Ficha Técnica de LED SMD de Montagem Inversa - Cor Laranja - Corrente Direta de 5mA - Tensão Direta de 2.3V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um Diodo Emissor de Luz (LED) de Montagem em Superfície (SMD) de alto brilho e montagem inversa. O dispositivo utiliza um chip semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP), conhecido pela sua alta eficiência luminosa e excelente pureza de cor, especialmente no espectro do laranja ao vermelho. A aplicação principal é como luz indicadora compacta e confiável em vários conjuntos eletrónicos onde o espaço é limitado e uma configuração de montagem inversa é vantajosa por razões de design ou estética.

As vantagens principais deste componente incluem a sua conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), tornando-o uma escolha ecologicamente consciente. É embalado em fita padrão da indústria de 8mm enrolada em carretéis de 7 polegadas, garantindo compatibilidade com equipamentos automáticos de montagem pick-and-place de alta velocidade. Além disso, o dispositivo é projetado para suportar os processos padrão de soldagem por refluxo infravermelho (IR) comumente usados na fabricação moderna de eletrónicos, facilitando a integração fácil em montagens de placas de circuito impresso (PCB).

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os valores máximos absolutos definem os limites de tensão além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Estes valores não devem ser excedidos em nenhuma condição de operação.

• Dissipação de Potência (Pd):75 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que a embalagem do LED pode dissipar como calor sem degradar o desempenho ou a confiabilidade.
• Corrente Direta de Pico (I_F(pico)):80 mA. Esta é a corrente direta instantânea máxima permitida, tipicamente especificada sob condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms) para evitar o superaquecimento da junção semicondutora.
• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA DC. Esta é a corrente em estado estacionário máxima que pode ser aplicada continuamente.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. Aplicar uma tensão reversa superior a este valor pode causar ruptura e falha do LED.
• Temperatura de Operação e Armazenamento:-30°C a +85°C (operação), -40°C a +85°C (armazenamento). Estas faixas garantem a integridade mecânica e elétrica do LED.
• Temperatura de Soldagem:Suporta 260°C por 10 segundos, compatível com perfis de soldagem sem chumbo (Pb-free).

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros são medidos numa condição de teste padrão de temperatura ambiente (T_a) de 25°C e corrente direta (I_F) de 5 mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (I_V):Varia de um mínimo de 11.2 milicandelas (mcd) a um máximo de 71.0 mcd. O valor real para uma unidade específica depende do seu código de binagem atribuído (ver Secção 3).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade da intensidade medida no eixo central (0°). Um ângulo de visão amplo como este é típico para LEDs com lente transparente, fornecendo um padrão de luz amplo e difuso adequado para aplicações indicadoras.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_P):Tipicamente 611 nanómetros (nm). Este é o comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é maior.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Tipicamente 605 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor da luz, derivado do diagrama de cromaticidade CIE. É o parâmetro chave para a especificação da cor.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):Tipicamente 17 nm. Esta é a largura total à meia altura (FWHM) do espectro de emissão, indicando a pureza da cor. Uma largura de banda menor indica uma fonte de luz mais monocromática.
• Tensão Direta (V_F):Varia de 1.9V (mín) a 2.3V (máx) a 5 mA. Esta é a queda de tensão no LED quando está a conduzir corrente. Os projetistas devem garantir que o circuito de acionamento possa fornecer tensão suficiente.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo 10 µA a uma tensão reversa de 5V. Esta é a pequena corrente de fuga que flui quando o LED está polarizado inversamente dentro do seu limite seguro.
• Capacitância (C):Tipicamente 40 pF medido a 0V de polarização e 1 MHz. Esta capacitância parasita pode ser uma consideração em aplicações de comutação de alta frequência.

3. Explicação do Sistema de Binagem

Para gerir as variações naturais no processo de fabricação de semicondutores, os LEDs são classificados em bins de desempenho. Isto garante consistência dentro de um lote de produção. Para este produto, a binagem baseia-se principalmente na intensidade luminosa.

A lista de códigos de bin define quatro grupos distintos:

• Bin L:Intensidade luminosa de 11.2 mcd a 18.0 mcd.
• Bin M:Intensidade luminosa de 18.0 mcd a 28.0 mcd.
• Bin N:Intensidade luminosa de 28.0 mcd a 45.0 mcd.
• Bin P:Intensidade luminosa de 45.0 mcd a 71.0 mcd.

Uma tolerância de +/-15% é aplicada aos valores de intensidade dentro de cada bin. Os projetistas devem selecionar o bin apropriado com base no brilho necessário para a sua aplicação, entendendo que as unidades de um bin superior (ex., P) serão mais brilhantes do que as de um bin inferior (ex., L) quando acionadas nas mesmas condições.

