Ficha Técnica do LED SMD Amarelo LTST-C194KSKT - Dimensões 1,6x0,8x0,3mm - Tensão Direta 2,4V - Potência 75mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-C194KSKT é um díodo emissor de luz (LED) de montagem superficial (SMD) projetado para aplicações eletrónicas modernas com restrições de espaço. Pertence a uma categoria de LEDs chip extra-finos, apresentando um perfil notavelmente baixo de apenas 0,30 mm. Isto torna-o uma escolha ideal para aplicações onde a altura do componente é um fator de projeto crítico, como em ecrãs ultra-finos, dispositivos móveis e módulos de retroiluminação.

O dispositivo utiliza um material semicondutor de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para a sua região emissora de luz. Este sistema de material é conhecido por produzir luz de alta eficiência no espectro do âmbar ao vermelho. Neste modelo específico, é projetado para emitir luz amarela. O LED é encapsulado numa lente transparente, o que permite uma extração máxima de luz e um amplo ângulo de visão. É embalado em fita padrão da indústria de 8mm, fornecida em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, tornando-o totalmente compatível com equipamentos automáticos de montagem pick-and-place de alta velocidade utilizados na produção em massa.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

A principal vantagem deste LED é a sua combinação de um fator de forma ultra-fino e uma elevada saída de brilho proveniente da tecnologia de chip AlInGaP. A sua conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas) torna-o um produto \"verde\" adequado para mercados globais com regulamentações ambientais rigorosas. O dispositivo também foi projetado para ser compatível com processos de soldagem comuns, incluindo reflow por infravermelhos (IR) e fase de vapor, que são padrão nas linhas de montagem de tecnologia de montagem superficial (SMT).

O mercado-alvo abrange uma vasta gama de eletrónica de consumo e industrial. As principais aplicações incluem indicadores de estado, retroiluminação para teclados e ícones, iluminação de painéis e iluminação decorativa em dispositivos onde a espessura mínima é primordial. A sua compatibilidade com equipamentos de colocação automática torna-o adequado para fabricação de alto volume.

2. Análise Profunda dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos principais parâmetros de desempenho do LED, conforme definidos nas condições padrão de teste (Ta=25°C).

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações 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 no projeto do circuito.

• Dissipação de Potência (Pd):75 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o encapsulamento do LED pode dissipar como calor. Exceder este valor pode levar a sobreaquecimento e degradação acelerada da junção semicondutora.
• Corrente Direta Contínua (IF):30 mA. A corrente direta contínua máxima que pode ser aplicada. A ficha técnica especifica um fator de derating de 0,4 mA/°C acima da temperatura ambiente de 25°C, o que significa que a corrente contínua permitida diminui à medida que o ambiente de operação fica mais quente.
• Corrente Direta de Pico:80 mA. Isto é permitido apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms) para atingir brevemente uma saída de luz mais elevada sem sobreaquecimento.
• Tensão Reversa (VR):5 V. Aplicar uma tensão reversa superior a esta pode causar ruptura e dano irreversível à junção do LED.
• Gama de Temperatura de Operação e Armazenamento:-55°C a +85°C. Isto define os limites ambientais para operação fiável e armazenamento não operacional.
• Tolerância à Temperatura de Soldagem:O dispositivo pode suportar soldagem por onda ou reflow por IR com uma temperatura de pico de 260°C durante 5 segundos, e soldagem por fase de vapor a 215°C durante 3 minutos.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a uma corrente direta (IF) de 20 mA.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 28,0 mcd a um máximo de 180,0 mcd. O valor real para uma unidade específica depende do seu código de bin atribuído (ver Secção 3). A intensidade é medida usando um sensor filtrado para corresponder à resposta fotópica do olho humano (curva CIE).
• Ângulo de Visão (2θ1/2):130 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor medido no eixo central. Um ângulo de visão amplo como este é característico de uma lente transparente e não difusa, proporcionando uma iluminação ampla.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λP):588 nm. Este é o comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é mais elevada.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):587,0 nm a 597,0 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor (amarela, neste caso). É derivado das coordenadas de cromaticidade CIE. As unidades são classificadas dentro desta gama.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):15 nm. Isto indica a pureza espectral, medindo a largura do espectro de emissão a metade da sua potência máxima. Um valor menor indica uma fonte de luz mais monocromática.
• Tensão Direta (VF):Tipicamente 2,00V, com um máximo de 2,40V a 20 mA. Esta é a queda de tensão no LED durante a operação.
• Corrente Reversa (IR):Máximo de 10 μA quando é aplicada uma polarização reversa de 5V.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em \"bins\" com base em parâmetros ópticos chave. O LTST-C194KSKT utiliza um sistema de binning bidimensional.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os LEDs são categorizados em quatro bins de intensidade (N, P, Q, R) medidos em milicandelas (mcd) a 20mA. Cada bin tem um valor mínimo e máximo, com uma tolerância de +/-15% permitida dentro de cada bin. Por exemplo, uma unidade no bin 'R' terá uma intensidade entre 112,0 mcd e 180,0 mcd. Os projetistas devem ter em conta esta variação se um brilho uniforme em vários LEDs for crítico.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

