Ficha Técnica do LED Azul LTST-C193TBKT-2A - Dimensões 1.6x0.8x0.35mm - Tensão 2.55-2.95V - Potência 76mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para o LTST-C193TBKT-2A, um diodo emissor de luz (LED) para montagem em superfície (SMD). Este componente pertence a uma categoria de dispositivos optoeletrônicos ultra-miniaturizados, projetados para montagens eletrônicas modernas com espaço limitado. Sua função principal é fornecer uma fonte de luz azul confiável e eficiente para aplicações de indicação de status, retroiluminação e iluminação decorativa.

As principais vantagens deste LED são definidas pelo seu perfil excepcionalmente baixo e sua alta luminosidade. Com uma altura de apenas 0,35 milímetros, ele é classificado como um LED chip extra-fino, permitindo seu uso em eletrônicos de consumo ultra-finos, dispositivos vestíveis e outras aplicações onde o espaço vertical é crítico. O dispositivo utiliza um chip semicondutor de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio), que é a tecnologia padrão da indústria para produzir LEDs azuis e verdes de alta eficiência. Esta tecnologia de chip é conhecida por sua estabilidade e desempenho.

O mercado-alvo para este componente é amplo, abrangendo fabricantes de equipamentos de automação de escritório, dispositivos de comunicação, eletrodomésticos e vários eletrônicos de consumo. Sua compatibilidade com equipamentos automáticos de pick-and-place e processos padrão de soldagem por refluxo infravermelho (IR) o torna adequado para linhas de produção automatizadas de alto volume, garantindo qualidade consistente e reduzindo custos de montagem.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os Valores Máximos Absolutos definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Estas não são condições de operação. Para o LTST-C193TBKT-2A, os principais limites são:

• Dissipação de Potência (Pd):76 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o encapsulamento do LED pode dissipar como calor sem degradar seu desempenho ou vida útil. Exceder este limite, tipicamente ao acionar o LED com corrente excessiva, fará com que a temperatura de junção aumente incontrolavelmente.
• Corrente Direta Contínua (I_F):20 mA. Esta é a máxima corrente direta contínua recomendada para operação confiável de longo prazo. A corrente de operação típica para testar parâmetros ópticos é muito menor, de 2 mA.
• Corrente Direta de Pico:100 mA, mas apenas sob condições pulsadas com ciclo de trabalho de 1/10 e largura de pulso de 0,1 ms. Esta classificação é importante para aplicações que requerem flashes breves e de alta intensidade.
• Faixas de Temperatura:O dispositivo pode operar em temperaturas ambientes de -20°C a +80°C e pode ser armazenado em temperaturas de -30°C a +100°C.
• Condição de Soldagem por Infravermelho:O encapsulamento pode suportar uma temperatura de pico de refluxo de 260°C por no máximo 10 segundos, o que é padrão para processos de solda sem chumbo (Pb-free).

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros são medidos a uma temperatura ambiente padrão de 25°C e definem o desempenho do dispositivo em condições normais de operação.

• Intensidade Luminosa (I_V):Varia de um mínimo de 4,50 milicandelas (mcd) a um máximo de 18,0 mcd quando acionado com uma corrente direta (I_F) de 2 mA. A intensidade é medida usando um sensor filtrado para corresponder à resposta fotópica do olho humano (curva CIE).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus. Este amplo ângulo de visão, característico de uma lente transparente sem difusor, significa que a luz emitida se espalha por uma área ampla, tornando-a adequada para aplicações que requerem iluminação de área ampla em vez de um feixe focalizado.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):468 nanômetros (nm). Este é o comprimento de onda específico no qual a saída de potência espectral é mais alta.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Varia de 465,0 nm a 480,0 nm em I_F=2mA. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor da luz, derivado do diagrama de cromaticidade CIE.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):25 nm. Isso indica a pureza espectral; um valor menor significaria uma luz mais monocromática.
• Tensão Direta (V_F):Varia de 2,55V a 2,95V em I_F=2mA. Esta é a queda de tensão no LED quando ele está conduzindo corrente. É um parâmetro crítico para projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 10 microamperes (μA) quando uma tensão reversa (V_R) de 5V é aplicada.Importante:Este LED não foi projetado para operação em polarização reversa; este teste é apenas para caracterização de fuga.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins de desempenho. O LTST-C193TBKT-2A usa um sistema de binning tridimensional.

3.1 Binning de Tensão Direta

As unidades são medidas em Volts (V) a uma corrente de teste de 2 mA. Os bins garantem que os LEDs em um circuito terão quedas de tensão semelhantes, promovendo uniformidade de brilho quando conectados em paralelo.