4. Análise de Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica (ex., Figura 1 para distribuição espectral, Figura 5 para ângulo de visão), os dados textuais permitem a análise de relações-chave.

Corrente Direta vs. Intensidade Luminosa:A intensidade luminosa é especificada em I_F= 5mA. Geralmente, para LEDs AlInGaP, a intensidade luminosa aumenta de forma super-linear com a corrente em níveis mais baixos e depois tende a saturar em correntes mais altas devido ao droop térmico e de eficiência. Operar significativamente acima da corrente de teste pode produzir uma saída mais alta, mas deve ser gerido com cuidado dentro dos valores máximos absolutos para corrente e dissipação de potência.

Corrente Direta vs. Tensão Direta:A faixa V_Fé dada a 5mA. A tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo, o que significa que diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Também aumenta logaritmicamente com a corrente.

Dependência da Temperatura:A saída luminosa dos LEDs diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Esta característica é crucial para aplicações onde o LED pode operar em temperaturas ambientes elevadas ou onde o auto-aquecimento de correntes de acionamento altas é significativo. A faixa de temperatura de operação especificada de -30°C a +85°C define o ambiente onde o LED funcionará dentro das suas especificações publicadas.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O dispositivo está em conformidade com um contorno de embalagem padrão EIA (Electronic Industries Alliance). Sendo do tipo de montagem inversa, o LED destina-se a ser montado no lado oposto do PCB a partir do qual a luz é vista, com a luz a emitir através de um orifício ou abertura na placa. Isto cria uma aparência elegante e nivelada no lado voltado para o utilizador.

Dimensões detalhadas da embalagem, incluindo comprimento, largura, altura do corpo e posições dos terminais, são fornecidas nos desenhos da ficha técnica. Estas medições críticas são necessárias para projetar a pegada do PCB, incluindo o recorte para a lente e o layout das pastilhas de solda.

Identificação da Polaridade:O cátodo é tipicamente marcado, muitas vezes por um entalhe, um ponto verde ou um comprimento/forma de terminal diferente. A polaridade correta deve ser observada durante a montagem, pois aplicar uma tensão reversa superior a 5V pode danificar o dispositivo.

Dimensões Sugeridas das Pastilhas de Solda:A ficha técnica inclui um padrão de terra recomendado (geometria da pastilha de solda) para o projeto do PCB. Seguir estas recomendações promove a formação confiável da junta de solda durante o refluxo, o alinhamento adequado e uma boa resistência mecânica.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

É fornecido um perfil de refluxo infravermelho (IR) sugerido para processos de solda sem chumbo (Pb-free). Os parâmetros-chave deste perfil incluem:

• Zona de Pré-aquecimento:Rampa até 150-200°C.
• Tempo de Imersão/Pré-aquecimento:Máximo 120 segundos para permitir a estabilização da temperatura em toda a PCB.
• Temperatura de Pico:Máximo 260°C. O LED está classificado para suportar esta temperatura por um máximo de 10 segundos.
• Tempo Acima do Líquidus (TAL):O tempo em que a solda está fundida deve ser controlado para garantir a formação adequada da junta sem submeter o LED a um stress térmico excessivo.

O perfil baseia-se em normas JEDEC, garantindo compatibilidade com linhas de montagem padrão de tecnologia de montagem em superfície (SMT). É crucial caracterizar o perfil específico para um determinado projeto de PCB, considerando a espessura da placa, densidade de componentes e tipo de pasta de solda.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, deve-se ter extremo cuidado:

• A temperatura do ferro de soldar não deve exceder 300°C.
• O tempo de soldagem deve ser limitado a um máximo de 3 segundos por terminal.
• Isto deve ser realizado apenas uma vez para evitar danos térmicos na embalagem de plástico e nas ligações internas dos fios.

6.3 Limpeza

Apenas devem ser usados agentes de limpeza especificados. Solventes recomendados incluem álcool etílico ou álcool isopropílico (IPA). O LED deve ser imerso à temperatura ambiente normal por menos de um minuto. Produtos químicos agressivos ou não especificados podem danificar a lente de epóxi e o material da embalagem, levando a descoloração, fissuração ou delaminação.