Da mesma forma, os LEDs são classificados em quatro grupos de comprimento de onda (J, K, L, M) para controlar a consistência da cor. O comprimento de onda dominante varia de 587,0 nm a 597,0 nm em todos os bins. Cada bin específico (por exemplo, bin 'K' cobre 589,5 nm a 592,0 nm) tem uma tolerância mais apertada de +/- 1 nm. Isto garante que todos os LEDs num determinado lote tenham um tom de amarelo muito semelhante.

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 a tecnologia LED. Os projetistas podem esperar as seguintes relações gerais:

• Curva IV (Corrente vs. Tensão):A tensão direta (VF) tem um coeficiente de temperatura positivo e também aumenta ligeiramente com uma corrente direta mais elevada. É não linear, exibindo um joelho de ativação antes de se tornar mais linear.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:A saída de luz é aproximadamente proporcional à corrente direta até um certo ponto, após o qual a eficiência pode diminuir devido a efeitos de aquecimento.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura:A saída de luz dos LEDs AlInGaP tipicamente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Esta é uma consideração crítica para aplicações de alta fiabilidade ou de acionamento de alta potência.
• Distribuição Espectral:O espectro de emissão está centrado no comprimento de onda de pico (588 nm) com a largura a meia altura especificada de 15 nm, definindo o ponto de cor amarela.

5. Informação Mecânica e de Embalagem

5.1 Dimensões do Dispositivo e Polaridade

O LED está em conformidade com uma pegada de encapsulamento padrão EIA. A dimensão chave é a sua altura de 0,30 mm. Desenhos mecânicos detalhados na ficha técnica fornecem comprimento, largura e espaçamento dos terminais. O componente tem uma marcação de polaridade, tipicamente um indicador de cátodo no encapsulamento ou através da orientação da fita, que deve ser observada durante a montagem para garantir a operação correta.

5.2 Projeto Recomendado das Ilhas de Solda

A ficha técnica inclui um padrão de ilhas de solda sugerido para o projeto de PCB. Aderir a este padrão é crucial para obter juntas de solda fiáveis e um alinhamento adequado durante o reflow. Uma nota recomenda uma espessura máxima de estêncil de 0,10mm para aplicação da pasta de solda, para evitar pontes entre as ilhas de solda espaçadas.

5.3 Especificações de Embalagem em Fita e Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada (largura de 8mm) enrolada em bobinas de 7 polegadas. Cada bobina contém 5000 peças. A embalagem segue os padrões ANSI/EIA 481-1-A-1994. As especificações chave incluem: bolsas vazias seladas com fita de cobertura, uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças para bobinas restantes, e um máximo de dois componentes em falta consecutivos permitidos por bobina.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfis de Soldagem por Reflow

A ficha técnica fornece dois perfis de reflow por infravermelhos (IR) sugeridos: um para o processo de solda padrão de estanho-chumbo (SnPb) e outro para o processo de solda sem chumbo (Pb-free), tipicamente usando liga SAC (Sn-Ag-Cu). O perfil sem chumbo requer uma temperatura de pico mais elevada (cerca de 260°C), mas com taxas de aquecimento e arrefecimento cuidadosamente controladas para minimizar o choque térmico. Os perfis definem zonas de pré-aquecimento, tempo acima do líquido e duração da temperatura de pico (por exemplo, 5 segundos a 260°C máx.).

