Ficha Técnica do LED SMD Amarelo LTST-C281KSKT - Altura 0.35mm - 2.4V Típico - 75mW - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-C281KSKT é um LED chip de montagem em superfície ultra-fino, projetado para aplicações eletrónicas modernas que exigem um perfil vertical mínimo. Este dispositivo utiliza um material semicondutor de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para produzir uma saída de luz amarela brilhante. Os seus principais objetivos de projeto são a compatibilidade com processos de montagem automatizados, a conformidade com regulamentações ambientais e um desempenho fiável num formato compacto.

A vantagem central deste LED reside no seu perfil excecionalmente baixo de 0,35mm, tornando-o adequado para aplicações onde as restrições de espaço são críticas, como em ecrãs ultra-finos, retroiluminação para eletrónicos de consumo finos e luzes indicadoras em PCBs densamente povoadas. É embalado em fita de 8mm e fornecido em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, facilitando a fabricação de alta velocidade com máquinas pick-and-place.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os limites operacionais do dispositivo são definidos a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder estes valores pode causar danos permanentes.

• Dissipação de Potência (Pd):75 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o LED pode dissipar como calor sem degradação.
• Corrente Direta de Pico (I_F(PEAK)):80 mA. Isto é permitido apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms) para evitar sobreaquecimento.
• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA DC. Esta é a corrente máxima recomendada para operação contínua.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. Aplicar uma tensão reversa além deste limite pode romper a junção PN do LED.
• Faixa de Temperatura de Operação:-30°C a +85°C. O dispositivo tem o seu funcionamento garantido dentro desta faixa de temperatura ambiente.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +85°C.
• Condição de Soldagem por Refluxo Infravermelho:Suporta uma temperatura de pico de 260°C por um máximo de 10 segundos, compatível com processos padrão de soldagem sem chumbo.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Os parâmetros de desempenho chave são medidos a Ta=25°C e uma corrente de teste padrão de I_F= 20mA.

• Intensidade Luminosa (I_V):Varia de um mínimo de 28,0 mcd a um máximo de 180,0 mcd. O valor típico situa-se dentro desta ampla faixa de binagem (ver Secção 3). A medição é realizada usando um sensor filtrado para corresponder à curva de resposta fotópica do olho CIE.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor medido no eixo. Indica um padrão de emissão de luz amplo e difuso, adequado para iluminação de área ou indicadores de grande ângulo.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):588 nm. Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência atinge o seu máximo.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):587 nm a 597 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor (amarela) do LED, derivado do diagrama de cromaticidade CIE.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):15 nm. Este parâmetro descreve a pureza espectral ou a largura de banda da luz emitida, medida a metade da intensidade máxima.
• Tensão Direta (V_F):O valor típico é 2,4V, com uma variação de 2,0V até ao máximo especificado. Esta é a queda de tensão no LED quando conduz 20mA.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 10 μA quando uma polarização reversa de 5V é aplicada.

3. Explicação do Sistema de Binagem

Para garantir a consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros chave. O LTST-C281KSKT utiliza um sistema de binagem de três códigos (ex.: D4-P-K).

3.1 Binagem de Tensão Direta

Os bins garantem que os LEDs num circuito tenham quedas de tensão semelhantes, prevenindo desequilíbrios de corrente em configurações paralelas.

• Bin D2: V_F= 1,80V - 2,00V @20mA
• Bin D3: V_F= 2,00V - 2,20V @20mA
• Bin D4: V_F= 2,20V - 2,40V @20mA
• Tolerância por bin: ±0,1V

3.2 Binagem de Intensidade Luminosa

Isto agrupa os LEDs pelo seu brilho de saída de luz.

• Bin N: I_V= 28,0 mcd - 45,0 mcd @20mA
• Bin P: I_V= 45,0 mcd - 71,0 mcd @20mA
• Bin Q: I_V= 71,0 mcd - 112,0 mcd @20mA
• Bin R: I_V= 112,0 mcd - 180,0 mcd @20mA
• Tolerância por bin: ±15%

3.3 Binagem de Comprimento de Onda Dominante

Crítico para aplicações com correspondência de cor, isto define o tom preciso de amarelo.

• Bin J: λ_d= 587,00 nm - 589,50 nm @20mA
• Bin K: λ_d= 589,50 nm - 592,00 nm @20mA
• Bin L: λ_d= 592,00 nm - 594,50 nm @20mA
• Bin M: λ_d= 594,50 nm - 597,00 nm @20mA
• Tolerância por bin: ±1 nm

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica (Fig.1, Fig.6), as suas implicações são padrão para LEDs de AlInGaP.

