Ficha Técnica do LED SMD Laranja LTST-C193KFKT-5A - Dimensões 1.6x0.8x0.35mm - Tensão 1.7-2.3V - Potência 75mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-C193KFKT-5A é um LED chip de montagem em superfície (SMD) projetado para aplicações eletrónicas modernas com restrições de espaço. A sua principal característica é um perfil excecionalmente baixo, com uma altura de apenas 0,35 milímetros, tornando-o adequado para eletrónica de consumo ultra-fina, retroiluminação e aplicações de sinalização onde a altura do componente é um fator de projeto crítico. O dispositivo emite uma luz laranja brilhante utilizando um material semicondutor de AllnGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), conhecido pela sua alta eficiência e boa pureza de cor. É embalado em fita de 8mm e fornecido em bobinas de 7 polegadas, sendo totalmente compatível com equipamentos automáticos de pick-and-place de alta velocidade e processos padrão de soldagem por refluxo por infravermelhos (IR).

1.1 Características e Vantagens Principais

Este LED oferece várias vantagens distintas para os projetistas. A sua conformidade RoHS e designação de produto verde garantem que cumpre as regulamentações ambientais internacionais. O footprint padrão EIA garante compatibilidade com uma vasta gama de layouts de PCB existentes e ferramentas de fabrico. O dispositivo também é compatível com C.I. (Circuitos Integrados), o que significa que pode ser acionado diretamente a partir de tensões típicas de nível lógico com limitação de corrente adequada, simplificando o projeto do circuito. A combinação de perfil ultra-fino, desempenho fiável e embalagem amigável para fabrico posiciona este LED como um componente versátil para produção em massa.

2. Valores Máximos Absolutos

Operar qualquer componente eletrónico além dos seus valores máximos absolutos pode causar danos permanentes. Para o LTST-C193KFKT-5A, a corrente contínua direta máxima é especificada em 30 mA. Em condições de pulso com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0,1ms, pode suportar uma corrente direta de pico de 80 mA. A dissipação de potência máxima é de 75 mW, um parâmetro crítico para a gestão térmica. O dispositivo pode suportar uma tensão reversa de até 5 volts. A faixa de temperatura ambiente de operação é de -30°C a +85°C, enquanto a faixa de temperatura de armazenamento é ligeiramente mais ampla, de -40°C a +85°C. Para montagem, o LED é classificado para soldagem por refluxo por infravermelhos com uma temperatura de pico de 260°C por um máximo de 10 segundos.

3. Características Eletro-Ópticas

O desempenho do LED é caracterizado em condições padrão de teste a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Os parâmetros-chave definem a sua saída de luz e comportamento elétrico.

3.1 Intensidade Luminosa e Ângulo de Visão

A uma corrente direta (IF) de 5 mA, a intensidade luminosa (Iv) tem um valor típico dentro de uma faixa de binning. O valor mínimo começa em 11,2 milicandelas (mcd), com um máximo de 45,0 mcd para o bin mais alto. A intensidade luminosa é medida usando uma combinação de sensor e filtro que se aproxima da curva de resposta fotópica (CIE) do olho humano. O dispositivo apresenta um ângulo de visão (2θ1/2) muito amplo de 130 graus. Este parâmetro, definido como o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor axial (no eixo), indica que o LED emite luz sobre uma área ampla, sendo adequado para aplicações que requerem visibilidade de grande ângulo.

3.2 Características Espectrais

As propriedades espectrais definem a cor da luz emitida. O comprimento de onda de emissão de pico (λP) é tipicamente 611 nanómetros (nm). O comprimento de onda dominante (λd), que é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano para representar a cor, é tipicamente 605 nm a 5 mA. A meia-largura espectral (Δλ), uma medida da pureza espectral ou quão estreita é a saída de luz em torno do comprimento de onda de pico, é de 17 nm. Estes valores são característicos de LEDs laranja AllnGaP de alta qualidade.

3.3 Características Elétricas

A tensão direta (VF) do LED, medida a IF=5mA, varia de um mínimo de 1,70 volts a um máximo de 2,30 volts. Esta faixa está sujeita ao processo de binning descrito mais adiante. A corrente reversa (IR) é muito baixa, com um máximo de 10 microamperes (μA) quando uma tensão reversa (VR) de 5V é aplicada, indicando boas características de díodo.

4. Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave. Isto permite aos projetistas selecionar peças que atendam a requisitos específicos para a sua aplicação.

4.1 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é categorizada em três bins: E2 (1,70V - 1,90V), E3 (1,90V - 2,10V) e E4 (2,10V - 2,30V). Uma tolerância de ±0,1 volt é aplicada a cada bin. Selecionar LEDs do mesmo bin de tensão ajuda a manter um brilho uniforme quando vários LEDs são conectados em paralelo, pois eles experimentarão quedas de tensão semelhantes.

