Ficha Técnica do LED Chip LTST-C193KGKT-2A - Dimensões 1.6x0.8x0.35mm - Tensão 1.6-2.2V - Cor Verde - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-C193KGKT-2A é um dispositivo LED chip de montagem em superfície (SMD) projetado para aplicações eletrónicas modernas com restrições de espaço. A sua função principal é fornecer uma fonte de luz verde brilhante e fiável. A vantagem central deste componente reside no seu perfil excecionalmente fino de apenas 0.35mm, tornando-o adequado para aplicações onde o espaço vertical é crítico, como em ecrãs ultrafinos, dispositivos móveis e tecnologia vestível. Utiliza um material semicondutor de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para a região emissora de luz, conhecido por produzir luz de alta eficiência no espectro do verde ao âmbar. O dispositivo é embalado em fita padrão da indústria de 8mm em bobinas de 7 polegadas, garantindo compatibilidade com equipamentos de montagem automática pick-and-place de alta velocidade. É classificado como um produto verde e está em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).

2. Interpretação Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Classificações Absolutas Máximas

Estas classificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação nestes ou além destes limites não é garantida.

• Dissipação de Potência (Pd):75 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o encapsulamento do LED pode dissipar como calor a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder este valor pode levar a sobreaquecimento e redução da vida útil.
• Corrente Contínua Direta (IF):30 mA. A corrente contínua máxima que pode ser aplicada ao LED.
• Corrente Direta de Pico:80 mA, mas apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms). Isto permite breves períodos de maior brilho sem danos térmicos.
• Derating:A corrente direta máxima deve ser reduzida linearmente em 0.4 mA por cada grau Celsius que a temperatura ambiente subir acima de 25°C. Isto é crucial para a gestão térmica em ambientes de alta temperatura.
• Tensão Reversa (VR):5 V. Aplicar uma tensão reversa superior a esta pode causar falha imediata e catastrófica da junção do LED.
• Gama de Temperatura de Operação e Armazenamento:-55°C a +85°C. O dispositivo está classificado para operação e armazenamento dentro desta ampla gama de temperatura industrial.
• Tolerância à Temperatura de Soldadura:O LED pode suportar soldadura por onda ou por refluxo infravermelho a 260°C por até 5 segundos, e soldadura por fase de vapor a 215°C por até 3 minutos. Isto define a sua compatibilidade com os processos comuns de montagem de PCB.

2.2 Características Elétricas e Óticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a Ta=25°C e uma corrente de teste padrão (IF) de 2mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 1.80 mcd a um máximo de 11.2 mcd. O valor real para uma unidade específica depende do seu código de bin atribuído (ver Secção 3). A intensidade é medida com um filtro que aproxima a curva de resposta fotópica (do olho humano).
• Ângulo de Visão (2θ1/2):130 graus. Este é um ângulo de visão muito amplo, o que significa que a luz emitida é dispersa numa área ampla em vez de ser um feixe estreito. O ângulo é definido como o ponto onde a intensidade luminosa cai para metade do seu valor diretamente no eixo (0 graus).
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λP):574 nm. Este é o comprimento de onda específico no qual o LED emite a maior potência ótica.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Varia de 564.5 nm a 573.5 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor (verde, neste caso). É derivado da saída espectral completa e do diagrama de cromaticidade CIE. Bins específicos são definidos dentro desta gama.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):15 nm. Isto indica a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida. Um valor menor indicaria uma fonte mais monocromática (cor pura).
• Tensão Direta (VF):Varia de 1.60 V a 2.20 V a IF=2mA. Esta é a queda de tensão no LED quando está a conduzir corrente. É um parâmetro crítico para projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Reversa (IR):Máximo 10 μA a VR=5V. Esta é a pequena corrente de fuga que flui quando o LED está polarizado inversamente dentro da sua classificação máxima.
• Capacitância (C):40 pF medido a 0V de polarização e 1 MHz. Esta capacitância parasita pode ser relevante em aplicações de comutação de alta frequência.
• Limiar de Descarga Eletrostática (ESD) (HBM):1000 V (Modelo do Corpo Humano). Isto indica um nível moderado de sensibilidade à ESD. Procedimentos de manuseamento ESD adequados são obrigatórios para prevenir danos latentes ou imediatos.

