Folha de Dados do LED SMD de Montagem Reversa LTST-C230TGKT - Verde 530nm - 3.2V - 76mW - 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 reversa. O componente utiliza um chip semicondutor de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) para produzir luz verde. Foi projetado para processos de montagem automatizados e é compatível com soldagem por refluxo infravermelho (IR), sendo adequado para fabricação eletrônica em grande volume. O LED é embalado em fita de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas, aderindo ao padrão de embalagem EIA (Electronic Industries Alliance) para manuseio e posicionamento consistentes.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Conformidade RoHS e Produto Ecológico:Fabricado sem o uso de substâncias perigosas como chumbo, mercúrio e cádmio, atendendo às regulamentações ambientais.
• Design de Montagem Reversa:O pacote é projetado para montagem onde a superfície emissora de luz fica voltada para a placa de circuito impresso (PCB), permitindo projetos ópticos específicos ou layouts que economizam espaço.
• Chip InGaN Ultra Brilhante:O sistema de material InGaN permite alta eficiência luminosa e uma cor verde bem definida.
• Compatibilidade com Automação:A embalagem em fita e bobina e o footprint padronizado garantem compatibilidade com equipamentos automáticos de pick-and-place de alta velocidade.
• Soldável por Refluxo:Suporta os perfis padrão de soldagem por refluxo infravermelho utilizados em linhas de montagem de tecnologia de montagem em superfície (SMT).

2. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

2.1 Especificações Máximas Absolutas

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

• Dissipação de Potência (Pd):76 mW
• Corrente Direta de Pico (I_F(peak)):100 mA (com ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms)
• Corrente Direta Contínua (I_F):20 mA
• Faixa de Temperatura de Operação (T_opr):-20°C a +80°C
• Faixa de Temperatura de Armazenamento (T_stg):-30°C a +100°C
• Condição de Soldagem Infravermelha:Temperatura de pico de 260°C por no máximo 10 segundos.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a uma temperatura ambiente (T_a) de 25°C sob condições de teste especificadas.

• Intensidade Luminosa (I_V):Varia de um mínimo de 71,0 mcd a um máximo de 450,0 mcd a uma corrente direta (I_F) de 20 mA. Medido usando um sensor filtrado para corresponder à resposta fotópica do olho humano (curva CIE).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade da luz cai para metade do seu valor de pico (no eixo).
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):530 nm. O comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é mais alta.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):525 nm (típico). Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor do LED, derivado do diagrama de cromaticidade CIE.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):35 nm (típico). Indica a pureza espectral; um valor menor significa uma fonte de luz mais monocromática.
• Tensão Direta (V_F):Tipicamente 3,20V, com uma faixa de 2,80V a 3,60V em I_F= 20 mA.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 10 μA quando uma tensão reversa (V_R) de 5V é aplicada.Importante:Este LED não foi projetado para operação sob polarização reversa; este parâmetro de teste é apenas para caracterização de fuga.

2.3 Precaução com Descarga Eletrostática (ESD)

O LED é sensível a descargas eletrostáticas e surtos de tensão. Medidas adequadas de controle de ESD são obrigatórias durante o manuseio, incluindo o uso de pulseiras aterradas, luvas antiestáticas e garantia de que todo o equipamento esteja devidamente aterrado para evitar falhas latentes ou catastróficas.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins de desempenho. Isso permite que os projetistas selecionem componentes que atendam a requisitos específicos da aplicação.

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

Tolerância em cada bin é de ±0,1V.

• D7:2,80 – 3,00V
• D8:3,00 – 3,20V
• D9:3,20 – 3,40V
• D10:3,40 – 3,60V

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

Tolerância em cada bin é de ±15%.

• Q:71,0 – 112,0 mcd
• R:112,0 – 180,0 mcd
• S:180,0 – 280,0 mcd
• T:280,0 – 450,0 mcd

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

Tolerância para cada bin é de ±1nm.

