Ficha Técnica do LED SMD LTST-C191KGKT-5A - Altura 0,55mm - Máx. 2,1V - Verde - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações do LTST-C191KGKT-5A, um díodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD). Este componente faz parte de uma família de LEDs chip projetados para montagens eletrónicas modernas e compactas. A aplicação principal é como luz indicadora, sinal de estado ou elemento de retroiluminação em eletrónica de consumo, dispositivos de comunicação e equipamento eletrónico em geral.

A principal vantagem deste produto é o seu perfil extremamente baixo. Com uma altura de apenas 0,55 milímetros, permite o design de produtos finais mais finos. Utiliza um material semicondutor de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para o chip emissor de luz, conhecido por produzir luz de alta luminosidade com boa eficiência no espectro de cores vermelho, laranja, amarelo e verde. O dispositivo é embalado em fita padrão da indústria de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas, tornando-o totalmente compatível com equipamentos de montagem automática pick-and-place de alta velocidade utilizados na fabricação eletrónica moderna.

1.1 Características Principais

• Perfil Ultra-Fino:A altura do encapsulamento é de apenas 0,55 mm, facilitando designs de produto elegantes.
• Alta Luminosidade:Utiliza tecnologia de chip AlInGaP para intensidade luminosa superior.
• Compatível com Automação:Fornecido em fita de 8mm em bobinas de 7\" para compatibilidade com linhas de montagem automatizadas.
• Montagem Robusta:Compatível com processos de soldagem por refluxo por infravermelhos (IR) e por fase de vapor, incluindo perfis sem chumbo (Pb-free).
• Encapsulamento Padronizado:Conforme com as dimensões padrão EIA (Electronic Industries Alliance) para colocação e soldagem fiáveis.
• Compatibilidade de Acionamento:Compatível com C.I., o que significa que pode ser acionado diretamente pela saída de circuitos integrados padrão com limitação de corrente apropriada.

2. Análise Profunda das Especificações Técnicas

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 funcionamento fiável. Todos os valores são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Dissipação de Potência (Pd):75 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o dispositivo pode dissipar como calor.
• Corrente Direta de Pico (I_F(PEAK)):80 mA. Esta é a corrente direta instantânea máxima permitida, tipicamente em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms).
• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA DC. A corrente máxima que pode fluir através do LED continuamente.
• Derating de Corrente:Acima de 25°C, a corrente direta contínua máxima permitida deve ser reduzida linearmente a uma taxa de 0,4 mA por cada grau Celsius de aumento na temperatura ambiente.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. A tensão máxima que pode ser aplicada na direção reversa através do LED.
• Gama de Temperatura de Operação:-55°C a +85°C. A gama de temperatura ambiente para a qual o dispositivo foi projetado para funcionar.
• Gama de Temperatura de Armazenamento:-55°C a +85°C.
• Condição de Soldagem por Infravermelhos:Suporta uma temperatura de pico de 260°C por até 5 segundos durante a soldagem por refluxo.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos em condições de teste padrão (Ta=25°C, I_F=5mA salvo indicação em contrário). Eles definem o comportamento esperado do dispositivo em operação normal.

• Intensidade Luminosa (I_V):Varia de 4,5 a 18,0 milicandelas (mcd). Esta é uma medida do brilho percebido do LED pelo olho humano, medido com um filtro que corresponde à curva de resposta fotópica CIE.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor medido no eixo. Um ângulo de visão amplo como este torna o LED visível a partir de uma ampla gama de posições.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):574 nm (típico). O comprimento de onda específico no qual a potência óptica emitida está no seu máximo.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Varia de 564,5 a 573,5 nm a 5mA. Este é o comprimento de onda único que melhor representa a cor percebida da luz, derivado do diagrama de cromaticidade CIE. Define o ponto de cor \"verde\".
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):15 nm (típico). A largura do espectro de emissão a metade da sua potência máxima. Uma largura a meia altura mais estreita indica uma cor espectralmente mais pura.
• Tensão Direta (V_F):Varia de 1,70 a 2,10 Volts a 5mA. A queda de tensão através do LED quando está a conduzir corrente.
• Corrente Reversa (I_R):100 µA (máximo) quando uma tensão reversa de 5V é aplicada.
• Capacitância (C):40 pF (típico) medido a 0V de polarização direta e frequência de 1 MHz.

