Folha de Dados Técnicos do LED SMD LTST-C171KGKT - Altura 0,8mm - Tensão Direta 2,4V - Cor Verde - Potência 75mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-C171KGKT é um diodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD) projetado para aplicações eletrónicas modernas com restrições de espaço. Pertence a uma família de LEDs de chip ultra-finos, apresentando um perfil notavelmente baixo de apenas 0,80 mm de altura. Isto torna-o uma escolha ideal para iluminação de fundo de indicadores, luzes de estado e iluminação decorativa em eletrónicos de consumo finos, painéis de instrumentos automóveis e dispositivos portáteis onde a altura do componente é um fator de projeto crítico.

O LED utiliza um chip semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP), uma tecnologia conhecida por produzir luz de alta eficiência no espectro do âmbar ao verde. Este modelo específico emite luz verde. A sua construção e materiais estão em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), classificando-o como um produto ecológico adequado para mercados globais com regulamentações ambientais rigorosas.

Embalado em fita de 8mm e fornecido em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, o componente é totalmente compatível com equipamentos de montagem automática pick-and-place de alta velocidade. Foi também concebido para suportar processos padrão de soldadura por refluxo por infravermelhos (IR) e fase de vapor, facilitando uma produção em massa eficiente e fiável.

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. Não é recomendada a operação nestes ou perto destes limites por períodos prolongados.

• Dissipação de Potência (Pd):75 mW. Esta é a potência total máxima que o encapsulamento do LED pode dissipar como calor a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.
• Corrente Direta Contínua (IF):30 mA. A corrente direta contínua máxima que pode ser aplicada.
• 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 evitar sobreaquecimento.
• Derating:A corrente direta contínua máxima deve ser reduzida linearmente em 0,4 mA por cada grau Celsius acima dos 50°C de temperatura ambiente. Isto é crucial para a gestão térmica em ambientes de alta temperatura.
• Tensão Inversa (VR):5 V. Exceder esta tensão em polarização inversa pode causar ruptura imediata da junção.
• Gama de Temperatura de Operação e Armazenamento:-55°C a +85°C. O dispositivo está classificado para operação e armazenamento nesta ampla gama de temperatura industrial.
• Condição de Soldadura por Infravermelhos:Suporta uma temperatura de pico de 260°C durante 10 segundos, o que é padrão para perfis de refluxo de solda sem chumbo (Pb-free).

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a Ta=25°C e uma IF de 20 mA, que é a condição de teste padrão.

• Intensidade Luminosa (Iv):18,0 (Mín) / 35,0 (Tip) mcd. Esta é o brilho percebido da luz emitida, medido por um sensor filtrado para corresponder à resposta fotópica do olho humano (curva CIE).
• Ângulo de Visão (2θ1/2):130° (Tip). Este amplo ângulo de visão indica que o LED emite luz sobre um cone amplo, tornando-o adequado para aplicações que requerem iluminação de área ampla.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λP):574 nm (Tip). Este é o comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é mais alta.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):571 nm (Tip). Este é o comprimento de onda único que melhor representa a cor percebida (verde) do LED, derivado dos cálculos de cromaticidade CIE.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):15 nm (Tip). Isto mede a pureza espectral; uma largura mais estreita indica uma cor mais saturada e pura.
• Tensão Direta (VF):2,0 (Mín) / 2,4 (Tip) V. A queda de tensão através do LED quando conduz 20 mA.
• Corrente Inversa (IR):10 μA (Máx) a VR=5V. É desejável uma baixa corrente de fuga inversa.
• Capacitância (C):40 pF (Tip) a 0V, 1 MHz. Esta capacitância parasita pode ser relevante em aplicações de comutação de alta frequência.

3. Explicação do Sistema de Binagem

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins de desempenho com base em parâmetros-chave. O LTST-C171KGKT utiliza um sistema de binagem tridimensional.

3.1 Binagem de Tensão Direta

Os bins são definidos por um código numérico (4 a 8) que representa uma gama de VF @ 20mA. Por exemplo, o Código de Bin '5' cobre LEDs com uma VF entre 2,00V e 2,10V. Uma tolerância de ±0,1V é aplicada a cada bin. A correspondência de bins de VF num circuito ajuda a alcançar uma partilha de corrente uniforme quando os LEDs estão ligados em paralelo.