• AP:520,0 – 525,0 nm
• AQ:525,0 – 530,0 nm
• AR:530,0 – 535,0 nm

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados referencia curvas de desempenho típicas (ex.: intensidade luminosa relativa vs. corrente direta, tensão direta vs. temperatura, distribuição espectral). Essas curvas são essenciais para entender o comportamento do dispositivo em condições não padrão.

• Curvas I-V/L-I:Mostram a relação entre corrente direta (I_F), tensão direta (V_F) e saída de luz (Intensidade Luminosa). A saída de luz é geralmente proporcional à corrente, mas a eficiência pode cair em correntes muito altas devido ao aquecimento.
• Dependência da Temperatura:A tensão direta tipicamente diminui com o aumento da temperatura da junção, enquanto a intensidade luminosa também diminui. Os projetistas devem considerar o gerenciamento térmico para manter o brilho consistente.
• Distribuição Espectral:Um gráfico mostrando a potência de saída de luz através dos comprimentos de onda, centrado no comprimento de onda de pico de 530 nm com uma largura a meia altura típica de 35 nm.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O LED vem em um pacote SMD padrão. Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância geral de ±0,10 mm, salvo indicação em contrário. O desenho inclui medidas-chave como comprimento total, largura, altura e o tamanho/posição das ilhas do cátodo/ânodo.

5.2 Layout Sugerido para as Ilhas de Solda

É fornecido um padrão de ilhas (footprint) recomendado para PCB para garantir a formação confiável da junta de solda durante o refluxo. Seguir este padrão ajuda a prevenir tombstoning (o componente ficar em pé) e garante o alinhamento adequado.

5.3 Identificação da Polaridade

O componente possui uma marcação ou característica física (ex.: um entalhe, um canto chanfrado ou um ponto) para identificar o cátodo. A polaridade correta deve ser observada durante o layout da PCB e a montagem.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

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

• Pré-aquecimento:150–200°C por no máximo 120 segundos para aquecer gradualmente a placa e ativar o fluxo.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus:O componente deve ser exposto à temperatura de pico por no máximo 10 segundos. O refluxo não deve ser realizado mais de duas vezes.

O perfil é baseado nos padrões JEDEC para garantir montagem confiável sem danificar o pacote do LED.

6.2 Soldagem Manual (Se Necessário)

Se a soldagem manual for necessária, use um ferro com controle de temperatura:

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

6.3 Limpeza

Se a limpeza pós-solda for necessária, use apenas solventes especificados para evitar danificar a lente de plástico e o pacote. Os agentes recomendados são álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente normal. O tempo de imersão deve ser inferior a um minuto. Não use limpeza ultrassônica a menos que explicitamente verificado como seguro para este componente.

7. Embalagem e Informações para Pedido

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

• Largura da Fita Suporte:8 mm.
• Diâmetro da Bobina:7 polegadas.
• Quantidade por Bobina:3000 peças.
• Quantidade Mínima de Pedido (MOQ):500 peças para quantidades remanescentes.
• Vedação dos Bolsos:Bolsos vazios são selados com fita de cobertura.
• Componentes Faltantes:É permitido um máximo de dois LEDs faltantes consecutivos de acordo com a especificação (ANSI/EIA 481).

8. Armazenamento e Manuseio

• Pacote Selado:Armazenar a ≤30°C e ≤90% de Umidade Relativa (UR). A vida útil é de um ano quando armazenado na bolsa de barreira de umidade original com dessecante.
• Pacote Aberto:Para componentes removidos da bolsa selada, o ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C e 60% de UR. Recomenda-se completar a soldagem por refluxo IR dentro de 672 horas (28 dias, MSL 2a) após a exposição. Para armazenamento mais longo fora da bolsa original, use um recipiente selado com dessecante ou um dessecador de nitrogênio. Componentes expostos por mais de 672 horas devem ser pré-aquecidos (baked) a aproximadamente 60°C por pelo menos 20 horas antes da montagem para remover a umidade absorvida e prevenir o "popcorning" durante o refluxo.

9. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

9.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED verde de alto brilho é adequado para uma ampla gama de aplicações que requerem indicação de status, retroiluminação ou iluminação decorativa, incluindo:

• Eletrônicos de consumo (ex.: indicadores em eletrodomésticos, equipamentos de áudio).
• Painéis de controle industrial e interfaces homem-máquina (IHMs).
• Iluminação interior automotiva (aplicações não críticas, sujeitas a qualificação adicional).
• Sinalização e fitas de luz decorativas.

Nota Crítica:Este produto é destinado a equipamentos eletrônicos comuns. Para aplicações onde a falha pode colocar em risco a vida ou a saúde (aviação, dispositivos médicos, sistemas de segurança), a consulta ao fabricante sobre adequação e requisitos adicionais de confiabilidade é essencial antes da incorporação ao projeto.

9.2 Projeto do Circuito

• Limitação de Corrente:Um LED é um dispositivo controlado por corrente. Sempre use um resistor limitador de corrente em série ou um circuito driver de corrente constante para evitar exceder a corrente direta contínua máxima (20 mA). O valor do resistor pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F.
• Seleção de Tensão:Leve em conta o bin de tensão direta (D7-D10) em seu projeto para garantir a regulação de corrente adequada em todas as unidades, especialmente ao conectar múltiplos LEDs em série.
• Proteção contra Tensão Reversa:Como o dispositivo não foi projetado para operação reversa, garanta que os projetos de circuito evitem a aplicação de qualquer polarização reversa no LED. Em circuitos onde a tensão reversa é possível (ex.: acoplamento AC ou cargas indutivas), considere adicionar um diodo de proteção em paralelo (polarizado reversamente em relação ao LED).

9.3 Gerenciamento Térmico

Embora a dissipação de potência seja relativamente baixa (76 mW), um gerenciamento térmico eficaz na PCB é crucial para manter a confiabilidade de longo prazo e a saída de luz consistente. Garanta uma área de cobre adequada ao redor das ilhas de solda para atuar como dissipador de calor, especialmente ao operar em altas temperaturas ambientes ou próximo da corrente máxima.

10. Comparação e Diferenciação Técnica

Este LED de montagem reversa oferece vantagens específicas:

• vs. LEDs de Emissão Superior Padrão:O design de montagem reversa permite soluções ópticas inovadoras onde a luz é direcionada através da PCB ou refletida por ela, possibilitando projetos de produtos mais finos ou guias de luz específicos.
• vs. Pacotes Não Amigáveis à Automação:A embalagem em fita e bobina e a construção robusta SMD proporcionam benefícios significativos de custo e confiabilidade na montagem automatizada de alto volume em comparação com LEDs de orifício passante ou componentes embalados soltos.
• vs. LEDs com Ângulo de Visão Mais Amplo:O ângulo de visão de 130 graus oferece um bom equilíbrio entre visibilidade ampla e intensidade frontal. Para aplicações que requerem um feixe muito estreito, uma versão com lente ou um pacote diferente seria mais adequado.

11. Perguntas Frequentes (FAQs)

11.1 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 específico no qual o LED emite a maior potência óptica. É uma medição física do espectro.
Comprimento de Onda Dominante (λ_d):O comprimento de onda único que o olho humano percebe como a cor da luz. É calculado a partir das coordenadas de cor CIE. Para um LED verde monocromático, esses valores geralmente são próximos, como é o caso aqui (530 nm vs. 525 nm).

11.2 Posso alimentar este LED diretamente com uma fonte de 5V?

No.Conectar uma fonte de 5V diretamente ao LED tentaria forçar uma corrente muito alta através dele, quase certamente excedendo a especificação máxima absoluta e causando falha imediata. Você deve sempre usar um mecanismo limitador de corrente, como um resistor. Por exemplo, com uma fonte de 5V e uma V_Ftípica de 3,2V a 20 mA, seria necessário um resistor em série de (5V - 3,2V) / 0,02A = 90 Ohms (um resistor padrão de 91 Ohm).

