Ficha Técnica do LED SMD Laranja LTST-M670KFKT - AlInGaP - Ângulo de Visão de 120° - 20mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas de um diodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD). O dispositivo é um LED laranja que utiliza um material semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) como fonte de luz, encapsulado em uma lente transparente. Foi projetado para processos de montagem automatizados e é compatível com técnicas de soldagem por refluxo infravermelho, tornando-o adequado para fabricação em grande volume em placas de circuito impresso (PCBs). O produto está em conformidade com as diretrizes RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), classificando-o como um produto ecológico.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste LED incluem sua compatibilidade com equipamentos automatizados de pick-and-place, o que agiliza a produção, e sua qualificação para perfis de soldagem por refluxo infravermelho sem chumbo, alinhando-se com os padrões ambientais e de fabricação modernos. Seu encapsulamento padrão EIA (Electronic Industries Alliance) garante compatibilidade mecânica com sistemas de posicionamento padrão do setor. O dispositivo também é descrito como compatível com C.I. (Circuito Integrado), indicando que suas características de acionamento são adequadas para interface direta com saídas típicas de nível lógico. As aplicações-alvo são amplas, abrangendo equipamentos eletrônicos gerais onde é necessária iluminação indicadora confiável.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. São especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Dissipação de Potência (Pd):72 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o dispositivo pode dissipar como calor sem exceder seus limites térmicos.
• Corrente Direta de Pico (IFP):80 mA. Esta é a corrente direta instantânea máxima permitida, tipicamente especificada sob condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso de 0,1ms) para evitar superaquecimento.
• Corrente Direta Contínua (IF):30 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima que pode ser aplicada ao LED em condições de estado estacionário.
• Tensão Reversa (VR):5 V. A aplicação de uma tensão superior a este valor na direção reversa pode causar ruptura e danificar a junção do LED.
• Faixa de Temperatura de Operação:-40°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente na qual o dispositivo tem seu funcionamento garantido dentro dos parâmetros especificados.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +100°C. A faixa de temperatura para armazenamento seguro quando o dispositivo não está energizado.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a Ta=25°C e uma corrente de teste (IF) de 20 mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 140 mcd a um máximo típico de 450 mcd. Esta medida avalia o brilho percebido do LED pelo olho humano, utilizando um filtro que aproxima a curva de resposta fotópica da CIE.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):120 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor medido no eixo central (0°). Um ângulo de 120° indica um padrão de visão amplo.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λP):611 nm. Este é o comprimento de onda no qual a potência espectral de saída do LED está no seu máximo.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Varia de 600 nm a 612 nm. Este é derivado do diagrama de cromaticidade CIE e representa o comprimento de onda único que melhor descreve a cor percebida da luz. É o parâmetro chave para especificação de cor.
• Largura Espectral à Meia Altura (Δλ):17 nm. Esta é a largura do espectro de emissão na metade de sua potência máxima (Largura Total à Meia Altura - FWHM). Um valor de 17nm é típico para um LED laranja AlInGaP, indicando uma cor relativamente pura.
• Tensão Direta (VF):Varia de 1,8 V a 2,4 V em IF=20mA. Esta é a queda de tensão através do LED quando ele está conduzindo corrente.
• Corrente Reversa (IR):Máximo de 10 μA em VR=5V. Esta é a pequena corrente de fuga que flui quando a tensão reversa especificada é aplicada.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave. Isto permite que os projetistas selecionem componentes que atendam a requisitos específicos de cor e desempenho elétrico.

3.1 Binning de Tensão Direta (Unidade: V @20mA)

Os LEDs são categorizados pela sua queda de tensão direta:
Código de Bin D2: 1,8V (Mín) a 2,0V (Máx)
Código de Bin D3: 2,0V (Mín) a 2,2V (Máx)
Código de Bin D4: 2,2V (Mín) a 2,4V (Máx)
Tolerância em cada bin é de +/-0,1V.