3.2 Binagem de Intensidade Luminosa

Os bins são definidos por um código alfabético (M, N, P) que representa uma gama de Iv @ 20mA. Por exemplo, o Bin 'M' cobre 18,0 a 28,0 mcd, enquanto o Bin 'N' cobre 28,0 a 45,0 mcd. Uma tolerância de ±15% é aplicada a cada bin. Isto permite aos designers selecionar um grau de brilho adequado para a sua aplicação.

3.3 Binagem de Comprimento de Onda Dominante

Os bins são definidos por um código alfabético (C, D, E) que representa uma gama de λd @ 20mA. O Bin 'D', por exemplo, cobre 570,5 nm a 573,5 nm. Uma tolerância apertada de ±1 nm é mantida para cada bin, garantindo uma aparência de cor muito consistente num lote de LEDs.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na folha de dados (Fig.1, Fig.6), as suas implicações são padrão. Acurva de Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Diretamostraria uma relação quase linear a correntes mais baixas, tendendo a saturar a correntes mais altas devido a efeitos térmicos e de eficiência. Opadrão de Distribuição de Intensidade Angular(Fig.6) ilustraria o ângulo de visão de 130°, mostrando como a intensidade da luz diminui a partir do eixo central. Ográfico de Distribuição Espectral(Fig.1) exibiria uma curva semelhante a uma Gaussiana centrada em torno de 574 nm com uma largura a meia altura de 15 nm, confirmando a emissão de cor verde.

5. Informação Mecânica e de Embalagem

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED apresenta um contorno de encapsulamento padrão da indústria EIA. As dimensões-chave incluem uma altura total de 0,80 mm. Desenhos mecânicos detalhados especificam o comprimento, largura, espaçamento dos terminais e geometria da lente, todos com uma tolerância padrão de ±0,10 mm, salvo indicação em contrário. Estas dimensões precisas são críticas para o design da pegada no PCB.

5.2 Identificação de Polaridade e Design da Pasta de Solda

O componente tem um ânodo e um cátodo. A folha de dados inclui um padrão sugerido para as pastas de solda. Este padrão está otimizado para a formação fiável da junta de solda durante o refluxo, garantindo uma molhagem adequada e resistência mecânica, enquanto previne pontes de solda. Aderir a esta pegada recomendada é essencial para o rendimento da fabricação.

5.3 Embalagem em Fita e Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada (passo de 8mm) enrolada em bobinas de 7 polegadas (178 mm) de diâmetro. Cada bobina contém 3000 peças. A embalagem está em conformidade com as normas ANSI/EIA 481-1-A-1994. Notas importantes incluem: bolsas vazias são seladas com fita de cobertura, uma quantidade mínima de encomenda para remanescentes é de 500 peças, e um máximo de dois componentes em falta consecutivos é permitido por bobina.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura por Refluxo

É fornecido um perfil de refluxo por infravermelhos sugerido para processos sem chumbo. Parâmetros-chave incluem uma zona de pré-aquecimento de 150-200°C, um tempo de pré-aquecimento até 120 segundos, uma temperatura de pico não excedendo 260°C, e um tempo acima do líquido (tipicamente ~217°C) de no máximo 10 segundos. O LED pode suportar este perfil no máximo duas vezes.

6.2 Soldadura Manual

Se for necessária soldadura manual, deve ser usado um ferro de soldar com temperatura não superior a 300°C, com o tempo de soldadura limitado a 3 segundos por junta. Isto deve ser realizado apenas uma vez para evitar danos térmicos no encapsulamento plástico.

6.3 Limpeza

Apenas devem ser usados agentes de limpeza especificados. Os solventes recomendados são álcool etílico ou álcool isopropílico à temperatura ambiente normal. O LED deve ser imerso por menos de um minuto. Produtos químicos não especificados podem danificar a lente epóxi ou o encapsulamento.