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. Isto permite aos designers selecionar componentes que atendam a requisitos específicos de uniformidade de cor e brilho na sua aplicação.

3.1 Binning de Tensão Direta

As unidades são classificadas pela sua tensão direta (V_F) medida a 5mA. O código do bin e a gama correspondente são:

• Código Bin 2:1,70 V (Mín) a 1,80 V (Máx)
• Código Bin 3:1,80 V a 1,90 V
• Código Bin 4:1,90 V a 2,00 V
• Código Bin 5:2,00 V a 2,10 V

Tolerância dentro de cada bin é de ±0,1 Volt.

3.2 Binning de Intensidade Luminosa

As unidades são classificadas pela sua intensidade luminosa (I_V) medida a 5mA. O código do bin e a gama correspondente são:

• Código Bin J:4,50 mcd (Mín) a 7,10 mcd (Máx)
• Código Bin K:7,10 mcd a 11,2 mcd
• Código Bin L:11,2 mcd a 18,0 mcd

Tolerância dentro de cada bin é de ±15%.

3.3 Binning de Comprimento de Onda Dominante

As unidades são classificadas pelo seu comprimento de onda dominante (λ_d) medido a 5mA, que está diretamente correlacionado com o tom de verde. O código do bin e a gama correspondente são:

• Código Bin B:564,5 nm (Mín) a 567,5 nm (Máx)
• Código Bin C:567,5 nm a 570,5 nm
• Código Bin D:570,5 nm a 573,5 nm

Tolerância dentro de cada bin é de ±1 nm.

4. Análise de Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica (Fig.1, Fig.6), os dados fornecidos permitem a análise de relações-chave.

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

A tensão direta (V_F) é especificada a uma corrente de teste de 5mA, com uma gama típica de 1,70V a 2,10V. Como todos os díodos, o V_Fdo LED tem um coeficiente de temperatura positivo e também aumentará ligeiramente com correntes de acionamento mais altas. A gama V_Fespecificada deve ser considerada ao projetar a margem de tensão do circuito de acionamento.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A intensidade luminosa é aproximadamente proporcional à corrente direta numa gama significativa. Os valores de intensidade nominal (4,5-18,0 mcd) são dados à corrente de teste padrão de 5mA. Operar à corrente contínua máxima de 30mA produziria uma saída de luz significativamente maior, mas a gestão térmica e considerações de vida útil tornam-se críticas.

4.3 Características Espectrais

O comprimento de onda de emissão de pico é tipicamente 574 nm, com uma largura a meia altura espectral de 15 nm. O comprimento de onda dominante, que define a cor percebida, varia de 564,5 nm a 573,5 nm dependendo do bin. Isto coloca a emissão firmemente na região verde do espectro visível. A relação entre o comprimento de onda de pico e dominante é influenciada pela forma precisa do espectro de emissão.

4.4 Derating Térmico

A ficha técnica declara explicitamente um fator de derating de 0,4 mA/°C para a corrente direta contínua máxima acima de 25°C. Este é um parâmetro de design crítico. Por exemplo, a uma temperatura ambiente de 85°C, a corrente contínua máxima permitida é reduzida em (85-25)*0,4 = 24 mA. Portanto, a corrente máxima a 85°C seria 30 mA - 24 mA = 6 mA. Exceder esta corrente com derating aumenta o risco de degradação acelerada ou falha.

5. Informação Mecânica e de Embalagem

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo é um encapsulamento de LED chip padrão EIA. A característica mecânica principal é a sua altura de 0,55 mm. Desenhos dimensionais detalhados mostrariam o comprimento, largura e colocação dos terminais do cátodo/ânodo. Todas as dimensões têm uma tolerância padrão de ±0,10 mm salvo indicação em contrário no desenho.

