Ficha Técnica do LED SMD de Montagem Reversa LTST-C21KGKT - Verde AlInGaP - 20mA - 2.4V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para um diodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD) de alto brilho e montagem reversa. O dispositivo utiliza um chip semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) para produzir luz verde. Foi projetado para processos de montagem automatizados e está em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), sendo um componente ecológico adequado para a fabricação eletrônica moderna.

A aplicação principal deste LED é em retroiluminação, indicadores de estado e iluminação de painéis onde o espaço na face superior da placa de circuito impresso (PCB) é limitado. O seu design de montagem reversa permite que seja soldado no lado oposto da placa de onde a luz é emitida, possibilitando designs de produto inovadores e que economizam espaço.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

O dispositivo não deve ser operado além destes limites para evitar danos permanentes. As especificações principais incluem uma corrente direta contínua máxima (I_F) de 30 mA a uma temperatura ambiente (T_a) de 25°C. A dissipação de potência é especificada em 75 mW. Para operação pulsada, uma corrente direta de pico de 80 mA é permitida sob um ciclo de trabalho de 1/10 com uma largura de pulso de 0,1 ms. A tensão reversa máxima (V_R) é de 5 V. A faixa de temperatura de operação e armazenamento é especificada de -55°C a +85°C.

As condições de soldagem são críticas: a soldagem por onda ou por refluxo infravermelho não deve exceder 260°C por mais de 5 segundos, enquanto a soldagem por fase de vapor não deve exceder 215°C por mais de 3 minutos. Um fator de derating linear de 0,4 mA/°C se aplica à corrente direta para temperaturas ambientes acima de 50°C.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Medidas a T_a=25°C e uma corrente direta (I_F) de 20 mA, os parâmetros de desempenho chave são definidos.

• Intensidade Luminosa (I_V):Varia de um mínimo de 28,0 mcd a um máximo de 180,0 mcd. O valor típico não é especificado na tabela resumo, indicando que depende do código de bin específico (ver Seção 3). A medição segue a curva de resposta fotópica do olho CIE.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):Definido como 70 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor medido no eixo central.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_P):Aproximadamente 574 nm. Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência está no seu máximo.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Varia de 567,5 nm a 576,5 nm em I_F=20mA. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor da luz, derivado do diagrama de cromaticidade CIE.
• Largura Espectral à Meia Altura (Δλ):Aproximadamente 15 nm. Isto indica a pureza espectral da luz verde.
• Tensão Direta (V_F):Varia de 1,80 V a 2,40 V em I_F=20mA.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 10 μA em V_R=5V.
• Capacitância (C):Tipicamente 40 pF medido a 0 V de polarização e frequência de 1 MHz.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins. Este produto utiliza dois critérios de binning independentes.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

As unidades são em milicandelas (mcd) em I_F=20mA. Os bins são:

• Código N:28,0 mcd (Mín) a 45,0 mcd (Máx)
• Código P:45,0 mcd a 71,0 mcd
• Código Q:71,0 mcd a 112,0 mcd
• Código R:112,0 mcd a 180,0 mcd

Uma tolerância de ±15% se aplica dentro de cada bin de intensidade.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

As unidades são em nanômetros (nm) em I_F=20mA. Os bins são:

• Código C:567,5 nm (Mín) a 570,5 nm (Máx)
• Código D:570,5 nm a 573,5 nm
• Código E:573,5 nm a 576,5 nm

Uma tolerância apertada de ±1 nm se aplica dentro de cada bin de comprimento de onda. O número de peça completo inclui estes códigos de bin para especificar o desempenho exato.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora gráficos específicos sejam referenciados mas não detalhados no texto fornecido, as curvas típicas para tais dispositivos incluiriam:

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Mostra a relação exponencial entre a tensão direta e a corrente. A curva terá uma tensão de joelho específica em torno de 1,8-2,4V.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Demonstra que a saída de luz aumenta com a corrente, mas não necessariamente de forma linear, especialmente em correntes mais altas devido aos efeitos de aquecimento.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra a diminuição da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta. Os LEDs AlInGaP normalmente têm um coeficiente de temperatura negativo para a saída de luz.
• Distribuição Espectral:Um gráfico mostrando a potência relativa emitida através dos comprimentos de onda, com pico em torno de 574 nm e uma largura de cerca de 15 nm à meia altura.
• Padrão do Ângulo de Visão:Um gráfico polar ilustrando a distribuição angular da intensidade luminosa, que é tipicamente Lambertiana ou em forma de emissor lateral para este estilo de pacote.

