparado com LEDs de encapsulamento padrão 0603 ou 0402, que têm tipicamente 0,6-0,8mm de altura, este dispositivo oferece uma redução de altura de ~30%. Esta é uma vantagem crítica na tendência para produtos eletrónicos cada vez mais finos. A sua utilização da tecnologia AlInGaP proporciona maior eficiência e melhor estabilidade de cor na gama laranja/âmbar em comparação com tecnologias mais antigas como a GaAsP. Além disso, a sua compatibilidade com os processos padrão de refluxo IR e pick-and-place significa que pode ser integrado em linhas de fabricação em grande volume existentes sem exigir equipamento ou procedimentos especiais, ao contrário de alguns componentes ultra-finos de nicho.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

10.1 Posso alimentar este LED a 30mA continuamente?

Embora a Classificação Absoluta Máxima para corrente direta contínua seja 30mA, a condição de teste padrão e o ponto de operação típico é 20mA. Operar a 30mA continuamente irá gerar mais calor, potencialmente reduzindo a eficiência luminosa e a fiabilidade a longo prazo. É geralmente recomendado projetar para 20mA ou menos para um desempenho e vida útil ótimos.

10.2 Por que existe uma gama tão ampla na especificação de Intensidade Luminosa (45-280 mcd)?

Esta gama representa a dispersão total em todos os códigos de bin (P a S). Uma encomenda específica será para um único bin (ex: Bin Q: 71-112 mcd). O sistema de binning permite aos fabricantes classificar as peças por desempenho, permitindo aos clientes selecionar o grau de brilho que se adequa à sua aplicação e requisitos de custo. Especifique sempre o código de bin desejado ao encomendar.

10.3 Qual é a diferença entre Comprimento de Onda de Pico (611nm) e Comprimento de Onda Dominante (605nm)?

O Comprimento de Onda de Pico (λP) é o comprimento de onda físico onde a potência ótica de saída é mais alta. O Comprimento de Onda Dominante (λd) é um valor calculado baseado na perceção de cor humana (diagrama CIE) que melhor corresponde à cor percebida. Para uma fonte monocromática como um LED, estão frequentemente próximos, mas λd é o parâmetro padrão utilizado para especificar a cor do LED para fins de projeto.

11. Caso Prático de Projeto e Utilização

Cenário: Projetar um indicador de estado para uma coluna Bluetooth fina.O projeto requer um LED laranja de baixa potência para indicar o modo de emparelhamento. O espaço disponível atrás da grelha frontal é de apenas 0,6mm. Um LED padrão não caberia. O LTST-C191KFKT, com a sua altura de 0,55mm, é selecionado. O circuito utiliza um pino GPIO de um microcontrolador de 3,3V. A resistência em série é calculada: R = (3,3V - 2,4V) / 0,020A = 45 Ohms. É escolhida uma resistência padrão de 47 Ohm, resultando numa corrente de ~19mA. O padrão de soldadura na PCB é desenhado de acordo com a recomendação da ficha técnica. O LED é colocado num local com calor mínimo do circuito integrado do amplificador de áudio. O código de bin escolhido é "Q" para garantir que um brilho adequado é alcançado mesmo no extremo inferior da gama do bin. A montagem utiliza um perfil de refluxo sem chumbo padrão com uma temperatura de pico de 250°C.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Um LED é um díodo semicondutor de junção p-n. Quando uma tensão direta é aplicada, eletrões da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região da junção (a camada ativa feita de AlInGaP). Quando estes eletrões e lacunas se recombinam, libertam energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela banda proibida (bandgap) do material semicondutor utilizado na camada ativa. O AlInGaP tem uma banda proibida que corresponde à luz nas partes vermelha, laranja, âmbar e amarela do espectro. A lente de epóxi transparente encapsula o chip, fornece proteção mecânica e molda o feixe de luz de saída.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência nos LEDs indicadores e de retroiluminação continua na direção de uma maior miniaturização, maior eficiência (mais saída de luz por watt elétrico) e melhor reprodução e consistência de cor. Existe também uma tendência para a integração, como LEDs com resistências limitadoras de corrente ou circuitos integrados driver incorporados. Para aplicações ultra-finas, os LEDs de encapsulamento à escala do chip (CSP), que são essencialmente o dado semicondutor nu com um revestimento protetor, representam a próxima fronteira na redução do tamanho e altura do encapsulamento. No entanto, dispositivos como o LTST-C191KFKT oferecem um excelente equilíbrio entre miniaturização extrema, fabricabilidade, fiabilidade e custo para uma vasta gama de aplicações atuais.