LTST-C193TGKT SMD LED Datasheet - Dimensões 3.2x1.6x0.4mm - Tensão 2.8-3.6V - Cor Verde - Potência 76mW - Documentação Técnica em Inglês

1. Visão Geral do Produto

O LTST-C193TGKT é um LED do tipo chip SMD (dispositivo de montagem em superfície) projetado para aplicações eletrônicas modernas e com restrições de espaço. Pertence a uma família de LEDs extrafinos, apresentando um perfil notavelmente baixo de apenas 0,4 mm de altura. Isso o torna uma escolha ideal para iluminação de fundo de indicadores, luzes de status e iluminação decorativa em eletrônicos de consumo finos, interiores automotivos e dispositivos portáteis onde a folga vertical é limitada.

O LED emite uma luz verde utilizando um material semicondutor de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio), conhecido por sua alta eficiência e brilho. O encapsulamento possui uma lente completamente transparente, que não difunde a luz, resultando em uma saída luminosa mais focada e intensa proveniente do próprio chip. Está em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), classificando-o como um produto verde.

2. Interpretação Profunda de Objetivos dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

Os principais parâmetros ópticos são medidos a uma temperatura ambiente padrão (Ta) de 25°C e a uma corrente direta (IF) de 20mA, que é a corrente de operação contínua recomendada.

• Intensidade Luminosa (Iv): Varia de um mínimo de 112,0 milicandelas (mcd) a um máximo de 450,0 mcd. O valor típico situa-se dentro desta faixa. A intensidade é medida utilizando um sensor filtrado para corresponder à resposta fotópica do olho humano (curva CIE).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2): Este LED possui um ângulo de visão muito amplo de 130 graus. O ângulo θ_1/2 é definido como o ângulo fora do eixo no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor medido no eixo central (0°).
• Peak Wavelength (λ_P): O comprimento de onda no qual a potência óptica emitida é máxima, tipicamente 525 nm para este dispositivo.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d): Uma medida de cor mais relevante perceptualmente, derivada do diagrama de cromaticidade CIE. Especifica o comprimento de onda único que melhor representa a cor percebida. Para o LTST-C193TGKT, varia de 520,0 nm a 535,0 nm.
• Largura a Meia Altura da Linha Espectral (Δλ): Mede a pureza espectral da fonte de luz. É a largura do espectro de emissão na metade de sua potência máxima. Um valor de 35 nm é típico para este LED verde de InGaN.

2.2 Características Elétricas

• Forward Voltage (V_F): Quando alimentado com 20mA, a queda de tensão entre o ânodo e o cátodo do LED varia de 2,80V (Mín.) a 3,60V (Máx.). Este parâmetro é crítico para o projeto do circuito de acionamento e os cálculos de dissipação de potência.
• Corrente Reversa (I_R): Com uma polarização reversa de 5V aplicada, a corrente de fuga é de no máximo 10 µA. É crucial observar que este LED não foi projetado para operar sob tensão reversa; esta condição de teste é apenas para caracterização.

2.3 Especificações Absolutas Máximas e Características Térmicas

Essas especificações definem os limites além dos quais danos permanentes ao dispositivo podem ocorrer. Elas não se destinam à operação normal.

• Dissipação de Potência (P_d): A potência máxima permitida que o encapsulamento pode dissipar é de 76 mW a 25°C ambiente.
• Corrente Direta: A corrente contínua direta máxima é de 20 mA. Uma corrente de pico direta mais alta de 100 mA é permitida apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1 ms).
• Faixas de Temperatura: O dispositivo pode operar em temperaturas ambientes de -20°C a +80°C. Para armazenamento, a faixa é mais ampla: -30°C a +100°C.
• Limite Térmico de Soldagem: O LED pode suportar soldagem por refluxo infravermelho com uma temperatura de pico de 260°C por no máximo 10 segundos, o que está alinhado com os processos comuns de montagem sem chumbo (Pb-free).

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir a consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins de desempenho com base em parâmetros-chave. O LTST-C193TGKT utiliza um sistema de binning tridimensional.

3.1 Binning de Tensão Direta

As unidades são classificadas pela sua tensão direta (V_F) a 20mA em quatro faixas (D7 a D10), cada uma com uma faixa de 0,2V e uma tolerância de ±0,1V. Isso permite que os projetistas selecionem LEDs com correspondência de tensão mais precisa para aplicações que requerem distribuição uniforme de corrente em configurações paralelas.