6.2 Precauções de Armazenamento e Manuseamento

Bobinas não abertas devem ser armazenadas num ambiente não superior a 30°C e 70% de humidade relativa. Uma vez removidos da bolsa de barreira de humidade original, os componentes devem ser utilizados dentro de 672 horas (28 dias) para evitar absorção de humidade, o que pode causar \"popcorning\" durante o reflow. Se o armazenamento exceder este período, recomenda-se um cozimento a aproximadamente 60°C durante 24 horas antes da soldagem. Para armazenamento a longo prazo fora da bolsa original, use um recipiente selado com dessecante ou um ambiente purgado com azoto.

6.3 Limpeza

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

7. Considerações de Projeto de Aplicação

7.1 Projeto do Circuito de Acionamento

Um LED é um dispositivo acionado por corrente. A regra de projeto mais crítica é usar sempre um mecanismo limitador de corrente. A ficha técnica recomenda fortemente o uso de uma resistência em série para cada LED (Modelo de Circuito A), mesmo quando vários LEDs estão ligados em paralelo a uma fonte de tensão. Isto porque a tensão direta (VF) dos LEDs pode variar ligeiramente de unidade para unidade. Sem resistências individuais, os LEDs com uma VF mais baixa irão consumir uma corrente desproporcionalmente maior, levando a brilho desigual e potencial sobrecarga (Modelo de Circuito B). Para aplicações de precisão, drivers de corrente constante são preferidos.

7.2 Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

A junção semicondutora nos LEDs é altamente suscetível a danos por descarga eletrostática. A ficha técnica descreve medidas essenciais de controlo de ESD: os operadores devem usar pulseiras de aterramento ou luvas antiestáticas; todas as estações de trabalho, equipamentos e prateleiras de armazenamento devem estar devidamente aterrados; e deve ser usado um ionizador para neutralizar cargas estáticas que podem acumular-se na lente de plástico durante o manuseamento. Danos por ESD podem não causar falha imediata, mas podem levar a uma vida útil reduzida ou desempenho errático.

7.3 Gestão Térmica

Embora seja um dispositivo pequeno, o limite de dissipação de potência de 75mW e a curva de derating de corrente indicam que a gestão térmica é importante, especialmente em ambientes de alta temperatura ambiente ou quando acionado perto da corrente contínua máxima. Garantir uma área de cobre adequada na PCB em torno das ilhas de solda pode ajudar a dissipar o calor. A intensidade luminosa e o comprimento de onda dominante podem desviar-se com a temperatura da junção, portanto, manter um ambiente térmico estável contribui para um desempenho óptico consistente.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

O principal diferenciador do LTST-C194KSKT é o seu perfil de 0,30 mm dentro da categoria de LED amarelo AlInGaP. Comparado com LEDs SMD padrão que frequentemente têm 0,6mm ou 1,0mm de altura, isto representa uma redução de 50-70% na altura. Isto é alcançado sem um compromisso significativo no desempenho óptico, pois ainda oferece um amplo ângulo de visão e níveis de brilho adequados para aplicações de indicador. A sua compatibilidade com processos de reflow padrão torna-o uma substituição direta para componentes mais espessos em cenários de atualização de espaço, ao contrário de alguns dispositivos ultra-finos que requerem técnicas de montagem especializadas.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED diretamente a partir de uma saída lógica de 3,3V ou 5V?

R: Não. Deve usar uma resistência limitadora de corrente em série. Por exemplo, com uma alimentação de 3,3V e uma VF típica de 2,0V a 20mA, o valor da resistência seria R = (3,3V - 2,0V) / 0,02A = 65 Ohms. Uma resistência padrão de 68 Ohm seria adequada.