11.3 Por que as condições de armazenamento após abrir o saco são tão rigorosas?

Os pacotes SMD podem absorver umidade da atmosfera. Durante o processo de soldagem por refluxo em alta temperatura, essa umidade retida pode vaporizar rapidamente, criando pressão interna que pode delaminar o pacote ou rachar o chip (um fenômeno conhecido como "popcorning" ou "estresse induzido por umidade"). As condições de armazenamento especificadas e os requisitos de pré-aquecimento são projetados para mitigar esse risco.

12. Exemplo de Estudo de Caso de Projeto

Cenário:Projetar um indicador de status para um dispositivo médico portátil que requer um sinal verde claro e brilhante. A PCB é densamente povoada, e o indicador precisa ser montado no lado inferior, com a luz conduzida através de um pequeno orifício no invólucro.
Solução:O LED de montagem reversa é uma escolha ideal. Ele pode ser colocado na parte inferior da PCB com sua superfície emissora voltada para a placa. Uma pequena via ou abertura na camada de cobre da PCB diretamente sob o LED permite que a luz passe para o guia de luz do invólucro. O ângulo de visão de 130 graus garante um bom acoplamento no guia de luz. O projetista seleciona os binsAQ(525-530 nm) para cor verde consistente eSouTpara alto brilho. Um driver de corrente constante ajustado para 15-18 mA é usado para garantir vida longa e saída estável, considerando a variação do bin de tensão direta. Procedimentos rigorosos de controle de ESD e umidade são seguidos durante a montagem.

13. Introdução ao Princípio Tecnológico

Este LED é baseado na tecnologia semicondutora de InGaN. Em um LED, a corrente elétrica flui através de uma junção p-n formada por diferentes materiais semicondutores (InGaN para a região ativa). Quando os elétrons se recombinam com as lacunas nesta região ativa, a energia é liberada na forma de fótons (luz). A composição específica do Índio, Gálio e Nitreto determina a banda proibida do material, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida. Um maior teor de índio geralmente desloca a emissão para comprimentos de onda mais longos (ex.: verde, amarelo, vermelho), embora os LEDs verdes de InGaN representem uma conquista técnica significativa devido aos desafios do material. O chip é encapsulado em um pacote de plástico que inclui uma lente para moldar a saída de luz e proteger o chip semicondutor.

14. Tendências da Indústria

O mercado para LEDs SMD continua a evoluir com várias tendências-chave:

• Maior Eficiência (lm/W):Pesquisas contínuas em materiais e embalagem visam extrair mais luz (lúmens) da mesma potência elétrica de entrada (watts), reduzindo o consumo de energia e a carga térmica.
• Miniaturização:Os pacotes estão ficando menores (ex.: tamanhos métricos 0201, 01005) para permitir projetos de placas de maior densidade e novas aplicações em dispositivos ultracompactos.
• Melhor Consistência de Cor e Binning:Avanços no crescimento epitaxial e no controle de fabricação levam a distribuições de desempenho mais estreitas, reduzindo a necessidade de binning extensivo e simplificando as cadeias de suprimentos para aplicações críticas de cor.
• Integração:Há uma tendência para integrar múltiplos chips de LED (RGB, RGBW) em um único pacote ou combinar LEDs com drivers e ICs de controle para criar módulos de iluminação "inteligentes".
• Confiabilidade e Vida Útil:Foco em melhorar o desempenho em condições de alta temperatura e alta corrente para atender às demandas de aplicações automotivas, industriais e de iluminação externa.

O componente descrito nesta folha de dados representa uma solução madura, confiável e amplamente adotada dentro deste cenário em evolução.