Folha de Dados Técnicos do LED Chip LTST-C281KGKT - Dimensões 2.8x1.2x0.35mm - Tensão 2.4V - Potência 75mW - Cor Verde - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para o LTST-C281KGKT, um LED chip de montagem em superfície (SMD) ultra-fino, projetado para aplicações eletrónicas modernas que exigem alto brilho e um fator de forma compacto. O dispositivo utiliza um material semicondutor de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para produzir uma saída de luz verde, oferecendo uma eficiência luminosa superior em comparação com as tecnologias tradicionais de LED. Os seus principais objetivos de design são permitir layouts de PCB de alta densidade, compatibilidade com processos de montagem automatizados e desempenho fiável sob condições padrão de soldagem por refluxo.

As vantagens principais deste componente incluem o seu perfil excecionalmente baixo de 0.35mm, o que é crítico para aplicações com limitações rigorosas de altura, como ecrãs ultra-finos, dispositivos móveis e unidades de retroiluminação. É classificado como um produto verde e está em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), tornando-o adequado para projetos ecologicamente conscientes. O encapsulamento é fornecido em fita padrão da indústria de 8mm montada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, facilitando a fabricação de alta velocidade com máquinas pick-and-place.

2. Análise Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida e deve ser evitada para um desempenho fiável a longo prazo.

• Dissipação de Potência (Pd):75 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o encapsulamento do LED pode dissipar como calor a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder este limite arrisca o sobreaquecimento da junção semicondutora, levando à degradação acelerada ou falha catastrófica.
• Corrente Contínua Direta (IF):30 mA. A corrente contínua direta máxima que pode ser aplicada ao LED.
• Corrente de Pico Direta:80 mA. Isto é permitido apenas em condições pulsadas com um ciclo de trabalho estrito de 1/10 e uma largura de pulso de 0.1ms. Esta classificação é relevante para cenários de multiplexagem ou indicação de sinal breve.
• Tensão Reversa (VR):5 V. Aplicar uma tensão de polarização reversa superior a este valor pode causar a ruptura da junção PN do LED.
• Gama de Temperatura de Operação:-30°C a +85°C. A gama de temperatura ambiente dentro da qual o LED é especificado para operar corretamente.
• Gama de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +85°C. A gama de temperatura para armazenamento não operacional.
• Condição de Soldagem por Infravermelhos:260°C durante 10 segundos. Isto define o perfil de temperatura de pico e tempo que o encapsulamento pode suportar durante um processo de soldagem por refluxo sem chumbo.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros são medidos numa condição de teste padrão de Ta=25°C e IF=20mA, salvo indicação em contrário. Eles definem o desempenho típico do dispositivo.

• Intensidade Luminosa (Iv):35.0 mcd (Típico), com um mínimo de 18.0 mcd. Esta é a medida do poder percebido da luz emitida numa direção específica. É medida usando uma combinação de sensor e filtro que se aproxima da curva de resposta do olho humano fotópico (CIE).
• Ângulo de Visão (2θ1/2):130 graus (Típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor no eixo central (0°). Um ângulo de visão amplo como este indica um padrão de emissão mais difuso, semelhante a Lambertiano, adequado para iluminação de área.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λP):574 nm. Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência da luz emitida atinge a sua intensidade máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):571 nm (Típico a IF=20mA). Isto é derivado do diagrama de cromaticidade CIE e representa o comprimento de onda único que melhor descreve a cor percebida da luz. É uma representação mais precisa da cor do que o comprimento de onda de pico.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):15 nm. Esta é a largura do espectro de emissão a metade da sua intensidade máxima (Largura Total a Meia Altura - FWHM). Uma meia largura mais estreita indica uma cor mais espectralmente pura e saturada.
• Tensão Direta (VF):2.4 V (Típico), com um máximo de 2.4 V a IF=20mA. Esta é a queda de tensão através do LED quando opera na corrente especificada.
• Corrente Reversa (IR):10 μA (Máximo) a VR=5V. Esta é a pequena corrente de fuga que flui quando a tensão reversa especificada é aplicada.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins de desempenho com base em parâmetros-chave. O LTST-C281KGKT utiliza um sistema de binning tridimensional.

3.1 Binning de Tensão Direta

As unidades estão em Volts (V) medidos a IF=20mA. A tolerância em cada bin é de ±0.1V.