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Exibe a relação exponencial típica de um díodo. A tensão direta mostra um coeficiente de temperatura positivo, o que significa que V_Fdiminui ligeiramente à medida que a temperatura da junção aumenta para uma dada corrente.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:A intensidade é aproximadamente proporcional à corrente direta na faixa de operação normal (até 30mA). Conduzir além deste ponto leva a aumentos sub-lineares devido à queda de eficiência e ao aumento dos efeitos térmicos.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:A saída de luz dos LEDs de AlInGaP geralmente diminui à medida que a temperatura ambiente (e da junção) aumenta. Esta derivação térmica deve ser considerada em ambientes de alta temperatura.
• Distribuição Espectral:O espectro de emissão está centrado em torno de 588nm (amarelo) com uma largura a meia altura relativamente estreita de 15nm, indicando boa saturação de cor.
• Padrão do Ângulo de Visão:O ângulo de visão de 130 graus sugere um padrão de emissão quase-Lambertiano, onde a intensidade é aproximadamente dependente do cosseno do ângulo de visão fora do eixo.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Encapsulamento e Polaridade

O dispositivo está em conformidade com um contorno de encapsulamento padrão EIA. As características dimensionais chave incluem a altura total de 0,35mm. O encapsulamento incorpora uma lente transparente. A polaridade é indicada por uma marca de cátodo, tipicamente um entalhe, um ponto verde ou outro indicador visual no encapsulamento ou na fita. A marcação exata deve ser verificada no desenho do encapsulamento.

5.2 Layout Recomendado das Ilhas de Solda

É fornecido um padrão de ilhas de solda para garantir a formação fiável das juntas de solda durante o refluxo. Este padrão é projetado para facilitar a molhagem adequada da solda, o auto-alinhamento do componente durante o refluxo e a fiabilidade mecânica a longo prazo. Aderir a este layout recomendado é crucial para evitar o efeito "tombstoning" ou más conexões de solda.

5.3 Especificações da Fita e da Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora embutida com uma fita de cobertura protetora, enrolada em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro.

• Passo dos Bolsos:8mm (padrão para muitos componentes SMD pequenos).
• Quantidade por Bobina:5000 unidades.
• Quantidade Mínima de Encomenda (MOQ) para remanescentes:500 unidades.
• Componentes em Falta:É permitido um máximo de dois bolsos vazios consecutivos.
• Norma:A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

É fornecido um perfil de refluxo infravermelho (IR) sugerido para processos de solda sem chumbo. Os parâmetros chave incluem:

• Pré-aquecimento:150°C a 200°C.
• Tempo de Pré-aquecimento:Máximo de 120 segundos para permitir o aquecimento uniforme e a evaporação do solvente da pasta de solda.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus (TAL):A duração dentro de 5°C da temperatura de pico deve ser limitada a um máximo de 10 segundos. O componente pode suportar esta temperatura de pico por um máximo de dois ciclos de refluxo.

O perfil é baseado em normas JEDEC. Os engenheiros devem caracterizar o perfil para o seu projeto de PCB específico, pasta de solda e forno para criar juntas de solda fiáveis.

6.2 Soldagem Manual

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

• Temperatura do Ferro:Máximo de 300°C.
• Tempo de Soldagem:Máximo de 3 segundos por terminal.
• Limite:Apenas um ciclo de soldagem manual é permitido para evitar danos térmicos ao encapsulamento plástico e ao chip semicondutor.

6.3 Limpeza

A limpeza geralmente não é necessária após o refluxo com pasta de solda "no-clean". Se a limpeza for necessária (ex.: após soldagem manual com fluxo):

• Solventes Recomendados:Utilize apenas limpadores à base de álcool, como álcool etílico ou álcool isopropílico (IPA).
• Processo:Imersão do LED à temperatura ambiente normal por menos de um minuto. Pode ser usada agitação suave.
• Evitar:Não utilize líquidos químicos não especificados, limpeza ultrassónica (pode causar stress mecânico) ou solventes agressivos que possam danificar a lente de epóxi ou as marcações do encapsulamento.

7. Armazenamento e Manuseio

7.1 Sensibilidade à Umidade

O encapsulamento do LED é sensível à humidade. A adesão às condições de armazenamento é crítica para prevenir o "efeito pipoca" (fissuração do encapsulamento) durante o refluxo devido à vaporização rápida da humidade absorvida.