3.2 Binning de Intensidade Luminosa (Unidade: mcd @20mA)

Os LEDs são classificados por sua saída de brilho:
Código de Bin R2: 140,0 a 180,0 mcd
Código de Bin S1: 180,0 a 224,0 mcd
Código de Bin S2: 224,0 a 280,0 mcd
Código de Bin T1: 280,0 a 355,0 mcd
Código de Bin T2: 355,0 a 450,0 mcd
Tolerância em cada bin é de +/-11%.

3.3 Binning de Comprimento de Onda Dominante (Unidade: nm @20mA)

Os LEDs são classificados por sua cor precisa (comprimento de onda dominante):
Código de Bin P: 600,0 a 603,0 nm
Código de Bin Q: 603,0 a 606,0 nm
Código de Bin R: 606,0 a 609,0 nm
Código de Bin S: 609,0 a 612,0 nm
Tolerância para cada bin é de +/- 1nm.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas características típicas que são essenciais para entender o comportamento do dispositivo sob diferentes condições. Embora os gráficos específicos não sejam reproduzidos em texto, suas implicações são analisadas abaixo.

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

A curva I-V para um LED é exponencial. Para a faixa de tensão direta especificada de 1,8V a 2,4V a 20mA, os projetistas podem esperar que o ponto de operação caia dentro desta janela. A curva auxilia na seleção de resistores limitadores de corrente apropriados e na compreensão dos requisitos de tensão do circuito de acionamento.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Esta curva tipicamente mostra que a intensidade luminosa aumenta com a corrente direta, mas não necessariamente de forma linear, especialmente quando a corrente se aproxima da classificação máxima. É crucial para determinar a corrente de acionamento necessária para atingir um nível de brilho desejado.

4.3 Características de Temperatura

O desempenho do LED é dependente da temperatura. Tipicamente, a tensão direta diminui com o aumento da temperatura da junção, enquanto a intensidade luminosa também diminui. Compreender estas curvas é vital para aplicações que operam em toda a faixa de -40°C a +85°C para garantir desempenho consistente.

4.4 Distribuição Espectral

A curva de saída espectral mostra a intensidade da luz emitida em diferentes comprimentos de onda, centrada em torno do comprimento de onda de pico de 611nm com uma largura à meia altura de 17nm. Isto define a pureza da cor da luz laranja.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Encapsulamento do Dispositivo

O LED é fornecido em um encapsulamento SMD padrão. A ficha técnica inclui um desenho dimensional detalhado com todas as medidas críticas em milímetros (e polegadas). Dimensões-chave incluem comprimento, largura e altura do corpo, espaçamento dos terminais e recomendações de pads. As tolerâncias são tipicamente ±0,2mm, salvo indicação em contrário. Esta informação é crítica para o projeto do padrão de solda na PCB.

5.2 Identificação de Polaridade

LEDs SMD devem ser orientados corretamente na PCB. O desenho da ficha técnica indica os terminais do cátodo (negativo) e ânodo (positivo), frequentemente através de uma marcação no corpo do encapsulamento ou de uma característica assimétrica.

5.3 Embalagem em Fita e Carretel

Para montagem automatizada, os LEDs são fornecidos em fita transportadora embossada e carretéis.
Dimensões da Fita:A largura da fita, dimensões dos compartimentos e especificações da fita de cobertura são fornecidas para garantir compatibilidade com os alimentadores.
Especificações do Carretel:Os LEDs são embalados em carretéis de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Cada carretel contém 2000 peças. A quantidade mínima de embalagem para peças remanescentes é de 500 peças. A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481. Notas especificam que compartimentos vazios são selados e um máximo de dois componentes ausentes consecutivos é permitido.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo Infravermelho

O dispositivo é compatível com processos de soldagem por refluxo infravermelho. Um perfil sugerido em conformidade com J-STD-020B para soldagem sem chumbo é fornecido. Os parâmetros-chave deste perfil incluem:
Pré-aquecimento:150-200°C.
Tempo de Pré-aquecimento:Máximo de 120 segundos.
Temperatura de Pico:Máximo de 260°C.
Tempo Acima do Líquidus:Crítico para a formação adequada da junta de solda (tempo específico referenciado da curva de perfil na página 3).
O perfil é um alvo genérico; os perfis finais a nível de placa devem ser caracterizados com base no projeto específico da PCB, pasta de solda e forno utilizados.