4.2 Binning de Intensidade Luminosa

A intensidade luminosa é classificada em três categorias: L (11,2 - 18,0 mcd), M (18,0 - 28,0 mcd) e N (28,0 - 45,0 mcd). Uma tolerância de ±15% aplica-se a cada bin de intensidade. Este binning é crucial para aplicações que requerem níveis de brilho consistentes em múltiplos indicadores ou elementos de retroiluminação.

5. Informações sobre o Pacote e Mecânica

As dimensões físicas e o manuseio do componente são críticos para o projeto e montagem do PCB.

5.1 Dimensões do Pacote

O LED tem um footprint muito compacto. Desenhos dimensionados detalhados na ficha técnica especificam o comprimento, largura, altura (0,35mm) e a colocação do identificador do cátodo. Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,10 mm, salvo indicação em contrário. O pacote segue os contornos padrão EIA para compatibilidade.

5.2 Layout Sugerido para as Pastilhas de Solda

É fornecido um padrão de land (design das pastilhas de solda) recomendado para o PCB. Este layout é otimizado para a formação fiável das juntas de solda durante a soldagem por refluxo. A ficha técnica sugere uma espessura máxima de estêncil de 0,10mm para aplicação da pasta de solda, a fim de evitar pontes ou excesso de solda.

5.3 Embalagem em Fita e Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada com uma largura de 8mm, enrolada em bobinas com diâmetro de 7 polegadas (178mm). Cada bobina contém 5000 peças. A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA 481-1-A-1994. Os compartimentos vazios dos componentes são selados com uma fita de cobertura superior. São observadas regras específicas, como um máximo de dois componentes ausentes consecutivos e uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças para bobinas remanescentes.

6. Diretrizes de Montagem e Manuseio

O manuseio adequado é essencial para manter a fiabilidade e o desempenho.

6.1 Processo de Soldagem

O LED é totalmente compatível com processos de soldagem por refluxo por infravermelhos (IR), que é o padrão para montagem SMD. É fornecida uma sugestão detalhada de perfil de refluxo para processos de solda sem chumbo (Pb-free). Os parâmetros-chave incluem uma zona de pré-aquecimento, um aumento controlado da temperatura, uma temperatura de pico não superior a 260°C e um tempo acima do líquido (TAL) de acordo com o perfil. O tempo total na temperatura de pico deve ser no máximo 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, apenas uma vez. A ficha técnica enfatiza que o perfil final deve ser caracterizado para o projeto específico do PCB, componentes e pasta de solda utilizados.

6.2 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldagem, apenas devem ser utilizados solventes especificados. Produtos químicos não especificados podem danificar o pacote epóxi do LED. O método recomendado é imergir o LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente normal por menos de um minuto. Limpeza agressiva ou ultrassónica não é aconselhada, a menos que especificamente testada e qualificada.

6.3 Condições de Armazenamento

Condições de armazenamento rigorosas são definidas para evitar a absorção de humidade, que pode causar "popcorning" (fissuração do pacote) durante o refluxo. Quando a bolsa original à prova de humidade com dessecante está selada, os LEDs devem ser armazenados a ≤30°C e ≤90% de HR e utilizados dentro de um ano. Uma vez aberta a bolsa, começa a "vida útil no chão de fábrica". Os LEDs devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de HR e é recomendado que sejam submetidos a refluxo por IR dentro de 672 horas (28 dias). Para armazenamento mais longo fora da bolsa original, devem ser mantidos num recipiente selado com dessecante ou num ambiente de azoto. Se a vida útil no chão de fábrica exceder 672 horas, é necessário um bake-out a aproximadamente 60°C durante pelo menos 20 horas antes da montagem para remover a humidade.

7. Informações de Aplicação e Considerações de Projeto

Compreender os princípios operacionais e as restrições de projeto é fundamental para uma implementação bem-sucedida.

7.1 Projeto do Circuito de Acionamento

Um LED é um dispositivo operado por corrente. A sua saída de luz é principalmente uma função da corrente direta, não da tensão. Portanto, não é recomendado acioná-lo com uma fonte de tensão constante, pois isso pode levar a fuga térmica e destruição. A ficha técnica recomenda vivamente o uso de um resistor limitador de corrente em série com o LED quando conectado a uma fonte de tensão. Este resistor define a corrente de operação de acordo com a Lei de Ohm: R = (V_fonte - VF_LED) / I_desejada. Esta prática é especialmente crítica ao conectar vários LEDs em paralelo para garantir partilha de corrente e brilho uniforme, uma vez que a tensão direta (VF) pode variar ligeiramente de dispositivo para dispositivo.