• Bin 4: 1.90V (Mín) - 2.00V (Máx)
• Bin 5: 2.00V - 2.10V
• Bin 6: 2.10V - 2.20V
• Bin 7: 2.20V - 2.30V
• Bin 8: 2.30V - 2.40V

Este binning permite aos designers selecionar LEDs com Vf estreitamente correspondentes para aplicações que requerem brilho uniforme em cadeias em série ou regulação de corrente precisa.

3.2 Binning de Intensidade Luminosa

As unidades estão em milicandelas (mcd) medidos a IF=20mA. A tolerância em cada bin é de ±15%.

• Bin M: 18.0 mcd (Mín) - 28.0 mcd (Máx)
• Bin N: 28.0 mcd - 45.0 mcd
• Bin P: 45.0 mcd - 71.0 mcd
• Bin Q: 71.0 mcd - 112.0 mcd

Esta classificação agrupa os LEDs pela sua saída de brilho, permitindo a seleção para aplicações com requisitos específicos de intensidade mínima.

3.3 Binning de Comprimento de Onda Dominante

As unidades estão em nanómetros (nm) medidos a IF=20mA. A tolerância para cada bin é de ±1 nm.

• Bin C: 567.5 nm (Mín) - 570.5 nm (Máx)
• Bin D: 570.5 nm - 573.5 nm
• Bin E: 573.5 nm - 576.5 nm

Este binning garante consistência de cor. Os LEDs dentro do mesmo bin parecerão ter um tom de verde quase idêntico ao olho humano, o que é crítico para matrizes e ecrãs com múltiplos LEDs.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na folha de dados (ex.: Fig.1 para distribuição espectral, Fig.6 para ângulo de visão), as relações típicas podem ser descritas.

Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva I-V):Para LEDs de AlInGaP, a intensidade luminosa tipicamente aumenta numa relação quase linear com a corrente direta até um certo ponto, após o qual a eficiência pode diminuir devido ao aumento do calor. Operar no ou abaixo dos 20mA recomendados garante eficiência e longevidade ótimas.

Tensão Direta vs. Temperatura:A tensão direta (Vf) de um LED tem um coeficiente de temperatura negativo; diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Isto deve ser considerado em circuitos de acionamento a tensão constante, pois um aumento na temperatura pode levar a um aumento da corrente.

Distribuição Espectral:O espectro de emissão está centrado em torno do comprimento de onda dominante (571nm típico). A meia largura de 15nm indica uma banda relativamente estreita de luz verde, contribuindo para uma boa pureza de cor. O comprimento de onda de pico pode deslocar-se ligeiramente (tipicamente para comprimentos de onda mais longos) com o aumento da temperatura da junção e da corrente de acionamento.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo está em conformidade com um contorno de encapsulamento padrão EIA. As características dimensionais principais incluem uma altura total de 0.35mm, tornando-o um componente "extra fino". O comprimento e a largura são definidos no desenho detalhado do encapsulamento (referenciado na folha de dados). Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância padrão de ±0.10mm, salvo indicação em contrário. O material da lente é transparente (water-clear), o que maximiza a extração de luz e fornece o ângulo de visão pretendido.

5.2 Identificação de Polaridade e Design das Pastilhas

A folha de dados inclui um layout sugerido para as pastilhas de soldagem. Um design adequado das pastilhas é crítico para obter uma junta de solda fiável, garantir o alinhamento correto durante o refluxo e gerir a dissipação de calor. O cátodo está tipicamente marcado no dispositivo, muitas vezes por um entalhe, um ponto verde ou um comprimento/forma de terminal diferente. As dimensões recomendadas das pastilhas ajudam a prevenir o tombamento (o componente ficar em pé numa extremidade) durante o refluxo e facilitam bons filetes de solda.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

É fornecido um perfil de refluxo por infravermelhos (IR) sugerido para processos sem chumbo (Pb-free). Este perfil está em conformidade com os padrões JEDEC e serve como um alvo genérico. Os parâmetros-chave incluem:

• Pré-aquecimento:150-200°C.
• Tempo de Pré-aquecimento:Máximo de 120 segundos para permitir um aquecimento uniforme e ativação do fluxo.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C. O componente está classificado para esta temperatura durante 10 segundos.
• Tempo Acima do Líquidus (TAL):O tempo durante o qual a solda está fundida deve ser controlado para formar boas ligações intermetálicas sem sobrecarregar o componente.

