Ficha Técnica de LED SMD Laranja - 2.0x1.25x1.1mm - 2.5V - 75mW - Tecnologia AlInGaP - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para um LED SMD Laranja de alto brilho. O dispositivo é projetado para processos modernos de montagem eletrônica, apresentando um encapsulamento compacto padrão EIA adequado para equipamentos de colocação automatizada. Utiliza tecnologia de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para produzir uma fonte de luz laranja vibrante com alta eficiência luminosa. O produto está em conformidade com padrões de fabricação ecológicos e é livre de chumbo de acordo com as diretrizes RoHS.

1.1 Vantagens Principais

• Compatível com Automação:Fornecido em fita de 8mm em bobinas de 7 polegadas, otimizado para máquinas pick-and-place de alta velocidade.
• Pronto para Soldagem por Refluxo:Compatível com processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR) e de fase vapor, garantindo juntas de solda confiáveis na produção em massa.
• Alto Brilho:Oferece intensidade luminosa típica de até 900 mcd a uma corrente de acionamento padrão de 20mA.
• Amplo Ângulo de Visão:Apresenta um ângulo de visão de 110 graus (2θ1/2), proporcionando boa dispersão da luz.
• Construção Robusta:Projetado para suportar processos padrão de montagem e limpeza de SMD.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os seguintes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob estas condições não é garantida.

• Dissipação de Potência (Pd):75 mW a Ta=25°C. Esta é a potência máxima que o encapsulamento do LED pode dissipar com segurança na forma de calor.
• Corrente Direta Contínua (IF):30 mA contínuos. A máxima corrente em regime permanente que pode ser aplicada.
• Corrente Direta de Pico:80 mA, permitida apenas sob condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso de 0,1ms).
• Tensão Reversa (VR):5 V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Faixa de Temperatura de Operação:-40°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente para operação confiável.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +100°C.
• Derating:A corrente direta contínua deve ser linearmente reduzida em 0,46 mA para cada grau Celsius acima de 35°C de temperatura ambiente para evitar superaquecimento.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Medidas a Ta=25°C sob condições de teste especificadas, estes parâmetros definem o desempenho típico.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de 450 mcd (mín.) a 1120 mcd (máx.), com um valor típico de 900 mcd em IF=20mA. Medida usando um sensor filtrado para a curva de resposta fotópica do olho CIE.
• Tensão Direta (VF):Tipicamente 2,5V, com uma faixa de 1,7V a 2,5V em IF=20mA. Uma tolerância de ±0,1V aplica-se dentro de bins de tensão específicos.
• Comprimento de Onda de Pico (λP):611 nm. O comprimento de onda no qual a emissão espectral é mais forte.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):605 nm. O comprimento de onda único percebido pelo olho humano, derivado do diagrama de cromaticidade CIE.
• Largura Espectral à Meia Altura (Δλ):15 nm. A largura do espectro de emissão na metade da intensidade de pico, indicando pureza da cor.
• Corrente Reversa (IR):Máximo de 100 μA em VR=5V.
• Capacitância (C):Típico 40 pF medido em VF=0V, f=1 MHz.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência nas aplicações, os LEDs são classificados em bins de desempenho. Dois parâmetros-chave são classificados: Intensidade Luminosa e Tensão Direta.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Unidades: mcd @ IF=20mA. Cada bin tem uma tolerância de ±15%.

• U1:450,0 – 560,0 mcd
• U2:560,0 – 710,0 mcd
• V1:710,0 – 900,0 mcd
• V2:900,0 – 1120,0 mcd

3.2 Binning de Tensão Direta

Unidades: V @ IF=20mA. Cada bin tem uma tolerância de ±0,10V.

• 0:1,7 – 1,8 V
• 1:1,8 – 1,9 V
• 2:1,9 – 2,0 V
• 3:2,0 – 2,1 V
• 4:2,1 – 2,2 V
• 5:2,2 – 2,3 V
• 6:2,3 – 2,4 V
• 7:2,4 – 2,5 V

Os projetistas devem selecionar os códigos de bin apropriados para atender aos requisitos de consistência de brilho e tensão de sua aplicação, especialmente quando vários LEDs são usados em paralelo.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica (Fig.1, Fig.6), suas implicações são críticas para o projeto.

4.1 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A saída de luz (Iv) é aproximadamente proporcional à corrente direta (IF) dentro da faixa de operação recomendada. Acionar o LED acima de 20mA aumentará o brilho, mas também gerará mais calor, exigindo cuidadoso gerenciamento térmico e adesão aos valores máximos absolutos.