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 aplicação para brilho e cor.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

As unidades são categorizadas em quatro bins (G, H, J, K) com base na sua intensidade luminosa medida a 2mA. Cada bin tem um valor mínimo e máximo, com uma tolerância de +/-15% em cada bin de intensidade.

• Bin G:1.80 - 2.80 mcd
• Bin H:2.80 - 4.50 mcd
• Bin J:4.50 - 7.10 mcd
• Bin K:7.10 - 11.20 mcd

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

As unidades também são classificadas em três grupos (B, C, D) com base no seu comprimento de onda dominante, que define o tom preciso de verde. A tolerância para cada bin é de +/- 1 nm.

• Bin B:564.5 - 567.5 nm
• Bin C:567.5 - 570.5 nm
• Bin D:570.5 - 573.5 nm

O número de peça completo (ex., LTST-C193KGKT-2A) incorpora estes códigos de bin, permitindo uma seleção precisa. O "K" indica o bin de intensidade e a letra seguinte (implícita no exemplo da ficha técnica) indicaria o bin de comprimento de onda.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica (Fig.1, Fig.6), o seu comportamento típico pode ser descrito com base na tecnologia.

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

Um LED de AlInGaP exibe uma curva I-V característica com uma tensão direta (VF) na gama de 1.6-2.2V a baixa corrente (2mA). À medida que a corrente direta aumenta, a VF aumenta logaritmicamente. Esta relação não linear é a razão pela qual os LEDs devem ser acionados por uma fonte de corrente ou com uma resistência limitadora de corrente em série, não por uma fonte de tensão constante.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A saída de luz (intensidade luminosa) é aproximadamente proporcional à corrente direta numa gama operacional significativa. No entanto, a correntes muito altas, a eficiência diminui devido ao aumento da geração de calor (efeito de droop). A corrente contínua nominal de 30mA define um ponto de operação seguro para manter a eficiência e longevidade.

4.3 Características de Temperatura

A tensão direta (VF) de um LED tem um coeficiente de temperatura negativo, o que significa que diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Por outro lado, a intensidade luminosa e o comprimento de onda dominante também se alteram com a temperatura; tipicamente, a intensidade diminui e o comprimento de onda pode aumentar ligeiramente (desvio para o vermelho) à medida que a temperatura sobe. A especificação de derating (0.4 mA/°C) é um resultado direto da necessidade de gerir estes efeitos térmicos.

5. Informação Mecânica e de Embalagem

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED tem um formato de encapsulamento chip padrão EIA. As dimensões-chave incluem um comprimento de 1.6mm, uma largura de 0.8mm e a altura crítica de 0.35mm. Todas as tolerâncias dimensionais são tipicamente ±0.10mm, salvo indicação em contrário. O encapsulamento apresenta uma lente transparente, que não altera a cor do chip de AlInGaP subjacente, permitindo que a luz verde nativa passe.

5.2 Identificação de Polaridade e Design das Pistas

A ficha técnica inclui um layout sugerido das pistas de soldadura (land pattern) para o design do PCB. Aderir a este padrão é essencial para obter juntas de soldadura fiáveis e um alinhamento adequado durante o refluxo. O próprio LED tem marcações de ânodo e cátodo (tipicamente um entalhe, chanfro ou ponto perto do cátodo). A polaridade correta deve ser observada durante a montagem, pois uma ligação inversa impedirá o funcionamento e pode danificar o dispositivo se a classificação de tensão reversa for excedida.

5.3 Embalagem em Fita e Bobina

Os componentes são fornecidos em fita transportadora relevada de 8mm de largura enrolada em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Cada bobina contém 5000 peças. A embalagem está em conformidade com as normas ANSI/EIA 481-1-A-1994, garantindo compatibilidade com alimentadores automáticos. A fita tem uma vedação de cobertura para proteger os componentes de contaminação. As especificações permitem um máximo de dois componentes em falta consecutivos e uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças para bobinas remanescentes.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfis de Soldadura por Refluxo

A ficha técnica fornece perfis de refluxo por infravermelhos (IR) sugeridos para processos de soldadura normais (estanho-chumbo) e sem chumbo (SnAgCu). Os parâmetros-chave incluem:

• Pré-aquecimento:Um aumento gradual até uma temperatura de imersão (ex., 120-150°C) para ativar o fluxo e minimizar o choque térmico.
• Temperatura de Pico:Não deve exceder 260°C. O tempo acima do líquido (para solda sem chumbo, ~217°C) e o tempo na temperatura de pico devem ser controlados para prevenir danos no encapsulamento plástico do LED e nas ligações internas dos fios. A recomendação é um máximo de 5 segundos a 260°C.
• Taxa de Arrefecimento:Uma fase de arrefecimento controlada também é importante para a fiabilidade da junta.