• Saco Selado (Embalagem Original):Armazenar a ≤30°C e ≤90% de Humidade Relativa (HR). A vida útil na prateleira é de um ano quando armazenado no saco à prova de humidade com dessecante.
• Após Abertura do Saco:O tempo de exposição fora do saco é limitado. O "tempo de vida útil no chão" recomendado antes do refluxo é de 672 horas (28 dias) quando armazenado a ≤30°C e ≤60% HR.
• Armazenamento Prolongado (Aberto):Para armazenamento além de 672 horas, coloque os componentes num recipiente selado com dessecante ou num dessecador de azoto.
• Reaquecimento:Componentes expostos por mais de 672 horas devem ser aquecidos a aproximadamente 60°C durante pelo menos 20 horas antes da soldagem para remover a humidade absorvida.

7.2 Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

Os LEDs são suscetíveis a danos por descarga eletrostática. Devem ser tomadas precauções durante todas as fases de manuseio e montagem.

• Os operadores devem usar uma pulseira de aterramento ou luvas antiestáticas.
• Todos os postos de trabalho, ferramentas e equipamentos devem estar devidamente aterrados.
• Utilize tapetes condutivos ou dissipativos nas superfícies de trabalho.
• Transporte e armazene os componentes em embalagens protetoras contra ESD.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Indicadores de Estado:Luzes de alimentação, conectividade e estado de função em eletrónicos de consumo (routers, set-top boxes, dispositivos de casa inteligente), equipamento de escritório e painéis de controlo industrial.
• Retroiluminação:Retroiluminação lateral ou direta para ecrãs LCD em dispositivos finos, iluminação de teclado e retroiluminação de ícones onde a altura é limitada.
• Iluminação Interior Automóvel:Indicadores de painel de instrumentos, iluminação de interruptores e iluminação ambiente (sujeito à verificação de requisitos específicos de grau automóvel).
• Dispositivos Portáteis e Vestíveis:Indicadores de nível de bateria, luzes de notificação em smartphones, tablets e rastreadores de fitness que beneficiam do perfil ultra-baixo.

8.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Utilize sempre um resistor limitador de corrente em série ou um driver de corrente constante. Calcule o valor do resistor usando R = (V_fonte- V_F) / I_F. Não ligue diretamente a uma fonte de tensão.
• Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, garanta uma área de cobre de PCB adequada ou vias térmicas sob as ilhas de solda para conduzir o calor, especialmente quando operar perto da corrente máxima ou em altas temperaturas ambientes. Isto mantém a saída luminosa e a longevidade.
• Conexões Paralelas:Evite ligar múltiplos LEDs diretamente em paralelo a partir de uma única fonte de tensão. Ligeiras variações em V_Fpodem causar um desequilíbrio significativo de corrente, com um LED a consumir a maior parte da corrente. Utilize resistores limitadores de corrente separados para cada LED ou um driver de corrente constante com múltiplos canais.
• Projeto Óptico:O amplo ângulo de visão de 130 graus proporciona boa visibilidade fora do eixo. Para luz focada, podem ser necessárias lentes externas ou guias de luz.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O LTST-C281KSKT oferece vantagens específicas na sua classe:

• vs. LEDs de Espessura Padrão (0,6mm+):O principal diferenciador é a altura de 0,35mm, permitindo o projeto em aplicações críticas de espaço onde os LEDs tradicionais não cabem.
• vs. Outras Tecnologias de LED Amarelo:O uso do material semicondutor AlInGaP, comparado com tecnologias mais antigas como GaAsP, proporciona maior eficiência luminosa (mais saída de luz por unidade de potência elétrica), melhor estabilidade térmica e pureza de cor superior (espectro mais estreito).
• vs. LEDs Não Embalados em Bobina:A embalagem em fita de 8mm em bobina é uma vantagem significativa para a produção em massa, garantindo compatibilidade com máquinas pick-and-place automatizadas de alta velocidade, reduzindo o tempo e o custo de montagem.
• Conformidade:Está em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas) e é classificado como um Produto Verde, que é um requisito obrigatório para eletrónicos vendidos em muitos mercados globais.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

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 físico literal no qual o LED emite mais potência óptica. É medido diretamente a partir do espectro.

Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Um valor calculado baseado na perceção de cor humana (gráfico CIE). É o comprimento de onda único da luz monocromática que pareceria ter a mesma cor que a saída de espectro amplo do LED. Para definição e correspondência de cor, o comprimento de onda dominante é o parâmetro mais relevante.