Estas curvas são essenciais para os projetistas preverem o desempenho em condições de operação não padrão.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O LED está em conformidade com um contorno padrão de pacote SMD da EIA. Todas as dimensões críticas (comprimento do corpo, largura, altura, espaçamento dos terminais, etc.) são fornecidas em desenhos baseados em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,10 mm, salvo indicação em contrário. A lente é especificada como "Transparente".

5.2 Identificação de Polaridade e Layout dos Terminais

O componente possui terminais de ânodo e cátodo. A ficha técnica inclui um diagrama recomendado da impressão dos terminais de solda para o layout da PCB. Aderir a estas dimensões é crucial para obter uma junta de solda confiável, alinhamento adequado e dissipação de calor eficaz durante o processo de refluxo. O design dos terminais também ajuda a prevenir o efeito "tombstoning" (o componente ficar em pé numa extremidade) durante a soldagem.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfis de Soldagem por Refluxo

São fornecidos dois perfis de refluxo infravermelho (IR) sugeridos: um para o processo de solda padrão com estanho-chumbo (SnPb) e outro para o processo de solda sem chumbo (Pb-free), tipicamente usando ligas SAC (Sn-Ag-Cu). O perfil sem chumbo requer uma temperatura de pico mais alta (até 260°C), mas deve controlar cuidadosamente o tempo acima do líquido para evitar danos ao pacote de epóxi do LED. As fases de pré-aquecimento são críticas para minimizar o choque térmico.

6.2 Armazenamento e Manuseio

Os LEDs são dispositivos sensíveis à umidade. Para armazenamento prolongado fora da embalagem original à prova de umidade, devem ser mantidos em um ambiente não superior a 30°C e 70% de umidade relativa. Se armazenados desembalados por mais de uma semana, recomenda-se uma secagem a aproximadamente 60°C por pelo menos 24 horas antes da soldagem para remover a umidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" durante o refluxo.

6.3 Limpeza

Se a limpeza após a soldagem for necessária, apenas solventes 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 ou agressivos podem danificar a lente plástica e o material do pacote.

6.4 Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

O LED é suscetível a danos por descarga eletrostática. Controles ESD adequados devem estar em vigor durante o manuseio e montagem:

• Use pulseiras aterradas e tapetes antiestáticos.
• Certifique-se de que todo o equipamento e estações de trabalho estejam devidamente aterrados.
• Considere usar um ionizador para neutralizar cargas estáticas que possam se acumular na lente plástica.

7. Embalagem e Informações de Pedido

Os LEDs são fornecidos em embalagens padrão da indústria para facilitar a montagem automatizada.

• Fita e Carretel:Os componentes são colocados em fita transportadora embutida de 8mm de largura.
• Tamanho do Carretel:Montados em carretéis de diâmetro de 7 polegadas (178 mm).
• Quantidade:O carretel padrão contém 3000 peças. Uma quantidade mínima de pedido de 500 peças está disponível para estoque remanescente.
• Padrões de Embalagem:Em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481-1-A. A fita tem uma vedação de cobertura, e um máximo de dois compartimentos vazios consecutivos é permitido.

O número de peça completo (ex.: LTST-C21KGKT) codifica as características específicas, incluindo os códigos de bin para intensidade luminosa e comprimento de onda dominante.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Projeto do Circuito de Acionamento

Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Para operação estável e uniforme, especialmente ao acionar múltiplos LEDs em paralelo, um resistor limitador de corrente em série para cada LED éfortemente recomendado(Modelo de Circuito A). Acionar LEDs diretamente em paralelo sem resistores individuais (Modelo de Circuito B) não é recomendado devido às variações na tensão direta (V_F) de dispositivo para dispositivo. Estas variações podem causar diferenças significativas no compartilhamento de corrente, levando a brilho desigual e potencial sobrecarga do LED com a menor V_F.

O valor do resistor em série (R_s) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R_s= (V_fonte- V_F) / I_F, onde I_Fé a corrente de operação desejada (ex.: 20 mA) e V_Fé a tensão direta típica ou máxima da ficha técnica.

8.2 Gerenciamento Térmico

Embora a dissipação de potência seja relativamente baixa (75 mW máx.), um gerenciamento térmico eficaz ainda é importante para manter a confiabilidade a longo prazo e a saída de luz consistente. A saída de luz do LED diminui com o aumento da temperatura da junção. Garantir um bom caminho térmico dos terminais de solda do LED para os planos de cobre da PCB ajuda a dissipar o calor. Evite operar nos limites máximos absolutos de corrente e temperatura por períodos prolongados.