3.2 Classificação por Intensidade Luminosa

Os LEDs são classificados quanto ao brilho em três categorias (R, S, T) com uma tolerância de ±15% na faixa de cada classe. A classe 'T' representa o grupo de maior intensidade (280-450 mcd). Esta classificação é essencial para aplicações que requerem níveis de brilho consistentes em múltiplos indicadores.

3.3 Classificação por Comprimento de Onda Dominante

A cor (matiz) é controlada através do binning do comprimento de onda dominante em três grupos (AP, AQ, AR), cada um abrangendo 5 nm com uma tolerância de ±1 nm. Isso garante uma aparência de cor verde consistente em todas as unidades de um lote de produção.

4. Análise da Curva de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na folha de dados, suas implicações são padrão para a tecnologia LED.

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

A relação é exponencial, típica de um diodo. Um pequeno aumento na tensão além do limiar de condução causa um grande aumento na corrente. Portanto, os LEDs devem ser acionados por uma fonte com limitação de corrente, não por uma fonte de tensão constante, para evitar fuga térmica e destruição.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A saída de luz é aproximadamente proporcional à corrente direta até o máximo nominal. Operar acima de 20mA pode aumentar o brilho, mas reduzirá a vida útil e a confiabilidade devido ao aumento da temperatura da junção.

4.3 Dependência da Temperatura

O desempenho do LED é sensível à temperatura. À medida que a temperatura da junção aumenta:

• Forward Voltage (V_F): Diminui ligeiramente.
• Intensidade Luminosa (Iv): Diminui. A eficiência cai com o aumento da temperatura.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d): Pode deslocar-se ligeiramente, podendo causar uma alteração de cor subtil.

Uma gestão térmica adequada no PCB (por exemplo, através de thermal relief pads) é crucial para manter o desempenho e a longevidade.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Package Dimensions

O LED está em conformidade com a pegada padrão EIA para pacotes de LED tipo chip. As dimensões principais incluem um tamanho do corpo de aproximadamente 3,2mm x 1,6mm, sendo a característica definidora a altura ultrabaixa de 0,4mm. Desenhos dimensionais detalhados com tolerâncias de ±0,10mm são fornecidos para o layout da PCB.

5.2 Layout do Pad e Identificação de Polaridade

A folha de dados inclui dimensões sugeridas para as almofadas de solda, a fim de garantir uma soldagem confiável e um alinhamento adequado. O LED é polarizado. Os terminais do ânodo (+) e do cátodo (-) são tipicamente marcados na embalagem ou indicados no diagrama de footprint. A orientação correta é essencial para o funcionamento do circuito.

5.3 Embalagem em Fita e Carretel (Tape and Reel)

O produto é fornecido em fita transportadora padrão da indústria de 8 mm, em bobinas com diâmetro de 7 polegadas (178 mm). Cada bobina contém 5000 unidades. A embalagem segue as especificações ANSI/EIA 481-1-A-1994, garantindo compatibilidade com equipamentos automáticos de pick-and-place, o que é crucial para a fabricação em grande volume.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

É fornecida uma sugestão de perfil de refluxo por infravermelho (IR) para processos sem chumbo. Os parâmetros-chave incluem:

• Pré-aquecimento: 150°C a 200°C por no máximo 120 segundos para aquecer gradualmente a placa e os componentes, minimizando o choque térmico.
• Temperatura de Pico: Máximo de 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus: O tempo em que a solda permanece fundida deve ser controlado.
• Limite Crítico: A temperatura do corpo do componente não deve exceder 260°C por mais de 10 segundos.

O perfil é baseado nos padrões JEDEC, garantindo confiabilidade.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, utilize um ferro de solda com controle de temperatura ajustado para no máximo 300°C. O tempo de soldagem por terminal não deve exceder 3 segundos e deve ser realizado apenas uma vez para evitar danos térmicos ao encapsulamento plástico e ao die do semiconductor.

6.3 Limpeza

Se for necessária a limpeza pós-soldagem, apenas solventes à base de álcool especificados, como etanol ou álcool isopropílico, devem ser utilizados. O LED deve ser imerso à temperatura ambiente por menos de um minuto. Limpadores químicos não especificados podem danificar o material do encapsulamento.