5.2 Identificação de Polaridade

Para LEDs de montagem em superfície, a polaridade é tipicamente indicada por uma marca no encapsulamento, como um ponto, entalhe ou risca colorida perto do terminal do cátodo (negativo). A embalagem em fita e bobina é orientada para garantir a alimentação correta da polaridade no equipamento automatizado. O cátodo está normalmente ligado à maior estrutura interna de terminais ou à almofada de dissipação de calor para melhor desempenho térmico.

5.3 Layout Sugerido para as Pistas de Soldagem

É fornecido um padrão de pistas (footprint) recomendado para a placa de circuito impresso (PCB). Este padrão é projetado para garantir a formação fiável da junta de solda durante o refluxo, fornecer resistência mecânica adequada e evitar pontes de solda. Tipicamente inclui áreas de pista ligeiramente maiores do que os terminais do dispositivo para facilitar bons filetes de solda.

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 (Pb-free). O perfil sem chumbo é obrigatório ao usar pasta de solda SnAgCu. Os parâmetros-chave para o processo sem chumbo incluem:

• Pré-aquecimento:Um aumento gradual para evitar choque térmico.
• Tempo de Estabilização/Pré-aquecimento:Tipicamente até 120 segundos no máximo.
• Temperatura de Pico:260°C no máximo.
• Tempo Acima do Líquidus:O tempo que o componente passa acima do ponto de fusão da solda deve ser controlado, tipicamente cerca de 5 segundos no máximo na temperatura de pico.

Aderir a estes perfis é essencial para evitar danos na lente de plástico do LED e nas ligações internas por fio devido a calor excessivo ou stress térmico.

6.2 Soldagem por Onda e Soldagem Manual

Se for usada soldagem por onda, as recomendações incluem um pré-aquecimento abaixo de 100°C por até 60 segundos e exposição a uma onda de solda a um máximo de 260°C por não mais de 10 segundos. Para retrabalho manual com ferro de soldar, a temperatura da ponta não deve exceder 300°C, e o tempo de contacto deve ser limitado a 3 segundos por junta, para um único ciclo de reparação.

6.3 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldagem, apenas devem ser usados solventes especificados. A ficha técnica recomenda imersão em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente normal por menos de um minuto. Produtos de limpeza químicos não especificados podem danificar a lente de plástico ou o material do encapsulamento, levando a fissuras ou embaciamento.

6.4 Condições de Armazenamento

Os LEDs são dispositivos sensíveis à humidade. Para armazenamento fora da sua embalagem original de barreira à humidade, é crítico controlar o ambiente. As condições de armazenamento recomendadas são a 30°C ou menos e 70% de humidade relativa. Se armazenados fora do saco original por mais de 672 horas (28 dias), os componentes devem ser cozidos a aproximadamente 60°C por pelo menos 24 horas antes de serem submetidos à soldagem por refluxo para remover a humidade absorvida e evitar danos de \"pipocagem\" durante o processo de refluxo de alta temperatura.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações da Fita e Bobina

O produto é fornecido em fita transportadora relevada com fita de cobertura protetora, enrolada em bobinas de 7 polegadas (178 mm) de diâmetro. A quantidade de embalagem padrão é de 5.000 peças por bobina. Para quantidades que não sejam múltiplos de 5.000, aplica-se uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças para o restante. A embalagem está em conformidade com a norma ANSI/EIA 481-1-A-1994, garantindo compatibilidade com equipamentos automatizados. A fita garante a orientação correta do componente e protege os dispositivos durante a manipulação e transporte.

7.2 Estrutura do Número de Peça

O número de peça LTST-C191KGKT-5A codifica atributos específicos do dispositivo. Embora a lógica completa de nomenclatura corporativa possa ser complexa, tipicamente inclui identificadores de série (LTST-C191), códigos de cor/desempenho (KGKT) e possivelmente códigos de bin ou embalagem (5A). A descrição da lente \"Water Clear\" indica que o material da lente é transparente, permitindo que a cor verde nativa do chip AlInGaP seja vista diretamente, maximizando a saída de luz.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Indicadores de Estado:Indicadores de ligado, carregamento da bateria, atividade de rede ou modo em smartphones, tablets, portáteis e wearables.
• Retroiluminação:Retroiluminação lateral ou direta para pequenos ecrãs LCD, teclados ou símbolos em painéis de controlo, aproveitando o seu perfil fino.
• Eletrónica de Consumo:Iluminação decorativa ou funcional em equipamentos de áudio, consolas de jogos e eletrodomésticos.
• Controlos Industriais:Indicadores de estado e falha em interfaces homem-máquina (IHMs), sensores e unidades de controlo.