P: Por que existe uma gama tão grande na intensidade luminosa (28 a 180 mcd)?

R: Esta é a gama total de toda a produção. Para uma encomenda específica, pode solicitar um bin mais apertado (por exemplo, Bin R: 112-180 mcd) para garantir consistência de brilho na sua aplicação.

P: A lente transparente é adequada para uma barra de luz ampla e uniforme?

R: A lente transparente proporciona um amplo ângulo de visão (130°), mas pode produzir um \"ponto quente\" mais focado em comparação com uma lente difusa. Para barras perfeitamente uniformes, ópticas secundárias ou guias de luz são frequentemente usadas em conjunto com os LEDs.

P: Como interpreto o gráfico do perfil de soldagem?

R: O gráfico mostra a temperatura no eixo Y e o tempo no eixo X. A linha define a temperatura alvo que o encapsulamento do LED deve experimentar à medida que atravessa o forno de reflow. Os pontos chave são a taxa máxima de aquecimento, temperatura e duração do pré-aquecimento, tempo acima do ponto de fusão da solda, temperatura de pico e taxa máxima de arrefecimento.

10. Exemplos Práticos de Projeto e Utilização

Exemplo 1: Indicador de Estado num Dispositivo Vestível

Num smartwatch ou rastreador de fitness, o espaço na placa e a espessura são severamente limitados. Um único LTST-C194KSKT, acionado a 10-15 mA através de um pino GPIO e uma resistência em série, pode fornecer uma notificação clara (carregamento, mensagem, bateria fraca) sem adicionar espessura significativa. O seu amplo ângulo de visão garante que a luz seja visível de vários ângulos no pulso.

Exemplo 2: Retroiluminação para Painéis de Interruptores de Membrana

Para painéis de controlo industrial com teclados de membrana, vários LEDs amarelos podem ser colocados sob ícones de teclas translúcidas. O perfil ultra-fino permite que se encaixem na cavidade rasa atrás da folha de membrana. Ao especificar LEDs do mesmo bin de intensidade e comprimento de onda (por exemplo, Bin Q, Bin K), pode ser alcançada uma cor e brilho consistentes em todas as teclas.

Exemplo 3: Iluminação Decorativa de Borda

Num produto de eletrónica de consumo fino (por exemplo, uma coluna, router), uma linha destes LEDs colocada ao longo de uma borda interna, acoplada a um guia de luz ou difusor, pode criar uma linha de realce brilhante uniforme. A altura de 0,3mm permite que sejam colocados extremamente perto da carcaça externa do produto.

11. Introdução ao Princípio de Operação

A emissão de luz no LTST-C194KSKT baseia-se na eletroluminescência numa junção p-n semicondutora feita de materiais 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 onde se recombinam. Num semicondutor de banda proibida direta como o AlInGaP, este evento 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 durante o processo de crescimento do cristal para estar no espectro amarelo (~588-597 nm). A lente de epóxi transparente encapsula o chip, fornece proteção mecânica e molda o padrão de saída de luz.

12. Tendências e Contexto Tecnológico

O desenvolvimento do LTST-C194KSKT está alinhado com várias tendências chave na optoeletrónica e fabrico de eletrónica. A pressão para a miniaturização e componentes de perfil mais baixo é implacável, impulsionada pela procura do consumidor por smartphones, tablets e dispositivos vestíveis mais finos. A tecnologia AlInGaP continua a ser a solução dominante para LEDs âmbar, amarelos e vermelhos de alta eficiência, embora os avanços em LEDs azuis convertidos por fósforo (pc-LEDs) agora ofereçam alternativas para algumas aplicações amarelas/verdes. A ênfase na conformidade RoHS e fabrico verde é agora um padrão universal. Além disso, os sistemas de binning detalhados e a embalagem padronizada (fita e bobina, pegadas EIA) refletem a necessidade da indústria de produção de alto volume, automatizada e consistente para atender às demandas das cadeias de abastecimento globais. A inclusão de perfis específicos para soldagem sem chumbo sublinha a transição completa da indústria para longe dos processos baseados em chumbo.