7.2 Gestão Térmica

Embora a dissipação de potência seja baixa (75 mW máx.), um projeto térmico adequado ainda é importante para a fiabilidade a longo prazo e saída de luz estável. O desempenho do LED, particularmente a tensão direta e a intensidade luminosa, é dependente da temperatura. Garantir uma área de cobre adequada no PCB em torno das pastilhas de solda pode ajudar a dissipar o calor. Operar o LED na ou perto da sua classificação de corrente máxima gerará mais calor e pode exigir considerações térmicas adicionais.

7.3 Âmbito de Aplicação e Precauções

A ficha técnica especifica que este LED destina-se a equipamentos eletrónicos comuns, como equipamentos de escritório, dispositivos de comunicação e eletrodomésticos. Para aplicações que requerem fiabilidade excecional onde uma falha pode colocar em risco a vida ou a saúde (por exemplo, aviação, dispositivos médicos, sistemas de segurança de transportes), é necessária consulta com o fabricante antes da integração no projeto. Este é um aviso padrão para componentes de grau comercial.

8. Análise Técnica Aprofundada e de Desempenho

Para além das especificações básicas, vários princípios subjacentes e tendências de desempenho são importantes para um projeto avançado.

8.1 Relação entre Corrente, Tensão e Intensidade

As curvas de desempenho (implícitas na ficha técnica) mostrariam tipicamente que a intensidade luminosa aumenta aproximadamente de forma linear com a corrente direta na faixa de operação normal. No entanto, a eficiência (lúmens por watt) pode atingir um pico a uma determinada corrente e depois diminuir devido ao aumento dos efeitos térmicos. A tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo, o que significa que diminui ligeiramente à medida que a temperatura da junção aumenta.

8.2 Tecnologia de Material: AllnGaP

O uso de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AllnGaP) como material semicondutor ativo é significativo. Os LEDs AllnGaP são conhecidos pela sua alta eficiência nas regiões de comprimento de onda vermelho, laranja e amarelo, em comparação com tecnologias mais antigas como o GaAsP. Oferecem boa estabilidade de cor ao longo do tempo e da corrente de operação, e uma tensão direta relativamente baixa. A luz laranja de 605-611 nm produzida é vibrante e facilmente visível.

8.3 Projeto Óptico e Ângulo de Visão

O ângulo de visão de 130 graus é alcançado através do design do chip e da forma da lente epóxi. Um ângulo de visão amplo é ideal para indicadores de estado que precisam de ser vistos de vários ângulos. Para aplicações que requerem um feixe mais focado, seriam necessárias óticas secundárias.

9. Comparação e Orientação de Seleção

Ao selecionar um LED para um projeto, os engenheiros devem comparar os parâmetros-chave.

Diferenciais Principais deste LED:O diferencial principal é a sua altura ultrabaixa de 0,35mm. Em comparação com LEDs chip padrão de 0,6mm ou 1,0mm de altura, isto permite produtos finais mais finos. O amplo ângulo de visão de 130 graus é outra vantagem para iluminação de área ampla. A tecnologia AllnGaP proporciona boa eficiência e cor para a luz laranja.

Critérios de Seleção:Os projetistas devem priorizar com base nas necessidades da aplicação: restrições de altura, brilho necessário (bin de intensidade luminosa), ponto de cor (comprimento de onda dominante), compatibilidade da corrente de acionamento e limites térmicos/de potência. O sistema de binning permite a otimização de custos ao selecionar o grau de desempenho apropriado.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Posso acionar este LED diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 3,3V ou 5V?

R: Não, não diretamente. Deve usar um resistor limitador de corrente em série. Por exemplo, com uma fonte de 3,3V, uma VF típica de 2,0V e uma corrente desejada de 5mA, o valor do resistor seria (3,3V - 2,0V) / 0,005A = 260 Ohms. Um resistor de valor padrão de 270 Ohm seria adequado.

P: O que acontece se exceder o limite de 10 segundos a 260°C durante o refluxo?

R: Exceder os limites de tempo/temperatura pode causar vários problemas: degradação da lente epóxi (amarelecimento), danos nas ligações internas por fio, ou tensão térmica excessiva no die semicondutor, potencialmente levando a falha imediata ou redução da fiabilidade a longo prazo.

P: Por que é que o armazenamento e a vida útil no chão de fábrica são tão estritamente definidos?

R: O material de embalagem epóxi pode absorver humidade do ar. Durante o processo de soldagem por refluxo de alta temperatura, esta humidade retida transforma-se rapidamente em vapor, criando alta pressão interna. Isto pode delaminar o pacote ou até mesmo rachá-lo, um fenómeno conhecido como "popcorning". Os procedimentos de armazenamento e bake-out controlam o teor de humidade para evitar isto.

P: Como identifico o cátodo no LED?

R: O desenho do pacote na ficha técnica indica a marcação do cátodo. Tipicamente, para tais LEDs chip, o cátodo é marcado por uma faixa verde, um ponto ou um canto chanfrado na parte superior ou inferior do componente. Consulte sempre o desenho mecânico para a marcação específica.