4.2 Tensão Direta vs. Corrente Direta

A característica V-I é não linear. A tensão direta tem um coeficiente de temperatura positivo, o que significa que diminui ligeiramente à medida que a temperatura da junção aumenta para uma determinada corrente.

4.3 Distribuição Espectral

O espectro de emissão está centrado em torno de 611 nm (pico) com uma largura à meia altura relativamente estreita de 15 nm, característica da tecnologia AlInGaP, fornecendo uma cor laranja saturada.

4.4 Considerações Térmicas

O fator de derating de 0,46 mA/°C acima de 35°C é crucial para a confiabilidade. Em ambientes de alta temperatura ambiente ou em PCBs mal projetados, a corrente contínua máxima permitida deve ser reduzida para evitar exceder o limite de temperatura da junção e a depreciação acelerada do lúmen.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED está em conformidade com um contorno de encapsulamento SMD padrão do setor. Dimensões-chave (em milímetros) definem sua pegada: aproximadamente 2,0mm de comprimento, 1,25mm de largura e 1,1mm de altura. Desenhos detalhados especificam o espaçamento dos terminais, a altura do componente e a geometria da lente.

5.2 Identificação da Polaridade

O cátodo está claramente marcado. A orientação correta durante a montagem é essencial. O layout recomendado dos terminais na PCB é fornecido para garantir soldagem adequada e estabilidade mecânica durante o refluxo.

5.3 Embalagem em Fita e Bobina

• Fita:Os componentes são acondicionados em fita transportadora embutida de 8mm de largura.
• Bobina:A fita é enrolada em uma bobina padrão de 7 polegadas (178mm) de diâmetro.
• Quantidade:4000 peças por bobina completa.
• Embalagem:Conforme especificações EIA-481-1-B. É permitido um máximo de dois componentes ausentes consecutivos (bolsos vazios).

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

É recomendado um perfil de refluxo sem chumbo conforme J-STD-020B.

• Pré-aquecimento:120–150°C por no máximo 120 segundos.
• Temperatura de Pico:Máximo 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus:Máximo 30 segundos dentro da zona de temperatura de pico.
• Taxas controladas de aquecimento e resfriamento são necessárias para evitar choque térmico.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária:

• Temperatura do Ferro:Máximo 300°C.
• Tempo de Soldagem:Máximo 3 segundos por terminal.
• Isso deve ser realizado apenas uma vez para evitar danificar o encapsulamento plástico.

6.3 Limpeza

Apenas agentes de limpeza especificados devem ser usados. Imersão do LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto é aceitável. Produtos químicos não especificados podem danificar a lente de epóxi ou o encapsulamento.

6.4 Sensibilidade à Umidade e Armazenamento

Este produto é classificado como Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL) 3 conforme JEDEC J-STD-020.

• Saco Selado:Armazenar a ≤30°C e ≤90% UR. Usar dentro de um ano da data de selagem do saco.
• Saco Aberto:Armazenar a ≤30°C e ≤60% UR. Deve ser soldado dentro de 168 horas (7 dias) após exposição às condições ambientes da fábrica.
• Secagem:Se o cartão indicador de umidade ficar rosa (≥10% UR) ou se o prazo de 168 horas for excedido, secar a 60°C por pelo menos 48 horas antes do uso. Ressele as peças não utilizadas com novo dessecante.

7. Recomendações para Projeto de Aplicação

7.1 Projeto do Circuito de Acionamento

LEDs são dispositivos acionados por corrente. Para desempenho consistente:

• Resistor Limitador de Corrente:Sempre use um resistor em série com cada LED para definir a corrente de operação, mesmo quando acionado por uma fonte de corrente constante. Isso ajuda a compensar pequenas variações na tensão direta de LEDs individuais (variação do bin Vf).
• Evite Conexão Paralela Direta:Não é recomendado conectar múltiplos LEDs diretamente em paralelo sem limitação de corrente individual (Modelo de Circuito B na ficha técnica). Pequenas diferenças nas características de tensão direta podem causar desequilíbrio significativo de corrente, levando a brilho desigual e possível sobrecarga do LED com o menor Vf.
• Circuito Recomendado (Modelo A):Use uma fonte de tensão (Vcc), um resistor de definição de corrente (R = (Vcc - Vf_LED) / I_LED) e o LED em série. Repita este circuito para cada ramo de LED em paralelo.

7.2 Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

O LED é sensível à descarga eletrostática. Precauções devem ser tomadas durante o manuseio e montagem:

• Os operadores devem usar pulseiras aterradas ou luvas antiestáticas.
• Todos os postos de trabalho, equipamentos e instalações de armazenamento devem estar devidamente aterrados.
• Use ionizadores para neutralizar a carga estática que pode se acumular na lente plástica.
• Siga os procedimentos padrão de controle ESD conforme ANSI/ESD S20.20.