8.2 Considerações de Design do Circuito

Método de Acionamento por Corrente:Um LED é um dispositivo acionado por corrente. Para garantir brilho uniforme ao acionar vários LEDs em paralelo, éfortemente recomendadousar um resistor limitador de corrente individual em série com cada LED (Modelo de Circuito A). Não é recomendado confiar nas características I-V naturais dos LEDs para equilibrar a corrente numa ligação paralela simples (Modelo de Circuito B), pois pequenas variações na tensão direta causarão diferenças significativas na corrente e, portanto, no brilho entre dispositivos.

Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD):A junção semicondutora é suscetível a danos por descarga eletrostática. Devem ser observadas precauções de manipulação: usar pulseiras e superfícies de trabalho aterradas, armazenar componentes em materiais antiestáticos e usar ionizadores para neutralizar cargas estáticas que podem acumular-se na lente de plástico durante a manipulação.

8.3 Gestão Térmica

Embora pequeno, o LED gera calor na junção. O limite de dissipação de potência (75 mW) e o fator de derating de corrente (0,4 mA/°C) estão diretamente relacionados com o desempenho térmico. Em ambientes de alta temperatura ambiente ou ao acionar com correntes altas, deve ser dada atenção ao layout do PCB. Usar área de cobre adequada (almofadas térmicas) ligada aos terminais do LED, especialmente ao cátodo se for termicamente melhorado, ajuda a conduzir o calor para longe do dispositivo e para o PCB, mantendo temperaturas de junção mais baixas e garantindo fiabilidade a longo prazo.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O principal diferenciador deste LED é a sua combinação dealtura ultra-baixa (0,55mm)ealta luminosidade da tecnologia AlInGaP. Comparado com tecnologia mais antiga como LEDs verdes de GaP (Fosfeto de Gálio), o AlInGaP oferece eficiência luminosa significativamente maior, resultando em saída de luz mais brilhante para a mesma corrente de acionamento. Comparado com alguns outros encapsulamentos ultra-finos, o uso de um footprint padrão EIA garante ampla compatibilidade com designs de PCB e processos de montagem existentes sem exigir ferramentas especializadas. O amplo ângulo de visão de 130 graus é outra característica vantajosa para aplicações onde o indicador precisa de ser visível a partir de pontos de vista fora do eixo.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

10.1 Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?

Comprimento de Onda de Pico (λ_P):O comprimento de onda específico onde a potência óptica de saída do LED está fisicamente no seu máximo. É uma propriedade do material semicondutor e da epitaxia.Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Um valor calculado que representa o comprimento de onda único da luz monocromática que pareceria ter a mesma cor que a saída de espectro amplo real do LED, de acordo com a perceção de cor do olho humano (norma CIE). λ_dé o parâmetro que define a \"cor\" (ex., verde) para fins de especificação e binning.

10.2 Por que é necessário um resistor em série para cada LED em paralelo?

Os LEDs têm uma característica I-V não linear. Uma pequena diferença na tensão direta (V_F)—comum devido a variações de fabrico—causará uma grande diferença na corrente quando dois LEDs são ligados diretamente em paralelo a uma fonte de tensão. O LED com V_Fligeiramente mais baixo irá consumir desproporcionalmente mais corrente, tornando-se mais brilhante e potencialmente sobreaquecendo, enquanto o outro permanece fraco. Um resistor em série para cada LED fornece feedback negativo, estabilizando a corrente e garantindo brilho correspondido apesar das variações de V_F variations.