6.4 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

Os LEDs devem ser armazenados num ambiente não superior a 30°C e 70% de humidade relativa. Uma vez removidos da sua bolsa de barreira à humidade original, os componentes devem ser submetidos a refluxo por IR dentro de 672 horas (28 dias, MSL 2a). Para armazenamento mais prolongado fora da bolsa original, devem ser mantidos num recipiente selado com dessecante ou numa atmosfera de azoto. Componentes armazenados além das 672 horas requerem cozedura a aproximadamente 60°C durante pelo menos 24 horas antes da soldadura para remover a humidade absorvida e prevenir o efeito \"pipocagem\" durante o refluxo.

7. Notas de Aplicação e Considerações de Design

7.1 Design do Circuito de Acionamento

Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Para garantir brilho uniforme ao acionar múltiplos LEDs, especialmente em paralelo, éfortemente recomendadousar um resistor limitador de corrente individual em série com cada LED. A folha de dados ilustra isto como \"Modelo de Circuito A.\" Tentar acionar múltiplos LEDs em paralelo a partir de um único resistor (\"Modelo de Circuito B\") é desencorajado porque pequenas variações na característica de tensão direta (VF) de cada LED causarão desequilíbrios significativos na distribuição de corrente, levando a brilho desigual e potencial sobrecarga de alguns dispositivos.

7.2 Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

A estrutura semicondutora de AlInGaP é sensível à descarga eletrostática. Danos por ESD podem manifestar-se como alta corrente de fuga inversa, tensão direta anormalmente baixa, ou falha em iluminar a baixas correntes. Para prevenir danos por ESD:

• Os operadores devem usar pulseiras condutoras ou luvas antiestáticas.
• Todos os postos de trabalho, equipamentos e prateleiras de armazenamento devem estar devidamente aterrados.
• Usar um ionizador para neutralizar cargas estáticas que possam acumular-se na lente plástica durante o manuseamento.

Para testar possíveis danos por ESD, verifique se o LED ilumina e meça a sua VF a uma corrente muito baixa (ex., 0,1mA). Um LED AlInGaP saudável deve ter uma VF superior a 1,4V nesta condição.

7.3 Âmbito de Aplicação

Este LED é projetado para equipamento eletrónico de uso geral, incluindo dispositivos de automação de escritório, equipamento de comunicação e eletrodomésticos. Para aplicações que requerem fiabilidade excecional onde uma falha possa colocar em risco a vida ou a saúde (ex., aviação, sistemas médicos, dispositivos de segurança), são necessárias qualificações específicas e consulta com o fabricante antes da integração no design.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

As principais características diferenciadoras do LTST-C171KGKT são o seuperfil ultra-baixo de 0,8mme o uso datecnologia AlInGaP para luz verde. Comparado com tecnologias mais antigas ou encapsulamentos mais espessos, permite designs de produto mais finos. O AlInGaP oferece alta eficiência e boa estabilidade térmica para cores verde/âmbar. O seu amplo ângulo de visão de 130° proporciona uma iluminação ampla e uniforme comparado com LEDs de ângulo mais estreito, que são mais adequados para aplicações de feixe focalizado. O sistema de binagem abrangente permite uma correspondência de cor e brilho mais apertada em séries de produção comparado com componentes não binados ou com binagem pouco rigorosa.

9. Perguntas Frequentes (FAQ)

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

R: Não. Deve sempre usar um resistor limitador de corrente em série. O valor do resistor é calculado como R = (Vcc - VF) / IF. Por exemplo, com uma alimentação de 5V (Vcc), uma VF de 2,4V e uma IF desejada de 20mA, R = (5 - 2,4) / 0,02 = 130 Ohms. Um resistor padrão de 130 ou 150 Ohm seria adequado.

P: Qual é a diferença entre Comprimento de Onda de Pico e Comprimento de Onda Dominante?

R: O Comprimento de Onda de Pico (λP) é o comprimento de onda físico onde o LED emite mais potência óptica. O Comprimento de Onda Dominante (λd) é um valor calculado que corresponde à cor percebida pelo olho humano no diagrama CIE. O λd é frequentemente mais relevante para aplicações de indicação de cor.

P: Como interpreto o código de bin no número da peça (ex., KGKT)?

R: O sufixo do número da peça tipicamente codifica as seleções de bin para intensidade, comprimento de onda e, por vezes, tensão. O mapeamento específico do bin (ex., 'K' para intensidade, 'G' para comprimento de onda) é definido no sistema de codificação interno do fabricante e deve ser cruzado com a lista de códigos de bin na folha de dados para obter a gama exata de desempenho.