6.4 Armazenamento e Manuseio

• Precauções contra ESD (Descarga Eletrostática):Os LEDs são sensíveis à eletricidade estática. Controlos adequados de ESD são obrigatórios, incluindo o uso de pulseiras aterradas, tapetes antiestáticos e recipientes condutores.
• Sensibilidade à Humidade:A embalagem tem um Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL). Para dispositivos removidos da sua embalagem original à prova de humidade (com dessecante), recomenda-se completar a soldagem por refluxo IR dentro de 672 horas (28 dias) sob condições de armazenamento não superiores a 30°C e 60% de humidade relativa. Se este prazo for excedido, é necessário um cozimento a aproximadamente 60°C durante pelo menos 20 horas antes da soldagem para remover a humidade absorvida e evitar o "efeito pipoca" (fissuração da embalagem) durante o refluxo.

7. Embalagem e Informações de Pedido

O produto é fornecido no formato fita-e-carretel compatível com equipamentos de montagem automática.

• Largura da Fita:8 mm.
• Diâmetro do Carretel:7 polegadas.
• Quantidade por Carretel:3000 peças.
• Quantidade Mínima de Pedido (MOQ):500 peças para quantidades remanescentes.
• Normas de Embalagem:Conforme com as especificações ANSI/EIA-481. Os bolsos da fita são selados com uma fita de cobertura superior. O número máximo permitido de bolsos vazios consecutivos (componentes em falta) é dois.

O número de peçaLTST-C230KFKT-5Aidentifica exclusivamente esta variante específica: montagem inversa, lente transparente, chip AlInGaP, cor laranja.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

Aplicações Típicas:Este LED é adequado para fins de indicação geral em eletrónicos de consumo, equipamentos de escritório, dispositivos de comunicação e eletrodomésticos. O seu design de montagem inversa é ideal para painéis frontais, interfaces de controlo e mostradores de estado onde se deseja um aspeto limpo e baseado em abertura.

Limitação de Corrente:Um resistor limitador de corrente externo é quase sempre necessário ao acionar um LED a partir de uma fonte de tensão. O valor do resistor (R) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo da ficha técnica (2.3V) para garantir acionamento de corrente suficiente em todas as condições. Por exemplo, para acionar o LED a 5mA a partir de uma fonte de 5V: R = (5V - 2.3V) / 0.005A = 540 Ohms. Um resistor padrão de 560 Ohm seria uma escolha segura.

Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, a operação contínua a correntes altas (ex., perto do máximo de 30mA) numa temperatura ambiente elevada pode aumentar a temperatura da junção. Isto reduz a saída de luz e pode afetar a confiabilidade a longo prazo. Garanta área de cobre de PCB adequada ou vias térmicas em torno das pastilhas de solda para ajudar a dissipar o calor, especialmente para projetos que usam múltiplos LEDs ou que acionam os LEDs de forma intensa.

Projeto Óptico:O ângulo de visão de 130 graus fornece dispersão ampla. Para aplicações que requerem um feixe mais focado, ópticas secundárias (como uma lente montada sobre a abertura do PCB) seriam necessárias. A lente transparente não difunde a luz internamente, pelo que o padrão de luz será definido pela geometria do chip e pela lente primária da embalagem.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A característica diferenciadora chave deste componente é a sua configuração demontagem inversa. Comparado com LEDs SMD emissores superiores padrão, este design permite que o próprio PCB atue como guia de luz e moldura, oferecendo uma estética única e potencialmente economizando espaço vertical atrás do painel.

O uso da tecnologia semicondutoraAlInGaPé outra vantagem significativa para cores laranja/vermelho. Os LEDs AlInGaP geralmente oferecem maior eficácia luminosa e melhor estabilidade térmica em comparação com tecnologias mais antigas como o Fosfeto de Arsénio e Gálio (GaAsP). Isto resulta numa saída de cor mais brilhante e consistente ao longo da vida útil do dispositivo e da sua faixa de temperatura de operação.

A sua compatibilidade comrefluxo IRpadrão ecolocação automáticatorna-o tão fácil de montar como qualquer outro componente SMD, minimizando a complexidade de produção apesar do seu estilo de montagem especializado.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: O que significa "montagem inversa"?

R: Um LED de montagem inversa é projetado para ser instalado no lado do PCB oposto ao lado de visualização. A luz emite através de um orifício no PCB, permitindo que o corpo do LED fique escondido atrás do painel para uma aparência contínua.

P: Posso acionar este LED sem um resistor limitador de corrente?

R: Não. Ligar um LED diretamente a uma fonte de tensão que exceda a sua tensão direta fará com que uma corrente excessiva flua, destruindo rapidamente o dispositivo. Use sempre um resistor em série ou um acionador de corrente constante.

P: A intensidade luminosa tem uma ampla faixa (11.2 a 71.0 mcd). Como sei o que vou receber?