• Bin A: 2,55V (Mín) a 2,65V (Máx)
• Bin 1: 2,65V a 2,75V
• Bin 2: 2,75V a 2,85V
• Bin 3: 2,85V a 2,95V

Tolerância dentro de cada bin é de ±0,1V.

3.2 Binning de Intensidade Luminosa

As unidades são em milicandelas (mcd) em I_F=2mA. Isso permite a seleção de LEDs para aplicações que requerem níveis de brilho específicos.

• Bin J: 4,50 mcd a 7,10 mcd
• Bin K: 7,10 mcd a 11,20 mcd
• Bin L: 11,20 mcd a 18,0 mcd

Tolerância dentro de cada bin é de ±15%.

3.3 Binning de Comprimento de Onda Dominante

As unidades são em nanômetros (nm) em I_F=2mA. Isso controla o tom preciso de azul.

• Bin AC: 465,0 nm a 470,0 nm (mais azul, comprimento de onda mais curto)
• Bin AD: 470,0 nm a 475,0 nm
• Bin AE: 475,0 nm a 480,0 nm (ligeiramente mais esverdeado, comprimento de onda mais longo)

Tolerância dentro de cada bin é de ±1 nm.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica (ex.: Figura 1 para distribuição espectral, Figura 6 para ângulo de visão), o comportamento típico de tais LEDs InGaN pode ser descrito:

• Curva Corrente vs. Tensão (Curva I-V):A tensão direta (V_F) tem um coeficiente de temperatura positivo; ela diminui ligeiramente à medida que a temperatura de junção aumenta para uma dada corrente. A curva é exponencial perto da tensão de condução (~2,5V) e torna-se mais linear em correntes mais altas.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente (Curva L-I):A saída de luz é aproximadamente proporcional à corrente direta na faixa normal de operação (ex.: até 20mA). No entanto, a eficiência (lúmens por watt) tipicamente atinge o pico em uma corrente inferior à classificação máxima e depois diminui devido a efeitos térmicos e de droop.
• Características de Temperatura:A intensidade luminosa dos LEDs azuis InGaN geralmente diminui à medida que a temperatura de junção aumenta. O comprimento de onda dominante também se desloca ligeiramente (geralmente para comprimentos de onda mais longos) com o aumento da temperatura.
• Distribuição Espectral:O espectro é uma curva semelhante a uma Gaussiana centrada em torno do comprimento de onda de pico de 468 nm, com uma largura a meia altura definida de 25 nm.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Pacote

O LED está em conformidade com uma pegada padrão de pacote EIA. As dimensões principais (em milímetros) incluem um comprimento de 1,6mm, uma largura de 0,8mm e a altura ultra-fina definidora de 0,35mm. Desenhos mecânicos detalhados especificam as localizações das ilhas de solda, o contorno do componente e as tolerâncias (tipicamente ±0,10mm).

5.2 Identificação da Polaridade

O cátodo é tipicamente marcado, muitas vezes por um entalhe, uma marcação verde na fita ou um canto chanfrado no próprio dispositivo. A polaridade correta deve ser observada durante a montagem para evitar danos por polarização reversa.

5.3 Design Sugerido para as Ilhas de Solda

Uma recomendação de padrão de ilhas é fornecida para garantir a formação confiável da junta de solda e o alinhamento adequado durante o refluxo. A espessura sugerida do estêncil para aplicação da pasta de solda é de no máximo 0,10mm para evitar ponte de solda entre as ilhas espaçadas.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

É fornecido um perfil de refluxo por infravermelho (IR) sugerido para processos sem chumbo, em conformidade com os padrões JEDEC. Os parâmetros principais incluem:

• Pré-aquecimento:150°C a 200°C.
• Tempo de Pré-aquecimento:Máximo de 120 segundos para ativar adequadamente o fluxo e minimizar o choque térmico.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus:O perfil de exemplo na página 3 mostra o tempo crítico em que a solda está fundida, que deve ser controlado para a formação adequada da junta.
• Tempo Total de Soldagem no Pico:Máximo de 10 segundos. O processo não deve ser repetido mais de duas vezes.

Como o design da placa, a pasta e as características do forno variam, este perfil é um alvo genérico que deve ser validado para configurações de produção específicas.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, use um ferro de soldar com temperatura não superior a 300°C e limite o tempo de contato a no máximo 3 segundos para uma única operação apenas. Calor excessivo pode danificar o encapsulamento plástico e o chip semicondutor.

6.3 Limpeza

Não use produtos químicos de limpeza não especificados. Se a limpeza for necessária após a soldagem, mergulhe o LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. Solventes agressivos podem danificar a lente de epóxi e o encapsulamento.