8.3 Âmbito e Limitações de Aplicação

Este componente é projetado para equipamentos eletrônicos de uso geral, como eletrônicos de consumo, dispositivos de automação de escritório e equipamentos de comunicação. Não é projetado ou qualificado especificamente para aplicações onde a falha possa levar a riscos diretos à segurança (ex.: controle de aviação, suporte à vida médico, sistemas de segurança de transporte). Para tais aplicações de alta confiabilidade, é necessária consulta ao fabricante para produtos especializados.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

As características diferenciadoras principais deste LED são a sua capacidade demontagem reversae o uso de um chip deAlInGaPpara emissão verde.

• Montagem Reversa vs. SMD de Visão Superior Padrão:Isto permite que o LED seja montado no lado inferior de uma PCB enquanto brilha através de um orifício ou de um guia de luz, liberando espaço valioso na face superior para outros componentes. Permite designs de produto mais finos.
• AlInGaP vs. GaP ou InGaN Tradicional:A tecnologia AlInGaP oferece maior eficiência e melhor estabilidade térmica para comprimentos de onda vermelho, laranja, âmbar e verde em comparação com tecnologias mais antigas. Normalmente fornece maior brilho e pontos de cor mais saturados.
• Lente Transparente:Fornece a cor verdadeira do chip sem difusão, resultando em um padrão de feixe mais focado e intenso em comparação com lentes difusas.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P1: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?

R1: O comprimento de onda de pico (λ_P) é o comprimento de onda físico onde o LED emite a maior potência óptica. O comprimento de onda dominante (λ_d) é um valor calculado baseado na percepção de cor humana (gráfico CIE) que melhor representa a cor percebida. Para um LED verde monocromático, eles geralmente estão próximos, mas λ_dé o parâmetro mais relevante para correspondência de cores.

P2: Posso acionar este LED a 30 mA continuamente?

R2: Embora a especificação máxima absoluta seja 30 mA CC, o desempenho ideal para longevidade e saída de luz estável é normalmente alcançado na ou abaixo da corrente de teste de 20 mA. Operar a 30 mA gerará mais calor, reduzirá a eficiência e pode encurtar a vida útil. Consulte sempre as diretrizes de derating para temperaturas elevadas.

P3: Como interpreto os códigos de bin no número da peça?

R3: O sufixo do número da peça contém códigos que especificam o bin de intensidade luminosa (ex.: R para a maior saída) e o bin de comprimento de onda dominante (ex.: D para verde médio). Selecionar os códigos de bin apropriados é crucial para aplicações que requerem brilho e cor consistentes em múltiplos LEDs.

P4: Este LED é adequado para soldagem por onda?

R4: Sim, a ficha técnica especifica uma condição de soldagem por onda de 260°C por no máximo 5 segundos. No entanto, a soldagem por refluxo é o método preferido e mais comum para componentes SMD como este.

11. Estudo de Caso de Projeto e Uso

Cenário: Projetando um indicador de estado para um dispositivo médico portátil.

O dispositivo requer um indicador verde brilhante e inequívoco de "ligado/pronto". O espaço no painel de controle superior é extremamente limitado. Um LED de montagem reversa é escolhido. Ele é colocado no lado inferior da PCB principal. Um pequeno orifício perfurado com precisão no painel superior permite que a luz brilhe através. Um guia de luz ou design de orifício simples pode ser usado. O circuito de acionamento usa uma fonte de 3,3V. Calculando o resistor em série: R_s= (3,3V - 2,2V_tip) / 0,020A = 55 Ohms. Um resistor de valor padrão de 56 Ohm é selecionado. Para garantir consistência de cor em todas as unidades, LEDs do mesmo bin de comprimento de onda (ex.: Código D) são especificados na lista de materiais.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

Este LED é baseado no material semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (Al_xIn_yGa_1-x-yP) cultivado em um substrato. Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam na região ativa do chip, liberando energia na forma de fótons (luz). A proporção específica de alumínio, índio e gálio na rede cristalina determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida. Para emissão verde, uma composição específica é usada para alcançar uma banda proibida correspondente à luz em torno de 570-580 nm. O sistema de material AlInGaP é conhecido por sua alta eficiência quântica interna na faixa espectral do vermelho ao verde.

13. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

A tendência em LEDs SMD para aplicações de indicação e retroiluminação continua em direção a maior eficiência, pacotes menores e maior confiabilidade. Há um forte impulso para melhorar o desempenho em processos de soldagem por refluxo sem chumbo e de alta temperatura. A demanda por controle de cor preciso e binning mais apertado está aumentando, especialmente em aplicações onde a correspondência de cores é crítica entre telas ou painéis. Além disso, a integração de LEDs com regulação de corrente embutida ou circuitos de controle (como LEDs acionados por CI) é uma tendência crescente para simplificar o projeto e melhorar a consistência de desempenho, embora este componente específico seja um LED discreto padrão.