6.4 Armazenamento e Manuseio

• ESD (Electrostatic Discharge) Sensitivity: Os LEDs são suscetíveis a danos causados por eletricidade estática. Precauções adequadas contra ESD (pulseiras antiestáticas, estações de trabalho aterradas, espuma condutiva) são obrigatórias durante o manuseio.
• Sensibilidade à Umidade: Por ser um dispositivo de montagem em superfície, possui um nível de sensibilidade à umidade (implícito). Se a embalagem selada original com barreira de umidade for aberta, os LEDs devem ser utilizados em até 672 horas (28 dias) ou pré-aquecidos antes do refluxo para evitar o "efeito pipoca" durante a soldagem.
• Condições de Armazenamento: Para armazenamento de longo prazo em embalagem aberta, utilize um recipiente hermético com dessecante ou em atmosfera de nitrogênio.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Indicadores de Status: Luzes de ligação, carregamento da bateria e atividade de rede em smartphones, tablets, laptops e wearables.
• Retroiluminação: Iluminação para interruptores de membrana, pequenos displays LCD ou logotipos em produtos de consumo finos.
• Iluminação Decorativa: Iluminação de destaque em painéis de automóveis, acabamentos interiores ou eletrodomésticos.
• Indicadores de Painel: Em painéis de controle industrial, dispositivos médicos e equipamentos de comunicação onde o espaço é limitado.

7.2 Considerações de Projeto

• Condução de Corrente: Utilize sempre um resistor limitador de corrente em série ou um CI driver de LED de corrente constante dedicado. Calcule o valor do resistor usando R = (V_supply - V_F) / I_F, utilizando a tensão máxima V_F da folha de dados para garantir que a corrente não exceda 20mA nas piores condições.
• Gestão Térmica: Embora pequena, a dissipação de potência (até 72mW a 20mA, 3.6V) gera calor. Garanta que o layout do PCB forneça uma área de cobre adequada ao redor das almofadas de solda para atuar como dissipador de calor, especialmente se múltiplos LEDs forem usados ou se as temperaturas ambientes forem altas.
• Design Óptico: A lente de água cristalina produz um feixe estreito e intenso. Para iluminação mais ampla ou difusa, podem ser necessárias lentes externas ou guias de luz.
• Seleção de Binning: Para aplicações que exigem uniformidade de cor ou brilho, especifique os códigos de bin necessários (V_F, I_v, λ_d) ao fazer o pedido.

8. Comparação Técnica e Diferenciação

O principal fator de diferenciação do LTST-C193TGKT é a sua Perfil ultra fino de 0,4 mmEm comparação com os LEDs chip padrão, que frequentemente têm 0,6 mm ou 0,8 mm de altura, esta redução de 33-50% na altura é significativa para os designs modernos de dispositivos ultra finos. O seu amplo ângulo de visão de 130 graus também é uma vantagem sobre os LEDs de ângulo mais estreito quando a visibilidade fora do eixo é importante. A combinação da tecnologia InGaN (para emissão verde), conformidade RoHS e compatibilidade com os processos padrão de reflow sem chumbo torna-o um componente versátil e preparado para o futuro para a fabricação global de eletrônicos.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

9.1 Posso acionar este LED com uma fonte de 3.3V sem um resistor?

Não, isso não é recomendado e provavelmente destruirá o LED. A tensão direta varia de 2.8V a 3.6V. Se você conectar uma fonte de 3.3V diretamente a um LED com uma V_F de 2,9V, a diferença de tensão (0,4V) causará um fluxo de corrente muito alto e descontrolado, excedendo em muito o máximo de 20mA. Um resistor em série é sempre necessário para acionamento CC simples.

9.2 Por que há uma classificação de corrente de pico (100mA) maior do que a classificação de corrente contínua (20mA)?

A junção semicondutora pode suportar pulsos curtos de alta corrente sem superaquecer porque a constante de tempo térmica do pequeno chip é muito curta. A classificação de 100mA com um ciclo de trabalho de 1/10 permite pulsos breves de maior brilho (por exemplo, em displays multiplexados ou para sinalização) mantendo a média potência e temperatura dentro de limites seguros. A operação contínua não deve exceder 20mA.