6.4 Armazenamento e Manuseio

• Precauções contra ESD:Os LEDs são sensíveis à descarga eletrostática (ESD). Use pulseiras antiestáticas, tapetes antiestáticos e equipamentos devidamente aterrados durante o manuseio.
• Sensibilidade à Umidade:Enquanto estiver em sua bolsa selada à prova de umidade original com dessecante, o dispositivo tem uma vida útil de prateleira de um ano quando armazenado a ≤30°C e ≤90% UR. Uma vez aberta a bolsa, os LEDs devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% UR.
• Vida Útil no Chão de Fábrica:Componentes expostos ao ar ambiente devem passar pelo refluxo IR dentro de 672 horas (28 dias). Para exposição mais longa, armazene em um recipiente selado com dessecante ou em um dessecador de nitrogênio. Se exposto por mais de 672 horas, recomenda-se um bake-out a aproximadamente 60°C por pelo menos 20 horas antes da soldagem para remover a umidade absorvida e evitar o "efeito pipoca" durante o refluxo.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora embutida padrão da indústria, selada com uma fita de cobertura superior.

• Tamanho da Bobina:7 polegadas de diâmetro.
• Quantidade por Bobina:5000 peças.
• Quantidade Mínima de Embalagem:500 peças para quantidades remanescentes.
• Componentes Faltantes:É permitido um máximo de dois bolsos vazios consecutivos na fita.
• Padrão:A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481-1-A-1994.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Indicadores de Status:Indicadores de ligado, carregamento de bateria, atividade de rede e modo em smartphones, tablets, laptops e dispositivos IoT.
• Retroiluminação:Para interruptores de membrana, pequenos displays LCD ou painéis decorativos em eletrônicos de consumo e eletrodomésticos.
• Iluminação Decorativa:Iluminação de destaque em interiores automotivos, periféricos para jogos e eletrônicos domésticos.

8.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Sempre use um resistor em série ou um driver de corrente constante para limitar a corrente direta ao nível desejado (ex.: 2mA para brilho típico ou até 20mA para o máximo). Não conecte diretamente a uma fonte de tensão.
• Gerenciamento Térmico:Embora a dissipação de potência seja baixa, garanta área adequada de cobre na PCB ou vias térmicas sob as ilhas de solda se operar em altas temperaturas ambientes ou próximo da corrente máxima para ajudar a dissipar calor e manter a vida útil do LED e a estabilidade da cor.
• Projeto Óptico:A lente transparente produz um padrão de emissão Lambertiano (ângulo de visão amplo). Para um feixe mais focado, seria necessário um óptico secundário externo (lente ou guia de luz).
• Escopo de Aplicação:Este componente é destinado a aplicações comerciais e industriais padrão. Para aplicações que requerem confiabilidade excepcional onde uma falha pode comprometer a segurança (ex.: aviação, suporte à vida médico), a consulta ao fabricante do componente para avaliação de adequação é obrigatória.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O principal fator de diferenciação do LTST-C193TBKT-2A é suaaltura de 0,35mm. Comparado aos LEDs padrão 0603 ou 0402 que normalmente têm 0,6-0,8mm de altura, isso representa uma redução de 40-50% no perfil. Esta é uma vantagem crítica na tendência contínua de miniaturização de dispositivos, particularmente para smartphones, laptops ultra-finos e tecnologia vestível onde o espaço interno é severamente limitado.

Além disso, sua combinação deste fator de forma ultra-fino com uma intensidade luminosa relativamente alta (até 18,0 mcd a apenas 2mA) é notável. Muitos LEDs igualmente finos podem sacrificar o brilho. O uso de um chip InGaN comprovado garante boa consistência de cor e confiabilidade dentro de seus bins especificados.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

10.1 Qual valor de resistor devo usar com uma fonte de 5V?

Usando a Lei de Ohm (R = (V_fonte- V_F) / I_F) e assumindo um V_Ftípico de 2,8V e um I_Fdesejado de 10mA: R = (5V - 2,8V) / 0,010A = 220 Ohms. Sempre use o V_Fmáximo da ficha técnica (2,95V) para um projeto conservador, garantindo que a corrente não exceda o limite: R_mín= (5V - 2,95V) / 0,010A = 205 Ohms (use o valor padrão 220Ω ou 240Ω).

10.2 Posso acionar este LED na sua corrente máxima de 20mA continuamente?

Sim, mas com considerações importantes. A 20mA, a dissipação de potência é aproximadamente 2,8V * 0,020A = 56mW, que está abaixo do máximo absoluto de 76mW. No entanto, operar na classificação máxima gerará mais calor, potencialmente reduzindo a vida útil do LED e causando um ligeiro desvio na cor e uma queda na eficiência luminosa ao longo do tempo. Para longevidade e estabilidade ideais, recomenda-se operar em uma corrente mais baixa (ex.: 5-10mA) se o brilho for suficiente.