É enfatizado que o perfil ótimo depende do design específico da PCB, da pasta de solda e do forno utilizado. Recomenda-se a caracterização para a linha de montagem específica.

6.2 Soldagem Manual

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

• Temperatura do Ferro de Soldar:Máximo de 300°C.
• Tempo de Soldagem:Máximo de 3 segundos por pastilha. Isto deve ser realizado apenas uma vez para evitar danos térmicos no chip LED e no encapsulamento plástico.

6.3 Armazenamento e Manuseamento

• Precauções contra ESD (Descarga Eletrostática):O dispositivo é sensível a ESD. O manuseamento deve ser realizado usando pulseiras antiestáticas, tapetes antiestáticos e equipamento aterrado.
• Sensibilidade à Humidade:Como um encapsulamento plástico de montagem em superfície, é sensível à absorção de humidade. Se a bolsa selada original de barreira à humidade for aberta, os componentes devem ser submetidos à soldagem por refluxo IR dentro de 672 horas (28 dias) sob as condições de armazenamento recomendadas (≤30°C, ≤60% RH). Para armazenamento além deste período ou em ambientes não controlados, é necessário um cozimento a aproximadamente 60°C durante pelo menos 20 horas antes da soldagem para prevenir o "efeito pipoca" (fissuração do encapsulamento devido à rápida expansão do vapor durante o refluxo).

7. Embalagem e Informações de Encomenda

A embalagem padrão é fita transportadora relevada de 8mm de largura em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Cada bobina contém 5000 peças. Para quantidades inferiores a uma bobina completa, aplica-se uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças para stock remanescente. As especificações da fita e bobina estão de acordo com a ANSI/EIA-481. Os bolsos vazios na fita são selados com uma fita de cobertura superior para proteger os componentes. O número máximo permitido de componentes em falta consecutivos (bolsos vazios) é de dois, de acordo com o padrão.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Design

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED é adequado para uma ampla gama de aplicações, incluindo, mas não se limitando a: indicadores de estado em eletrónica de consumo (telemóveis, tablets, portáteis), retroiluminação para pequenos LCDs ou teclados, iluminação decorativa, iluminação interior automóvel e indicadores de painel de uso geral. O seu perfil fino torna-o ideal para designs com restrições de espaço.

8.2 Design do Circuito de Acionamento

Limitação de Corrente é Essencial:Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Um resistor limitador de corrente em série ou um circuito de acionamento de corrente constante deve ser sempre usado para evitar exceder a corrente direta contínua máxima (30mA). O valor do resistor pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_alimentação - Vf_LED) / I_desejada. Usando o Vf típico de 2.4V e uma corrente desejada de 20mA com uma alimentação de 5V: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ohms. Um resistor padrão de 130 ou 150 Ohm seria apropriado.

Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa (75mW máx.), garantir uma área de cobre adequada na PCB em torno das pastilhas térmicas (se especificado) ou uma largura geral dos trilhos ajuda a dissipar o calor, mantendo a eficiência e a vida útil do LED, especialmente em ambientes de alta temperatura ambiente ou quando acionado a correntes mais altas.

8.3 Limpeza

Se for necessária limpeza pós-soldagem, apenas devem ser usados solventes especificados. Imersão do LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto é aceitável. O uso de produtos de limpeza químicos não especificados ou agressivos pode danificar o encapsulamento plástico e a lente, levando à descoloração ou fissuração.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Os principais fatores diferenciadores deste componente são a suaaltura ultra-fina de 0.35mme o uso datecnologia AlInGaPpara o chip verde.

• vs. Encapsulamentos de LED Tradicionais:Comparado com encapsulamentos de LED mais antigos (ex.: 3mm ou 5mm de orifício passante), este LED chip SMD oferece uma pegada e perfil dramaticamente menores, permitindo designs modernos miniaturizados. Também permite montagem totalmente automatizada.
• AlInGaP vs. Outras Tecnologias:Para cores verdes e amarelas, os LEDs de AlInGaP geralmente oferecem maior eficiência luminosa e melhor estabilidade térmica em comparação com tecnologias mais antigas como o Fosfeto de Gálio (GaP). Isto resulta numa saída mais brilhante e numa cor mais consistente numa gama de condições de operação.
• Lente Transparente (Water-Clear):A lente transparente (não difusa) fornece a maior saída de luz possível e um padrão de ângulo de visão bem definido, em oposição a uma lente difusa que espalha a luz mais amplamente para uma aparência mais suave.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED com 3.3V sem um resistor?