10.3 Posso acionar este LED à sua corrente contínua máxima de 30mA?

Pode, mas deve considerar cuidadosamente o ambiente térmico. A 30mA e um V_Ftípico de 2,0V, a dissipação de potência é de 60mW, que está próxima do máximo absoluto de 75mW. Além disso, a corrente deve ser reduzida (derating) para temperaturas ambientes acima de 25°C. A 30mA, há muito pouca margem. Para operação fiável a longo prazo, é frequentemente prudente acionar o LED a uma corrente mais baixa, como na gama de 5mA ou 10-20mA, que ainda fornece bom brilho enquanto reduz significativamente o stress térmico e melhora a vida útil.

10.4 Quão crítica é o procedimento de cozedura antes da soldagem?

É muito crítica se os componentes foram expostos à humidade ambiente fora do seu saco selado de barreira à humidade por mais tempo do que o especificado (28 dias/672 horas). Os encapsulamentos de plástico podem absorver humidade. Durante o aquecimento rápido da soldagem por refluxo, esta humidade retida pode vaporizar-se explosivamente, causando delaminação interna, fissuras no encapsulamento ou lente, ou quebra das ligações por fio—uma falha conhecida como \"pipocagem\". A cozedura a 60°C durante 24 horas remove de forma segura esta humidade absorvida, prevenindo tais danos.

11. Estudo de Caso de Integração no Design

Cenário:Projetar um indicador de estado para uma nova coluna Bluetooth ultra-fina. O indicador deve ser suficientemente brilhante para ser visto à luz do dia, ter um amplo ângulo de visão e caber dentro de uma espessura total do invólucro inferior a 4mm.

Seleção do Componente:O LTST-C191KGKT-5A é escolhido principalmente pela sua altura de 0,55mm, permitindo amplo espaço para a parede do invólucro e difusor. A tecnologia AlInGaP garante brilho suficiente (selecionando Bin L para a intensidade mais alta). O ângulo de visão de 130 graus significa que a luz será visível de quase qualquer ângulo em torno da coluna.

Design do Circuito:O LED é acionado por um pino GPIO do microcontrolador do sistema, que fornece 3,3V. Um resistor em série é calculado. Visando uma corrente de acionamento de 10mA para um bom equilíbrio entre brilho e potência/calor: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Usando um V_Ftípico de 2,0V, R = (3,3V - 2,0V) / 0,01A = 130 Ohms. Um resistor padrão de 130Ω é colocado em série com o LED no PCB.

Layout do PCB:É usado o layout de pistas de soldagem recomendado da ficha técnica. É adicionado alívio térmico adicional ligando a pista do cátodo a uma pequena área de cobre no PCB para ajudar a dissipar calor, uma vez que a temperatura ambiente interna da coluna pode subir durante a operação.

Montagem:Os LEDs são encomendados em fita e bobina para montagem automatizada. O fabricante por contrato recebe o perfil de refluxo sem chumbo da ficha técnica para garantir soldagem adequada sem dano térmico.

12. Princípios Tecnológicos

O LED é baseado numa junção p-n semicondutora feita de materiais de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP). Quando uma tensão direta é aplicada, eletrões da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa onde se recombinam. Este processo de recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor, que é projetada ajustando as proporções de Alumínio, Índio, Gálio e Fósforo durante o crescimento do cristal. O AlInGaP é particularmente eficiente para produzir luz nas partes vermelha, laranja, amarela e verde do espectro. A lente \"water clear\" é tipicamente feita de epóxi ou silicone moldado diretamente sobre o chip e as ligações por fio, fornecendo proteção ambiental, suporte mecânico e modelação óptica para alcançar o ângulo de visão desejado.

13. Tendências da Indústria

A tendência nos LEDs indicadores continua em direção àminiaturizaçãoemaior eficiência. As alturas dos encapsulamentos estão constantemente a ser reduzidas para permitir produtos finais mais finos. Há também uma tendência para maior luminosidade (lúmens por watt) para alcançar níveis de luz necessários a correntes de acionamento mais baixas, o que economiza energia do sistema e simplifica o design térmico. Enquanto o AlInGaP domina o espectro verde-amarelo-vermelho para indicadores discretos, a tecnologia InGaN (Nitreto de Índio e Gálio) é prevalente para azul, branco e verde verdadeiro (frequentemente chamado \"verde puro\").