P: A cozedura é sempre necessária antes da soldadura?

R: A cozedura só é necessária se os componentes tiverem sido expostos ao ar ambiente fora da sua bolsa selada original de proteção à humidade por mais tempo do que a \"vida útil no chão\" especificada (672 horas para MSL 2a). Se usado dentro deste período a partir de uma bolsa devidamente selada, a cozedura não é necessária.

10. Exemplo de Estudo de Caso de Integração

Cenário:Projetar um painel de indicadores de estado para um dispositivo médico portátil. O painel tem espaço para 10 LEDs verdes numa fila, indicando diferentes modos operacionais. A carcaça do dispositivo tem uma restrição de altura interna total de 2,5mm.

Racional de Seleção do Componente:O LTST-C171KGKT é escolhido principalmente pela sua altura de 0,8mm, que se encaixa facilmente na restrição mecânica com espaço para o PCB e difusor. O seu amplo ângulo de visão de 130° garante que os indicadores sejam visíveis de vários ângulos quando o dispositivo é segurado ou colocado numa mesa. A cor verde (comprimento de onda dominante de 571 nm) é um padrão para o estado \"pronto\" ou \"ligado\".

Design do Circuito:Uma unidade de microcontrolador (MCU) com 10 pinos GPIO aciona os LEDs. Cada pino GPIO está ligado ao ânodo de um LED através de um resistor de 150 ohm em série. Os cátodos estão todos ligados ao terra. Esta configuração \"resistor individual por LED\" (Circuito A) é usada apesar de usar mais resistores porque garante corrente idêntica e, portanto, brilho idêntico para cada LED, independentemente de pequenas variações de VF. Os pinos do MCU são configurados como saídas open-drain ou push-pull para fornecer os ~20mA necessários.

Layout do PCB:As dimensões recomendadas das pastas de solda da folha de dados são usadas na pegada do PCB. É mantido um espaçamento adequado entre as pastas para prevenir pontes de solda. Os LEDs são colocados no lado superior do PCB, e um guia de luz ou filme difusor é colocado acima deles para misturar a luz uniformemente através da janela do indicador na carcaça.

11. Introdução ao Princípio Tecnológico

O LTST-C171KGKT é baseado na tecnologia semicondutora de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP). Este sistema de material é formado pela liga de Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio, permitindo aos engenheiros ajustar a energia da banda proibida alterando as proporções destes elementos. Uma banda proibida maior corresponde à emissão de luz de comprimento de onda mais curto (maior energia). Para a luz verde (~571 nm), é usada uma composição específica.

Quando uma tensão direta que excede a tensão de limiar do díodo (cerca de 2V para AlInGaP verde) é aplicada, os eletrões são injetados da região tipo-n para a região tipo-p, e as lacunas são injetadas na direção oposta. Estes portadores de carga recombinam-se na região ativa do semicondutor. Num material de banda proibida direta como o AlInGaP, esta recombinação liberta energia na forma de fotões (luz) através de um processo chamado eletroluminescência. O comprimento de onda (cor) do fotão emitido é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor na região ativa. A lente epóxi serve para proteger o chip, moldar o feixe de luz de saída e melhorar a eficiência de extração de luz.

12. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

A tendência nos LEDs SMD para aplicações de indicador e iluminação de fundo continua na direção daminiaturização e maior eficiência. As alturas dos encapsulamentos estão a diminuir para abaixo de 0,8mm para permitir produtos finais cada vez mais finos. Há também uma procura por maior eficácia luminosa (mais luz por watt elétrico de entrada), o que reduz o consumo de energia e a geração de calor. Isto é alcançado através de melhorias no design do chip (ex., estruturas flip-chip), melhores refletores internos e tecnologias de fósforo avançadas para LEDs brancos. Embora o AlInGaP seja maduro e eficiente para o vermelho-âmbar-verde, a tecnologia de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN) domina os mercados de LED azul, verde e branco e está a ver melhorias contínuas na eficiência do verde, potencialmente desafiando o AlInGaP em algumas aplicações verdes. Além disso, a integração é uma tendência, com pacotes multi-LED e drivers de LED combinados em módulos únicos para simplificar o design e poupar espaço na placa.