6.2 Soldadura por Onda e Soldadura Manual

Para soldadura por onda, sugere-se um pré-aquecimento até 100°C por no máximo 60 segundos, com a onda de solda a um máximo de 260°C por até 10 segundos. Para reparação 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, apenas uma vez, para prevenir transferência excessiva de calor.

6.3 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldadura, apenas devem ser usados solventes à base de álcool especificados, como álcool etílico ou isopropílico. O LED deve ser imerso à temperatura ambiente por menos de um minuto. Limpadores químicos não especificados podem danificar a lente de epóxi ou o material do encapsulamento.

6.4 Armazenamento e Manuseamento

Os LEDs devem ser armazenados num ambiente que não exceda 30°C e 70% de humidade relativa. Uma vez removidos da sua bolsa de barreira de humidade original, os componentes devem ser soldados por refluxo dentro de 672 horas (28 dias) para evitar absorção de humidade, que pode causar "popcorning" durante o refluxo. Para armazenamento mais longo fora da bolsa original, devem ser mantidos num recipiente selado com dessecante ou num ambiente de azoto. Se armazenados por mais de 672 horas, é necessário um cozimento a 60°C durante pelo menos 24 horas antes da montagem para remover a humidade.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED verde brilhante e ultrafino é ideal para:

• Indicadores de Estado:Indicadores de energia, conectividade ou modo em eletrónica de consumo (smartphones, tablets, portáteis, vestíveis).
• Retroiluminação:Iluminação de borda para painéis de ecrã muito finos ou iluminação de teclado.
• Iluminação Interior Automóvel:Indicadores de painel de instrumentos, retroiluminação de interruptores (onde o espaço é limitado).
• Painéis de Controlo Industrial:Indicadores de estado e falha em unidades de controlo e interfaces homem-máquina (IHM).

7.2 Considerações de Design

• Acionamento por Corrente:Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Para garantir brilho uniforme ao usar múltiplos LEDs em paralelo, deve ser usada uma resistência limitadora de corrente separada em série com cada LED (Modelo de Circuito A). Não é recomendado ligar LEDs diretamente em paralelo (Modelo de Circuito B) devido a variações na sua tensão direta (VF), o que causará partilha desigual de corrente e, portanto, brilho desigual.
• Gestão Térmica:Mesmo com a sua baixa potência, um layout adequado do PCB para dissipar calor é importante, especialmente quando operando perto das classificações máximas ou em altas temperaturas ambientes. Siga a curva de derating de corrente.
• Proteção ESD:Implemente medidas de proteção ESD no circuito se o LED estiver numa localização exposta (ex., um indicador no painel frontal). Sempre siga procedimentos de manuseamento seguros contra ESD durante a montagem: use pulseiras aterradas, tapetes antiestáticos e equipamento devidamente aterrado.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Os principais fatores diferenciadores do LTST-C193KGKT-2A são a suaaltura de 0.35mme atecnologia AlInGaP. Comparado com tecnologias mais antigas como LEDs verdes padrão de GaP (Fosfeto de Gálio), o AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando numa saída mais brilhante para a mesma corrente de acionamento. O perfil ultrafino é uma vantagem-chave sobre muitos LEDs chip padrão (que frequentemente têm 0.6mm ou mais), permitindo design em dispositivos finos de próxima geração. A sua compatibilidade com processos de refluxo de alta temperatura e sem chumbo também o torna adequado para linhas de produção modernas e em conformidade com a RoHS.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P1: Posso acionar este LED diretamente a partir de uma fonte de alimentação lógica de 3.3V ou 5V?

R: Não. Deve usar uma resistência em série para limitar a corrente. Por exemplo, com uma alimentação de 3.3V e uma VF típica de 1.9V a 2mA, o valor da resistência necessário é R = (3.3V - 1.9V) / 0.002A = 700 Ohms. Calcule sempre com base na VF máxima para garantir que a corrente não excede o valor desejado.

