Ficha Técnica do LED SMD de Montagem Reversa LTST-C230KSKT - Amarelo - 20mA - 2.4V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um LED Chip de alta luminosidade e montagem reversa, que utiliza a tecnologia AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio). O dispositivo é projetado para aplicações de montagem em superfície (SMD) e possui uma lente "water-clear" (transparente) que emite luz amarela. É embalado em fita de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, sendo totalmente compatível com sistemas automatizados de montagem pick-and-place e processos padrão de soldagem por refluxo infravermelho (IR). O produto está em conformidade com as diretrizes RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), sendo classificado como um produto ecológico.

1.1 Características Principais e Mercado-Alvo

As principais características deste LED incluem o seu design de montagem reversa, que pode ser vantajoso para layouts ópticos ou mecânicos específicos, e o uso de um chip AlInGaP de ultra-brilho, conhecido pela sua alta eficiência e estabilidade. O encapsulamento está em conformidade com os padrões EIA (Electronic Industries Alliance), garantindo ampla compatibilidade. As suas características de acionamento compatíveis com C.I. (Circuito Integrado) tornam-no adequado para interface direta com saídas de microcontroladores ou circuitos acionadores. Este LED é destinado a aplicações em eletrônicos de consumo, indicadores industriais, iluminação interior automotiva e retroiluminação geral onde é necessária uma montagem automatizada e confiável.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. São especificadas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Dissipação de Potência (Pd):75 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o encapsulamento do LED pode dissipar na forma de calor.
• Corrente Direta de Pico (I_F(PEAK)):80 mA. Isto é permitido apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms) para evitar superaquecimento.
• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA. Esta é a corrente contínua máxima recomendada para uma operação confiável a longo prazo.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-55°C a +85°C. O dispositivo é classificado para operação e armazenamento nesta ampla faixa de temperatura industrial.
• Condição de Soldagem por Infravermelho:Suporta temperatura de pico de 260°C por 10 segundos, em conformidade com perfis de soldagem por refluxo sem chumbo (Pb-free).

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a Ta=25°C e I_F=20mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (I_V):18,0 - 60,0 mcd (milicandela). A intensidade real é classificada em bins (ver Secção 3). A medição segue a curva de resposta do olho CIE.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus. Este amplo ângulo de visão indica um padrão de emissão de luz difuso e não focado, adequado para iluminação de área.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):588 nm. Este é o comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):587 nm. Derivado do diagrama de cromaticidade CIE, este comprimento de onda único representa melhor a cor percebida (amarela) do LED.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):15 nm. Esta largura de banda estreita é característica dos LEDs AlInGaP, proporcionando alta pureza de cor saturada.
• Tensão Direta (V_F):2,0V (Mín), 2,4V (Típ) a 20mA. Este parâmetro é crucial para projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA (Máx) a V_R=5V.
• Capacitância (C):40 pF (Típ) a V_F=0V, f=1MHz. Relevante para aplicações de comutação de alta velocidade.

3. Explicação do Sistema de Binagem

A intensidade luminosa dos LEDs é classificada em bins para garantir consistência. O código do bin define uma faixa mínima e máxima de intensidade medida a 20mA. A tolerância dentro de cada bin é de +/-15%.

• Bin M:18,0 - 28,0 mcd
• Bin N:28,0 - 45,0 mcd
• Bin P:45,0 - 71,0 mcd
• Bin Q:71,0 - 112,0 mcd
• Bin R:112,0 - 180,0 mcd

Este sistema permite aos projetistas selecionar LEDs com o nível de brilho necessário para a sua aplicação, garantindo uniformidade visual em matrizes com múltiplos LEDs.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica (ex.: Fig.1, Fig.5), as curvas típicas para tais LEDs incluiriam:

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Mostra a relação exponencial entre a tensão direta e a corrente. A tensão de joelho está em torno de 2,0-2,4V.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:A intensidade aumenta aproximadamente de forma linear com a corrente até a corrente máxima nominal.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:A intensidade tipicamente diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta, devido à redução da eficiência quântica e ao aumento da recombinação não radiativa.
• Distribuição Espectral:Um gráfico que mostra a saída de luz versus comprimento de onda, com pico em 588nm e uma largura a meia altura de 15nm.
• Padrão do Ângulo de Visão:Um diagrama polar ilustrando o ângulo de visão total de 130 graus, onde a intensidade cai para metade do seu valor no eixo.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O LED é fornecido num encapsulamento SMD padrão. A ficha técnica inclui desenhos dimensionados detalhados (em mm) do próprio componente. Notas mecânicas importantes incluem:

• A tolerância na maioria das dimensões é de ±0,10mm.
• O encapsulamento é projetado para montagem reversa.
• São fornecidas as dimensões sugeridas para as pastilhas de solda, para garantir uma junta de solda confiável e um alinhamento adequado durante o refluxo.
• A polaridade é indicada no dispositivo, o que é crítico para uma instalação correta.