10.2 Posso alimentar este LED continuamente com 30mA?

Sim, 30mA é a corrente direta DC máxima nominal. No entanto, para uma longevidade ótima e para ter em conta condições do mundo real como temperatura ambiente elevada, é considerada uma boa prática de engenharia reduzir este valor. Operar a 20mA (a condição de teste padrão) ou menos prolongará significativamente a vida operacional do LED e manterá uma saída de luz mais estável.

10.3 Por que a binagem é importante e qual bin devo escolher?

A binagem é crucial para a consistência na aparência e desempenho dentro de uma aplicação. Por exemplo, num painel com múltiplos LEDs de estado, usar LEDs de bins de intensidade ou comprimento de onda diferentes resultaria em brilhos e tons de cor visivelmente diferentes.

Escolha os bins com base nas necessidades da sua aplicação: Para correspondência de cor rigorosa (ex.: amarelo específico de marca), especifique um bin de comprimento de onda dominante estreito (J, K, L ou M). Para brilho consistente em múltiplas unidades, especifique um bin de intensidade luminosa (N, P, Q ou R). Para equilíbrio de corrente em strings paralelas, especifique um bin de tensão direta (D2, D3, D4).

10.4 É necessário um dissipador de calor?

Um dissipador de calor dedicado normalmente não é necessário para um único LED operando a ou abaixo de 30mA devido à sua baixa dissipação de potência de 75mW. No entanto, uma gestão térmica eficaz ao nível da PCB é essencial. Isto significa fornecer uma área de cobre adequada (ilha térmica) conectada às ilhas de solda do LED para conduzir o calor para o substrato da PCB, que atua como um espalhador de calor. Isto é especialmente importante para matrizes de LEDs ou operação em ambientes de alta temperatura.

11. Estudo de Caso Prático de Projeto

Cenário:Projetar um indicador de bateria fraca para um dispositivo médico portátil. A carcaça do dispositivo tem uma limitação de altura interna de 0,5mm para a PCB e todos os componentes na área do indicador.

Desafio:Um LED padrão com 0,6mm de altura não caberia.

Solução:O LTST-C281KSKT, com a sua altura de 0,35mm, é selecionado. Um resistor limitador de corrente é calculado para uma fonte de 3,3V: R = (3,3V - 2,4V) / 0,020A = 45Ω. É escolhido um resistor de valor padrão de 47Ω, resultando em I_F≈ 19mA. O amplo ângulo de visão de 130 graus garante que o indicador seja visível de vários ângulos. A cor amarela é escolhida como um indicador universal de atenção/aviso. A embalagem em fita e bobina permite a montagem automatizada, garantindo eficiência e fiabilidade de fabrico.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

O LTST-C281KSKT é baseado na tecnologia semicondutora de AlInGaP. Este material é um semicondutor composto do grupo III-V. Quando uma tensão direta é aplicada, os eletrões da região tipo-n e as lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa. Quando estes portadores de carga se recombinam, libertam energia na forma de fotões (luz). A composição específica de Alumínio, Índio, Gálio e Fosfeto na camada ativa determina a energia da banda proibida do semicondutor, que dita diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida. Para a luz amarela (~590nm), é projetada uma energia de banda proibida específica. A lente de epóxi transparente encapsula o chip, fornece proteção mecânica e molda o padrão de saída de luz.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência geral nos LEDs SMD para aplicações de indicador e retroiluminação continua em direção a:

• Maior Eficiência:Desenvolvimento de materiais e estruturas que produzem mais lúmens por watt (lm/W), reduzindo o consumo de energia para a mesma saída de luz.
• Miniaturização:Redução adicional do tamanho do encapsulamento (área de ocupação e altura) para permitir dispositivos eletrónicos cada vez mais finos. A altura de 0,35mm deste dispositivo faz parte desta tendência.
• Melhor Reprodução de Cor e Gama:Para retroiluminação de ecrãs, há uma movimentação para LEDs com picos espectrais mais estreitos e comprimentos de onda específicos para permitir gamas de cores mais amplas (ex.: Rec. 2020).
• Maior Fiabilidade e Vida Útil:Avanços em materiais de encapsulamento (epóxi, silicone) e tecnologias de fixação do chip para suportar temperaturas de junção mais altas e condições ambientais mais severas, estendendo a vida útil operacional.
• Integração:Incorporação de múltiplos chips de LED (RGB, RGBW) num único encapsulamento ou integração de eletrónica de acionamento (IC) com o LED para um projeto simplificado ("LEDs inteligentes").