R: A intensidade específica é determinada pelo código de bin (L, M, N, P). Deve especificar o bin necessário ao fazer o pedido. Se um bin específico não for pedido, pode receber unidades de qualquer bin dentro da gama do produto.

P: Este LED é adequado para uso exterior?

R: A faixa de temperatura de operação é de -30°C a +85°C, o que cobre muitos ambientes. No entanto, a ficha técnica não especifica uma classificação de Proteção contra Ingressos (IP) contra poeira e água. Para uso exterior, seria necessário selamento adicional (revestimento conformado, juntas) para proteger o LED e as suas juntas de solda da humidade e contaminantes.

P: Como identifico o ânodo e o cátodo?

R: Consulte o diagrama de marcação da embalagem na ficha técnica. Tipicamente, o cátodo está marcado. Em caso de dúvida, use um multímetro no modo de teste de diodo; o LED acenderá fracamente quando polarizado diretamente (terminal positivo no ânodo, negativo no cátodo).

11. Exemplo Prático de Projeto

Cenário:Projetar um indicador de estado para um router de rede. O indicador deve ser um pequeno ponto laranja no painel frontal, nivelado com a superfície.

1. Layout do PCB:No lado dos componentes (inferior) do PCB, projete a pegada usando as dimensões sugeridas das pastilhas de solda da ficha técnica. No lado superior (voltado para o utilizador), crie uma pequena abertura (orifício) na máscara de solda e quaisquer sobreposições, alinhada com a posição da lente do LED. O diâmetro do orifício deve ser ligeiramente maior do que a lente para evitar bloquear a luz.
2. Projeto do Circuito:O microcontrolador do router opera a 3.3V. Para acionar o LED a um valor conservador de 5mA, calcule o resistor em série: R = (3.3V - 2.3V) / 0.005A = 200 Ohms. Use um resistor padrão de 200 Ohm ou 220 Ohm colocado em série na mesma camada do PCB que o LED.
3. Montagem:O PCB é montado usando um processo padrão de refluxo sem chumbo. O LED é colocado automaticamente da fita-e-carretel nas pastilhas do lado inferior. Durante o refluxo, é soldado no lugar.
4. Montagem Final:O PCB é instalado no chassis do router. O painel frontal tem uma pequena janela alinhada com a abertura do PCB. Quando ligado, a luz laranja brilha através da abertura e da janela do painel frontal, criando um indicador limpo e moderno.

12. Princípio Tecnológico

Os Diodos Emissores de Luz são dispositivos semicondutores que emitem luz através de um processo chamado eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, eletrões da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa. Quando estes portadores de carga se recombinam, a energia é libertada na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor usado na região ativa.

Este LED em particular usa um semicondutor composto deFosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP). Ao controlar precisamente as proporções de alumínio, índio, gálio e fósforo durante o crescimento do cristal, os engenheiros podem ajustar a banda proibida para produzir luz no espectro amarelo, laranja e vermelho com alta eficiência. O sistema de material AlInGaP é conhecido pela sua alta eficiência quântica interna e bom desempenho a temperaturas elevadas em comparação com materiais alternativos para estas cores.

13. Tendências da Indústria

A indústria de LED continua a evoluir para maior eficiência, fatores de forma menores e maior integração. Para LEDs indicadores como este, as tendências incluem:

• Miniaturização:Desenvolvimento de tamanhos de embalagem ainda menores (ex., 0402, 0201 métrico) para economizar espaço no PCB em dispositivos cada vez mais compactos.
• Maior Brilho a Correntes Mais Baixas:Melhorias no design e materiais do chip permitem brilho suficiente a correntes de acionamento muito baixas (ex., 1-2 mA), reduzindo o consumo total de energia do sistema, o que é crucial para dispositivos IoT alimentados por bateria.
• Consistência de Cor Melhorada:Especificações de binagem mais apertadas e controlos avançados de fabrico levam a menos variação na cor e brilho dentro de um lote de produção, importante para aplicações que usam múltiplos LEDs (ex., barras de luz, matrizes).
• Confiabilidade Aprimorada:Melhorias contínuas nos materiais da embalagem (epóxi, silicone) para suportar melhor temperaturas de refluxo mais altas, condições ambientais mais severas e fornecer vidas operacionais mais longas.
• Soluções Integradas:Crescimento de LEDs com resistores integrados ou circuitos integrados acionadores, simplificando o projeto do circuito ao reduzir a contagem de componentes externos.

A configuração de montagem inversa em si é parte de uma tendência mais ampla em direção a soluções de iluminação mais esteticamente integradas e mecanicamente robustas em eletrónicos de consumo e industriais.