5.1 Embalagem em Fita e Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora de 8mm selada com uma fita de cobertura superior, enrolada em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro.

• Quantidade por Bobina:3000 unidades.
• Quantidade Mínima de Encomenda (MOQ):500 unidades para quantidades remanescentes.
• Padrões de Embalagem:Em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481.
• Componentes Ausentes:É permitido um máximo de dois compartimentos vazios consecutivos por bobina, conforme padrão.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

É fornecido um perfil de refluxo IR sugerido para processos sem chumbo. Os parâmetros-chave 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 (no pico):Máximo de 10 segundos. O LED não deve ser submetido ao refluxo mais do que duas vezes.

O perfil é baseado em padrões JEDEC. Os projetistas devem caracterizar o seu processo específico de montagem de PCB, considerando o design da placa, a pasta de solda e as características do forno.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária:

• Temperatura do Ferro:Máximo de 300°C.
• Tempo de Soldagem:Máximo de 3 segundos por terminal.
• Limitar a apenas um ciclo de soldagem.

6.3 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldagem:

• Utilizar apenas solventes especificados: álcool etílico ou álcool isopropílico à temperatura normal.
• O tempo de imersão deve ser inferior a um minuto.
• Produtos químicos não especificados podem danificar o encapsulamento do LED.

6.4 Condições de Armazenamento

• Embalagem Selada (com dessecante):Armazenar a ≤30°C e ≤90% de UR. Utilizar dentro de um ano.
• Embalagem Aberta:Armazenar a ≤30°C e ≤60% de UR. Para componentes removidos da embalagem à prova de humidade, recomenda-se completar o refluxo IR dentro de 672 horas (28 dias, MSL 2a).
• Armazenamento Prolongado (fora do saco):Armazenar num recipiente selado com dessecante ou num dessecador de azoto. Se armazenado por >672 horas, fazer o "baking" a 60°C durante pelo menos 20 horas antes da soldagem, para remover a humidade absorvida e evitar o "efeito pipoca" durante o refluxo.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Indicadores de Estado:Em eletrônicos de consumo, eletrodomésticos e equipamentos de rede.
• Retroiluminação:Para teclas em teclados, interruptores de membrana ou pequenos painéis LCD.
• Iluminação Interior Automotiva:Para ícones do painel de instrumentos, iluminação de interruptores ou iluminação ambiente.
• Indicadores de Painéis Industriais:Fornecendo um estado visual claro em painéis de controlo.

7.2 Método de Acionamento e Projeto do Circuito

Os LEDs são dispositivos operados por corrente. Para garantir uma saída de luz estável e uma longa vida útil:

• Utilize sempre um resistor limitador de corrente ou um acionador de corrente constante.Não ligue diretamente a uma fonte de tensão.
• Calcule o resistor em série usando: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Utilize o V_Fmáximo da ficha técnica para um projeto conservador.
• Por exemplo, com uma fonte de 5V e visando I_F=20mA: R = (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ω. Um resistor padrão de 130Ω ou 150Ω seria adequado.
• Para o escurecimento por PWM (Modulação por Largura de Pulso), garanta que a frequência seja suficientemente alta (>100Hz) para evitar cintilação visível.

7.3 Precauções contra Descarga Eletrostática (ESD)

Os LEDs são sensíveis à ESD. Sempre siga estas precauções durante a manipulação e montagem:

• Use uma pulseira de aterramento ou luvas antiestáticas.
• Certifique-se de que todas as estações de trabalho, ferramentas e máquinas estão devidamente aterradas.
• Armazene e transporte os LEDs em embalagens seguras contra ESD.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs tradicionais de orifício passante ou outros tipos SMD, este dispositivo oferece várias vantagens:

• Design de Montagem Reversa:Oferece flexibilidade para o design óptico onde a superfície emissora de luz precisa estar mais próxima da PCB ou para ângulos de extração de luz específicos.
• Tecnologia AlInGaP:Fornece maior eficiência e melhor estabilidade térmica em comparação com tecnologias mais antigas como GaAsP, resultando numa saída de luz amarela mais brilhante e consistente.
• Compatibilidade Total SMD:A embalagem em fita e bobina e a compatibilidade com refluxo IR permitem uma montagem automatizada de alta velocidade e baixo custo, reduzindo o tempo de fabricação e o potencial de erro manual.
• Ângulo de Visão Ampla:O ângulo de 130 graus proporciona uma iluminação ampla e uniforme, em vez de um feixe estreito, ideal para aplicações de indicador.