9.3 O que significa a lente "water clear" para a saída de luz?

Uma lente "water clear" ou não difusa significa que o encapsulante epóxi é transparente. Isso resulta na maior saída de luz possível do encapsulamento porque nenhuma luz é espalhada por partículas de difusão. O padrão do feixe será mais definido pela forma do chip LED e pelo refletor, frequentemente aparecendo como um ponto pequeno e brilhante quando visto de frente.

9.4 Como interpretar os códigos de bin ao fazer um pedido?

Para resultados consistentes em sua aplicação, você deve especificar os códigos de bin desejados para Tensão (V_F), Intensidade (I_v), e Comprimento de Onda Dominante (λ_d). Por exemplo, solicitar os bins D8 (3.0-3.2V), S (180-280 mcd) e AQ (525-530 nm) fornecerá LEDs com tensão de faixa média, brilho médio-alto e um tom específico de verde. Se não especificado, você receberá uma mistura da produção.

10. Caso Prático de Design e Uso

Caso: Projetando um Indicador de Status para uma Caixa de Som Bluetooth Fina

Um designer está criando um alto-falante Bluetooth compacto com uma carcaça de alumínio de apenas 5mm de espessura. É necessário um LED de status multicolor para indicar energia, emparelhamento e nível da bateria. O espaço atrás da grade frontal é extremamente limitado.

Solução: O LTST-C193TGKT (verde) é selecionado juntamente com LEDs ultrafinos vermelhos e azuis semelhantes. Sua altura de 0,4 mm permite que se encaixem perfeitamente no espaço interno restrito. O designer:

1. Posiciona os LEDs na PCB principal, próximos à grade.
2. Utiliza um pino GPIO do microcontrolador para cada cor, com um resistor em série de 100Ω calculado para um sistema de 3,3V (assumindo V_F de 3,6V fornece uma corrente segura de ~10mA).
3. Especifica o mesmo bin de intensidade (por exemplo, 'S') para todas as três cores para garantir um brilho equilibrado.
4. Inclui uma pequena área de cobre sob os pads do LED na PCB para uma leve dissipação de calor.
5. Segue o perfil de reflow recomendado durante a montagem para garantir confiabilidade.

O resultado é um indicador de status brilhante e uniforme que se integra ao design industrial elegante sem comprometer a mecânica.

11. Introdução ao Princípio

Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz por eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, elétrons do material tipo n se recombinam com lacunas do material tipo p na região ativa. Essa recombinação libera energia na forma de fótons (luz). A cor específica (comprimento de onda) da luz é determinada pela banda proibida do material semicondutor utilizado. O LTST-C193TGKT utiliza um Nitreto de Gálio e Índio (InGaN) semicondutor composto, que é projetado para ter uma banda proibida correspondente à luz verde (aproximadamente 520-535 nm). O encapsulante epóxi transparente protege o chip semicondutor, atua como uma lente e pode incluir fósforos (embora não neste caso de lente transparente) para modificar a saída.

12. Tendências de Desenvolvimento

A tendência em LEDs indicadores e de retroiluminação para eletrônicos de consumo está fortemente alinhada com as características deste componente:

• Miniaturização e Perfil Mais Baixo: A demanda contínua por dispositivos mais finos impulsiona o desenvolvimento de LEDs com dimensões e alturas cada vez menores, como este componente de 0.4mm.
• Maior Eficiência: Melhorias no crescimento epitaxial e no design do chip resultam em mais lúmens por watt, permitindo uma saída mais brilhante com a mesma corrente ou o mesmo brilho com menor consumo de energia e menos calor.
• Consistência de Cor Aprimorada: Técnicas avançadas de binning e controles de processo mais rigorosos permitem que os fabricantes ofereçam LEDs com tolerâncias muito estreitas em comprimento de onda e intensidade, cruciais para aplicações como telas de cores completas e iluminação ambiental.
• Confiabilidade Aprimorada para Ambientes Severos: Embora este LED seja para aplicações padrão, a indústria também está desenvolvendo versões com classificações de temperatura mais altas e robustez para usos automotivos e industriais.
• Integração: As tendências incluem integrar múltiplos chips LED (RGB) em um único encapsulamento ou combinar LEDs com circuitos integrados driver ou sensores.

O LTST-C193TGKT representa uma solução da geração atual que atende às principais necessidades de miniaturização e desempenho para a eletrônica mainstream.