6.2 Soldagem Manual (Ferro de Solda)

Se a soldagem manual for necessária, os seguintes limites se aplicam:
Temperatura do Ferro:Máximo de 300°C.
Tempo de Soldagem:Máximo de 3 segundos por junta.
A soldagem manual deve ser realizada apenas uma vez para evitar estresse térmico.

6.3 Limpeza

Se a limpeza após a soldagem for necessária, apenas solventes especificados devem ser usados. Recomenda-se imergir o LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. Produtos químicos não especificados podem danificar o encapsulamento.

6.4 Condições de Armazenamento

O armazenamento adequado é essencial para manter a soldabilidade, especialmente para componentes sensíveis à umidade.
Embalagem Selada:Armazenar a ≤30°C e ≤70% de Umidade Relativa (UR). A vida útil na prateleira é de um ano quando armazenado na bolsa à prova de umidade original com dessecante.
Embalagem Aberta:Para componentes removidos de sua bolsa selada, o ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C e 60% UR. Recomenda-se completar a soldagem por refluxo IR dentro de 168 horas (7 dias) após a exposição. Para armazenamento mais longo, os componentes devem ser mantidos em um recipiente selado com dessecante ou em um dessecador de nitrogênio. Componentes expostos por mais de 168 horas devem ser pré-aquecidos (baked) a aproximadamente 60°C por pelo menos 48 horas antes da montagem para remover a umidade absorvida e prevenir o \"efeito pipoca\" (popcorning) durante o refluxo.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

LEDs são dispositivos acionados por corrente. O método de acionamento mais comum é usar um resistor limitador de corrente em série. O valor do resistor (R) é calculado usando a Lei de Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, onde Vcc é a tensão de alimentação, VF é a tensão direta do LED (use o valor máximo do bin ou da ficha técnica para confiabilidade) e IF é a corrente direta desejada (ex.: 20mA). Para múltiplos LEDs, conectá-los em série garante corrente idêntica através de cada um, promovendo brilho uniforme. A conexão em paralelo não é recomendada sem resistores individuais, pois pequenas variações em VF podem causar desequilíbrio significativo de corrente.

7.2 Projeto do Pad na PCB (Padrão de Solda)

A ficha técnica fornece um layout de pad recomendado para soldagem por refluxo infravermelho ou de fase vapor. Seguir esta recomendação é crucial para obter juntas de solda confiáveis, alinhamento adequado e minimizar o efeito \"tombstoning\". O projeto do pad leva em conta a massa térmica e o volume de solda.

7.3 Gerenciamento Térmico

Embora a dissipação de potência seja relativamente baixa (72mW máx.), um projeto térmico adequado na PCB pode ajudar a manter temperaturas de junção mais baixas, o que melhora a eficiência luminosa e a confiabilidade a longo prazo. Isto pode envolver o uso de vias térmicas ou garantir área de cobre adequada conectada aos pads do LED.

7.4 Escopo de Aplicação e Precauções

O LED é destinado ao uso em equipamentos eletrônicos comuns, como equipamentos de escritório, dispositivos de comunicação e eletrodomésticos. Para aplicações que exigem confiabilidade excepcional onde uma falha pode colocar em risco a vida ou a saúde (ex.: aviação, sistemas médicos, dispositivos de segurança), consulta e qualificação específicas são necessárias antes do uso.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Este LED laranja AlInGaP oferece vantagens específicas. Comparado com tecnologias mais antigas, o AlInGaP fornece maior eficiência e melhor estabilidade de cor ao longo do tempo e da temperatura. O ângulo de visão de 120 graus é notavelmente amplo para um LED indicador SMD, proporcionando boa visibilidade a partir de posições fora do eixo. Sua compatibilidade com perfis de refluxo IR padrão para soldagem sem chumbo o torna uma escolha moderna e ecológica, adequada para linhas de fabricação contemporâneas. A estrutura abrangente de binning permite seleção precisa com base nas necessidades de cor e brilho, o que é crítico para aplicações que exigem consistência visual entre múltiplos indicadores.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Com que corrente devo acionar este LED?
R: A condição de teste típica é 20mA, e a corrente contínua máxima é 30mA. Para uso geral como indicador e boa longevidade, acionar a 20mA é o padrão. Sempre use um resistor limitador de corrente em série.