P2: Por que existe uma gama tão ampla na intensidade luminosa (1.8 a 11.2 mcd)?

R: Esta é a dispersão total da produção. O sistema de binning (G, H, J, K) permite-lhe selecionar uma gama de brilho específica e mais estreita para a sua aplicação, garantindo consistência em todas as unidades do seu produto.

P3: Este LED é adequado para uso exterior?

R: A gama de temperatura de operação (-55°C a +85°C) suporta muitos ambientes exteriores. No entanto, o encapsulamento plástico pode ser suscetível à degradação por UV e à entrada de humidade durante períodos muito longos. Para aplicações exteriores severas, devem ser considerados LEDs com encapsulamentos especificamente qualificados para exterior.

P4: O que acontece se eu exceder a tensão reversa de 5V?

R: A junção do LED provavelmente sofrerá uma ruptura por avalanche, causando falha imediata e permanente (circuito aberto ou em curto-circuito). Garanta sempre que o design do circuito previne a polarização inversa além desta classificação.

10. Caso Prático de Design

Cenário:Projetar um indicador de estado para um módulo de sensor IoT alimentado por bateria. O indicador deve ser muito pequeno, de baixo consumo e claramente visível. Um LED verde é escolhido para o estado "ativo/normal".

Implementação:

1. Seleção do Componente:O LTST-C193KGKT-2A é escolhido pela sua altura de 0.35mm e bom brilho a baixa corrente.

2. Design do Circuito:O módulo usa uma bateria de moeda de 3.0V. Para conservar energia, é selecionada uma corrente de acionamento de 2mA. Usando a VF máxima de 2.20V para um design conservador: R = (3.0V - 2.20V) / 0.002A = 400 Ohms. É usada uma resistência padrão de 390 Ohm.

3. Layout do PCB:São usadas as dimensões recomendadas das pistas de soldadura da ficha técnica. O LED é colocado perto da borda da placa para visibilidade. É evitado um pequeno preenchimento de terra sob o LED para prevenir problemas de migração da solda durante o refluxo.

4. Resultado:O indicador fornece brilho adequado com consumo mínimo de energia (aproximadamente 6mW no total para o LED e a resistência), e o encapsulamento ultrafino cabe dentro do invólucro fino do dispositivo.

11. Introdução ao Princípio

A emissão de luz num LED de AlInGaP baseia-se na eletroluminescência numa junção p-n de semicondutor. Quando uma tensão direta é aplicada, eletrões da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa (o poço quântico). Quando um eletrão se recombina com uma lacuna, a energia é libertada na forma de um fotão. O comprimento de onda específico (cor) deste fotão é determinado pela energia da banda proibida da composição da liga de AlInGaP usada na região ativa. Uma banda proibida mais larga produz luz de comprimento de onda mais curto (mais azul); a liga específica para este LED é projetada para produzir luz verde com um pico por volta de 574 nm. A lente de epóxi transparente encapsula o chip, fornece proteção mecânica e ajuda a moldar a saída de luz no amplo ângulo de visão de 130 graus.

12. Tendências de Desenvolvimento

A tendência em LEDs chip para eletrónica de consumo e industrial continua em direção a:

1. Maior Eficiência (lm/W):Melhorias contínuas na ciência dos materiais nas tecnologias de AlInGaP e InGaN (para azul/branco) visam mais saída de luz por unidade de entrada elétrica, reduzindo o consumo de energia e a geração de calor.

2. Miniaturização:A procura por dispositivos mais finos e pequenos exige LEDs com dimensões de pegada (dimensões XY) cada vez menores e, criticamente, alturas (dimensão Z) reduzidas. A altura de 0.35mm deste LED representa esta tendência.

3. Melhor Consistência de Cor e Binning:Tolerâncias de binning mais apertadas para comprimento de onda e intensidade estão a tornar-se padrão, permitindo uma aparência visual mais uniforme em aplicações que usam múltiplos LEDs.

4. Fiabilidade Aprimorada:Melhorias nos materiais de encapsulamento (epóxi, silicone) para suportar perfis de refluxo de temperatura mais alta (para montagem sem chumbo) e condições ambientais mais severas.

5. Integração:Embora os LEDs discretos permaneçam vitais, existe uma tendência paralela em direção a módulos LED integrados com drivers incorporados, controladores e múltiplas cores num único encapsulamento para aplicações de iluminação inteligente.