10.3 Por que o ângulo de visão é tão amplo (130°)?

A lente de epóxi transparente (não difusa) é moldada para criar uma forma hemisférica sobre o minúsculo chip LED. Esta forma atua como uma lente que refrata a luz da pequena fonte pontual, espalhando-a por um ângulo muito amplo. Isso é ideal para aplicações onde o LED precisa ser visível de muitas posições de visualização diferentes, não apenas de frente.

10.4 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 no qual o LED emite a maior potência óptica. É uma propriedade do material semicondutor.Comprimento de Onda Dominante (λ_d):O comprimento de onda perceptivo. É o comprimento de onda único da luz monocromática que pareceria ter a mesma cor que a luz do LED para um observador humano padrão. Devido à forma da curva de sensibilidade do olho humano e à largura espectral do LED, esses dois valores são diferentes. O comprimento de onda dominante é mais relevante para a especificação de cor no projeto.

11. Caso Prático de Projeto e Uso

Cenário: Projetando uma barra de status multi-LED para um alto-falante Bluetooth portátil.O projeto requer 5 LEDs azuis para indicar o nível da bateria. O espaço é extremamente limitado atrás de um difusor de plástico fino.

Seleção do Componente:O LTST-C193TBKT-2A é escolhido por sua altura de 0,35mm, permitindo que ele caiba no gabinete fino. O amplo ângulo de visão de 130° garante que a barra de luz seja visível de vários ângulos.

Projeto do Circuito:Os LEDs serão acionados a partir de um regulador de 3,3V na placa principal. Visando um nível de brilho no meio do Bin K (~9 mcd), uma corrente direta de 5mA é selecionada para boa visibilidade e eficiência energética. Usando o V_Fmáximo de 2,95V para um projeto conservador: R = (3,3V - 2,95V) / 0,005A = 70 Ohms. Um resistor padrão de 68Ω é escolhido, resultando em uma corrente ligeiramente maior de ~5,1mA.

Layout da PCB:O layout de ilhas de solda recomendado da ficha técnica é usado. Uma pequena área de cobre é conectada às ilhas do cátodo (que normalmente estão termicamente conectadas ao substrato do LED) para auxiliar na dissipação de calor, especialmente porque cinco LEDs estarão agrupados próximos.

Montagem:Os LEDs são colocados usando equipamento automatizado a partir da fita de 8mm. A linha de montagem usa um perfil de refluxo sem chumbo validado em relação à sugestão compatível com JEDEC na ficha técnica, com monitoramento cuidadoso da temperatura de pico e do tempo acima do líquidus para evitar danos térmicos ao pacote ultra-fino.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

O LTST-C193TBKT-2A é baseado em um chip semicondutor de InGaN (Nitretro de Gálio e Índio). O princípio da emissão de luz é a eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n do semicondutor, elétrons da região tipo n e lacunas da região tipo p são injetados na região ativa. Lá, eles se recombinam, liberando energia na forma de fótons (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor. Ajustando a proporção de Índio para Gálio no composto InGaN, a banda proibida pode ser sintonizada para produzir luz através do espectro azul, verde e próximo ao ultravioleta. O chip é então encapsulado em uma resina epóxi transparente que forma a lente, protege a estrutura semicondutora delicada de danos mecânicos e ambientais e ajuda a extrair a luz do chip de forma eficiente.

13. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

O desenvolvimento de LEDs como o LTST-C193TBKT-2A é impulsionado por várias tendências-chave na indústria eletrônica:

• Miniaturização:A busca implacável por dispositivos de consumo mais finos e menores exige componentes com pegadas e alturas cada vez menores. O perfil de 0,35mm representa um benchmark atual para LEDs chip em aplicações de alto volume.
• Maior Eficiência:Melhorias contínuas no crescimento epitaxial de InGaN e no design de chips continuam a aumentar a eficácia luminosa (lúmens por watt) dos LEDs azuis, permitindo uma saída mais brilhante com correntes mais baixas, o que reduz o consumo de energia e a geração de calor.
• Embalagem Avançada:A tecnologia de embalagem é crítica para dispositivos ultra-finos. Desenvolvimentos em compostos de moldagem, materiais de fixação do chip e técnicas de embalagem em nível de wafer (WLP) permitem componentes miniaturizados mais robustos e confiáveis.
• Automação e Padronização:A compatibilidade com embalagem em fita e bobina, colocação automática e perfis de refluxo padrão é essencial para a integração em ecossistemas de manufatura automatizados globais, mantendo os custos de montagem baixos e a qualidade alta.

Direções futuras podem incluir pacotes ainda mais finos, circuitos driver integrados dentro do pacote LED (LEDs inteligentes) e mais melhorias na consistência de cor e desempenho térmico.