R: Não. Sem um resistor limitador de corrente, aplicar 3.3V diretamente provavelmente forçaria uma corrente muito superior ao máximo de 30mA, danificando instantaneamente o LED. Use sempre um resistor em série ou um acionador de corrente constante.

P: Qual é a diferença entre o Comprimento de Onda de Pico (574nm) e o Comprimento de Onda Dominante (571nm)?

R: O comprimento de onda de pico é onde a potência espectral é mais alta. O comprimento de onda dominante é derivado da perceção de cor (diagrama CIE) e representa melhor a tonalidade real percebida. Eles estão frequentemente próximos, mas não são idênticos, especialmente para LEDs com espectros assimétricos.

P: O ângulo de visão é de 130 graus. Isto significa que a luz só é visível dentro deste cone?

R: Não, a luz é emitida num padrão quase hemisférico, mas a sua intensidade diminui com o ângulo. A especificação de 130 graus é o ângulo onde a intensidade é metade do valor no eixo (0°). Alguma luz ainda é visível fora deste ângulo, mas é significativamente mais fraca.

P: Por que o tempo de armazenamento é limitado a 672 horas após abrir a bolsa?

R: Isto deve-se ao nível de sensibilidade à humidade (MSL). O encapsulamento plástico pode absorver humidade do ar. Durante o alto calor da soldagem por refluxo, esta humidade pode transformar-se rapidamente em vapor, causando pressão interna que pode fissurar o encapsulamento ("efeito pipoca"). O limite de 672 horas assume armazenamento adequado; o cozimento remove a humidade absorvida.

11. Exemplos Práticos de Design e Uso

Exemplo 1: Barra de Estado com Múltiplos LEDs:Projetar uma barra de estado de 5 segmentos num dispositivo portátil. Para garantir brilho e cor uniformes, especifique LEDs do mesmo bin de Intensidade Luminosa (ex.: todos do Bin N) e do mesmo bin de Comprimento de Onda Dominante (ex.: todos do Bin D). Acione-os com um circuito de corrente constante comum ou resistores individuais calculados usando o Vf máximo do bin de Tensão Direta (ex.: Bin 8, 2.4V) para garantir que todos os LEDs acendam mesmo com a pior variação de Vf.

Exemplo 2: Retroiluminação de um Interruptor de Membrana Fino:A altura de 0.35mm é crucial aqui. O LED pode ser colocado diretamente atrás de um ícone translúcido numa camada de membrana com quase nenhuma espessura adicional. Uma corrente de 10-15mA (em vez de 20mA) pode ser suficiente, reduzindo o consumo de energia e a geração de calor enquanto ainda fornece iluminação adequada num ambiente escuro.

12. Princípio de Funcionamento

O LTST-C281KGKT é uma fonte de luz semicondutora baseada numa junção PN formada a partir de materiais de 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, a energia é libertada na forma de fotões (luz). A banda proibida específica da liga de AlInGaP determina o comprimento de onda (cor) dos fotões emitidos, que neste caso está na região verde do espectro visível (~571nm). O encapsulamento epóxi transparente atua como uma lente, moldando a saída de luz e fornecendo proteção mecânica e ambiental para o frágil chip semicondutor.

13. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs como o LTST-C281KGKT segue várias tendências-chave da indústria:

• Miniaturização:Redução contínua do tamanho do encapsulamento (pegada e altura) para permitir produtos eletrónicos cada vez menores e mais finos.
• Aumento da Eficiência:Avanços no crescimento epitaxial e design do chip (como o uso de AlInGaP) produzem mais lúmens por watt (lm/W), reduzindo o consumo de energia para uma dada saída de luz.
• Confiabilidade e Compatibilidade Melhoradas:Melhorias nos materiais e construção do encapsulamento permitem maior tolerância à temperatura, como suportar perfis de refluxo sem chumbo a 260°C, que é agora um padrão da indústria.
• Padronização e Automação:A adoção de contornos de encapsulamento padrão (EIA) e embalagem em fita e bobina é crítica para a compatibilidade com linhas de montagem de tecnologia de montagem em superfície (SMT) automatizadas de alto volume, reduzindo os custos de fabrico.