9. Perguntas Frequentes (FAQs)

P1: Qual é a diferença entre o comprimento de onda de pico (588nm) e o comprimento de onda dominante (587nm)?

R1: O comprimento de onda de pico é o ponto físico de máxima saída espectral. O comprimento de onda dominante é um valor calculado a partir da colorimetria que melhor corresponde à perceção da cor pelo olho humano. Eles são frequentemente muito próximos para LEDs monocromáticos como este.

P2: Posso acionar este LED a 30mA continuamente?

R2: Sim, 30mA é a corrente direta contínua máxima nominal. No entanto, para uma longevidade ideal e para ter em conta temperaturas ambientes elevadas, recomenda-se acioná-lo a ou abaixo dos típicos 20mA. Considere sempre a gestão térmica na PCB.

P3: O que significa "montagem reversa"?

R3: Num LED SMD padrão, a lente fica voltada para longe da PCB. Num design de montagem reversa, o LED destina-se a ser montado com a lente voltadaparaa PCB. Isto frequentemente requer um orifício ou abertura na PCB para a luz escapar, permitindo uma integração óptica única.

P4: Como interpreto o código de bin no número da peça?

R4: O código de bin (ex.: KSKT) não é totalmente detalhado no excerto, mas tipicamente corresponde a faixas específicas de intensidade luminosa e, por vezes, cromaticidade. A lista de bins separada (M, N, P, Q, R) fornecida é usada para especificar o grau de intensidade encomendado. Consulte o documento completo de binagem do fabricante para o mapeamento exato do sufixo do número da peça.

10. Estudo de Caso Prático de Projeto

Cenário:Projetar um indicador de estado amarelo de baixa potência para um dispositivo portátil alimentado por uma linha de 3,3V de um microcontrolador.

Passos do Projeto:

1. Seleção da Corrente:Escolha uma corrente de acionamento de 10mA para baixo consumo de energia, mantendo uma boa visibilidade. De acordo com as curvas típicas, a intensidade luminosa a 10mA será aproximadamente proporcional à corrente (aproximadamente metade do valor a 20mA).
2. Cálculo do Resistor:Usando V_Ftípico = 2,4V e fonte = 3,3V. R = (3,3V - 2,4V) / 0,01A = 90 Ω. O valor padrão mais próximo é 91 Ω.
3. Verificação da Dissipação de Potência:Potência no LED: P_LED= V_F* I_F= 2,4V * 0,01A = 24 mW, bem abaixo do máximo de 75 mW. Potência no resistor: P_R= (0,01A)^2 * 91Ω = 9,1 mW.
4. Layout da PCB:Siga as dimensões sugeridas para as pastilhas de solda da ficha técnica. Certifique-se de que a marcação de polaridade no footprint corresponde à marcação do cátodo do LED. Se utilizar a funcionalidade de montagem reversa, projete uma abertura adequada na PCB sob a localização do LED.
5. ESD e Montagem:Especifique as precauções contra ESD no guia de montagem. Utilize os parâmetros do perfil de refluxo recomendados como ponto de partida para a qualificação do processo.

11. Introdução ao Princípio Tecnológico

O LED é baseado no material semicondutor AlInGaP cultivado num substrato. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, elétrons e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. Num material de banda proibida direta como o AlInGaP, esta recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico da luz amarela (~587-588 nm) é determinado pela energia da banda proibida da composição da liga AlInGaP. A lente de epóxi "water-clear" encapsula o chip, fornecendo proteção mecânica, moldando a saída de luz (ângulo de visão de 130 graus) e aumentando a eficiência de extração de luz.

12. Tendências da Indústria

O mercado de LEDs SMD continua a evoluir no sentido de:

• Maior Eficiência:Mais lúmens por watt (lm/W), reduzindo o consumo de energia para a mesma saída de luz.
• Miniaturização:Tamanhos de encapsulamento menores (ex.: 0402, 0201) permitindo maior densidade em PCBs.
• Melhor Consistência de Cor:Tolerâncias de binagem mais apertadas tanto para intensidade como para coordenadas de cromaticidade, críticas para aplicações que requerem aparência uniforme.
• Confiabilidade Aprimorada:Melhor desempenho sob alta temperatura e humidade, estendendo a vida operacional em ambientes exigentes como o automotivo.
• Soluções Integradas:LEDs com resistores limitadores de corrente incorporados, diodos Zener para proteção ESD, ou mesmo CIs acionadores, simplificando o projeto do circuito.

Este LED AlInGaP de montagem reversa representa uma solução madura e confiável dentro desta tendência mais ampla, oferecendo um equilíbrio entre desempenho, custo e fabricabilidade para uma ampla gama de aplicações de indicador.