7.3 Gerenciamento Térmico

Embora a dissipação de potência seja baixa, um projeto adequado da PCB aumenta a longevidade:

• Use área de cobre adequada na PCB conectada aos terminais térmicos do LED (cátodo e ânodo) para atuar como dissipador de calor.
• Certifique-se de que o LED não seja colocado perto de outras fontes de calor significativas.
• Aderir estritamente à curva de derating de corrente em aplicações de alta temperatura.

8. Cenários de Aplicação Típicos

Este LED laranja é adequado para uma ampla gama de aplicações que requerem um indicador ou fonte de luz compacta, brilhante e confiável, incluindo, mas não se limitando a:

• Indicadores de Status:Indicadores de ligado, espera, carregamento e falha em eletrônicos de consumo, eletrodomésticos e painéis de controle industrial.
• Retroiluminação:Iluminação lateral para pequenos displays LCD, iluminação de teclado e iluminação decorativa em dispositivos compactos.
• Iluminação Interna Automotiva:Indicadores de painel, iluminação de interruptores e iluminação ambiente (sujeito à qualificação para padrões automotivos específicos).
• Sinalização e Decoração:Fontes de luz pontuais em matrizes decorativas e sinalização simples.
• Sistemas de Sensores:Como fonte de luz em optossensores e detectores de interrupção.

9. Perguntas Frequentes (FAQ)

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

Não, não diretamente. Você deve sempre usar um resistor limitador de corrente em série. Por exemplo, para acionar a 20mA a partir de uma fonte de 5V com um Vf típico de 2,5V: R = (5V - 2,5V) / 0,020A = 125 Ohms. Um resistor de 120 Ohm ou 130 Ohm seria apropriado. Sem o resistor, uma corrente excessiva fluirá, potencialmente destruindo o LED.

9.2 Por que existe um sistema de binning para tensão e intensidade?

Processos de fabricação causam variações naturais nas características dos semicondutores. O binning classifica os LEDs em grupos com desempenho muito semelhante. Para aplicações onde múltiplos LEDs precisam parecer igualmente brilhantes (ex.: uma matriz), especificar o mesmo bin de intensidade (ex.: V1) é crucial. Da mesma forma, usar LEDs do mesmo bin de tensão pode simplificar os cálculos dos resistores de definição de corrente em circuitos paralelos.

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

Comprimento de Onda de Pico (λP)é o comprimento de onda físico onde o LED emite a maior potência óptica.Comprimento de Onda Dominante (λd)é um valor calculado baseado na percepção de cor humana (gráfico CIE); é o comprimento de onda único que melhor corresponde à cor que realmente vemos. Para LEDs monocromáticos como este laranja, eles são frequentemente próximos, mas não idênticos.

9.4 Quão crítico é o prazo de 168 horas após a abertura do saco de barreira à umidade?

Muito crítico para componentes MSL 3. A exposição além deste tempo permite que a umidade seja absorvida pelo encapsulamento plástico. Durante a soldagem por refluxo, essa umidade pode se expandir rapidamente em vapor, causando delaminação interna, trincas ("efeito pipoca") ou falha da ligação de fio. Se o tempo for excedido, a secagem é obrigatória para remover a umidade.

10. Introdução Tecnológica e Tendências

10.1 Tecnologia AlInGaP

Este LED é baseado em material semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) cultivado em um substrato transparente. Esta tecnologia é particularmente eficiente nas regiões de comprimento de onda vermelho, laranja, âmbar e amarelo, oferecendo maior brilho e melhor estabilidade térmica em comparação com tecnologias mais antigas como o Fosfeto de Arsênio de Gálio (GaAsP). O uso de um substrato transparente permite que mais luz escape do chip, aumentando a eficiência quântica externa.

10.2 Tendências da Indústria

A tendência geral em LEDs SMD é em direção a:

• Maior Eficiência:Mais lúmens ou milicandelas por watt, reduzindo o consumo de energia e a carga térmica.
• Miniaturização:Tamanhos de encapsulamento menores (ex.: 0402, 0201) para projetos de PCB de alta densidade, mantendo ou melhorando a saída de luz.
• Maior Confiabilidade:Materiais e técnicas de encapsulamento aprimorados para estender a vida útil operacional, especialmente sob condições de alta temperatura e umidade.
• Binning Mais Restrito:Classificação mais precisa para fornecer aos projetistas componentes com cor e brilho extremamente consistentes, essenciais para aplicações como displays coloridos e iluminação automotiva.
• Integração:Crescimento de módulos LED que incorporam circuitos integrados de acionamento, componentes de proteção e óptica em um único encapsulamento, simplificando o projeto do produto final.