P: Como interpreto o valor de intensidade luminosa?
R: Intensidade luminosa (mcd) é uma medida de brilho em uma direção específica. A faixa de 140-450 mcd a 20mA, combinada com o ângulo de visão de 120°, significa que ele parecerá brilhante quando visto no eixo e permanecerá visível em uma área ampla.

P: Posso usar este LED ao ar livre?
R: A faixa de temperatura de operação de -40°C a +85°C sugere que ele pode suportar uma ampla gama de condições ambientes. No entanto, o encapsulamento não possui classificação específica para impermeabilização ou resistência a UV. Para uso externo, proteção ambiental adicional (revestimento conformado, invólucros) seria necessária.

P: Por que a condição de armazenamento é tão importante?
R: Os encapsulamentos SMD podem absorver umidade do ar. Se um componente úmido for submetido às altas temperaturas da soldagem por refluxo, a rápida vaporização da umidade pode causar delaminação interna ou rachaduras (\"efeito pipoca\"), levando à falha. Aderir às diretrizes de armazenamento e pré-aquecimento (baking) previne isto.

10. Caso Prático de Projeto e Uso

Cenário: Projetando um painel de indicadores de status para um roteador de rede.
O painel requer múltiplos LEDs laranja para indicar diferentes status de link e atividade. Cor e brilho uniformes são importantes para a experiência do usuário.
Passos do Projeto:
1. Seleção de Binning:Especifique bins para comprimento de onda dominante (ex.: Bin R: 606-609nm) e intensidade luminosa (ex.: Bin T1: 280-355 mcd) para garantir que todos os LEDs no painel pareçam idênticos.
2. Projeto do Circuito:A alimentação lógica do roteador é 3,3V. Usando o VF máximo de 2,4V (do Bin D4) e um IF alvo de 20mA, calcule o resistor em série: R = (3,3V - 2,4V) / 0,020A = 45 Ohms. Um resistor padrão de 47 ohms seria usado.
3. Layout da PCB:Use as dimensões de pad recomendadas da ficha técnica. Posicione os LEDs com espaçamento suficiente para o amplo ângulo de visão de 120° para evitar interferência óptica (crosstalk).
4. Montagem:Certifique-se de que a fábrica siga o perfil de refluxo J-STD-020B fornecido. Verifique se os componentes de carretéis abertos são usados dentro de 168 horas ou são adequadamente pré-aquecidos (baked).
5. Resultado:Um painel com indicadores laranja consistentemente brilhantes e de cor uniforme, claramente visíveis a partir de uma ampla gama de ângulos.

11. Introdução ao Princípio de Operação

Diodos emissores de luz são dispositivos semicondutores que emitem luz através da 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. Esta recombinação libera energia na forma de fótons (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida (bandgap) do material semicondutor utilizado. Neste dispositivo, o semicondutor composto AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) possui uma banda proibida que corresponde à luz laranja, com um comprimento de onda dominante na faixa de 600-612 nm. A lente de epóxi transparente encapsula o chip semicondutor, fornece proteção mecânica e molda a saída de luz para alcançar o ângulo de visão especificado de 120 graus.

12. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento da tecnologia LED continua focado em várias áreas-chave relevantes para LEDs indicadores como este. Melhorias de eficiência (mais saída de luz por unidade de entrada elétrica) são uma tendência contínua, potencialmente permitindo brilho similar com correntes de acionamento mais baixas, o que reduz o consumo de energia e a geração de calor. Avanços em materiais de encapsulamento visam melhorar a confiabilidade a longo prazo e a estabilidade da cor sob condições de alta temperatura e umidade. Há também uma tendência para maior miniaturização dos encapsulamentos, mantendo ou melhorando o desempenho óptico. Além disso, a integração de eletrônica de acionamento ou recursos de controle (como regulação de corrente embutida ou dimmer PWM) diretamente no encapsulamento do LED é uma área de desenvolvimento para aplicações de indicador mais avançadas, simplificando o projeto do circuito para o usuário final.