LED SMD Laranja de Montagem Reversa 611nm - Pacote EIA - 30mA - 75mW - Ficha Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um Diodo Emissor de Luz (LED) de alto brilho para montagem em superfície (SMD) do tipo montagem reversa. O dispositivo utiliza um chip semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP), renomado por sua eficiência e desempenho no espectro de comprimento de onda laranja-avermelhado. O LED é acondicionado em um pacote padrão compatível com EIA, com uma lente transparente, projetado para aplicações que requerem iluminação laranja confiável e consistente. Suas principais vantagens de projeto incluem compatibilidade com sistemas automatizados de montagem pick-and-place e adequação para processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR) em alta temperatura, tornando-o ideal para a fabricação eletrônica moderna em volume.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Os limites operacionais do dispositivo são definidos a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder estas especificações pode causar danos permanentes.

• Dissipação de Potência (Pd):75 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o dispositivo pode dissipar com segurança na forma de calor.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):80 mA. Esta corrente é permitida apenas em condições pulsadas, especificamente com um ciclo de trabalho de 1/10 e largura de pulso de 0,1ms, permitindo flashes breves de alta intensidade.
• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA. Esta é a corrente máxima recomendada para operação contínua em CC, que define o ponto de operação padrão para medições de intensidade luminosa.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. A aplicação de uma tensão reversa além deste limite pode causar a ruptura da junção PN do LED.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-55°C a +85°C. O dispositivo é classificado para resiliência térmica de grau industrial.
• Temperatura de Pico para Soldagem por Refluxo IR:260°C por no máximo 10 segundos, em conformidade com os requisitos de montagem sem chumbo (Pb-free).

2.2 Características Eletro-Ópticas

Os principais parâmetros de desempenho são medidos a Ta=25°C com uma corrente direta (I_F) de 20 mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (I_V):Varia de um mínimo de 45,0 mcd a um valor típico de 90,0 mcd. A intensidade é medida usando um sensor filtrado para corresponder à curva de resposta fotópica (CIE) do olho humano.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus. Este amplo ângulo de visão, definido como o ângulo total onde a intensidade cai para metade do valor axial, indica um padrão de emissão Lambertiano ou quase Lambertiano, adequado para iluminação de área ou indicadores que requerem ampla visibilidade.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_P):611 nm. Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência atinge seu máximo.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):605 nm. Derivado das coordenadas de cromaticidade CIE, este comprimento de onda único representa melhor a cor percebida (laranja) do LED.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):17 nm. Esta largura de banda estreita é característica da tecnologia AlInGaP, proporcionando alta pureza de cor saturada.
• Tensão Direta (V_F):Tipicamente 2,4 V, com um máximo de 2,4 V em I_F=20mA. Os projetistas devem considerar esta queda de tensão ao calcular os resistores limitadores de corrente em série.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 10 μA em V_R=5V, indicando boa qualidade da junção.
• Capacitância (C):40 pF com polarização de 0V e 1 MHz. Este parâmetro é relevante para aplicações de comutação de alta frequência ou multiplexação.

3. Explicação do Sistema de Binagem

Para garantir a consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins com base na intensidade luminosa medida a 20mA.

• Código de Bin P:45,0 – 71,0 mcd
• Código de Bin Q:71,0 – 112,0 mcd
• Código de Bin R:112,0 – 180,0 mcd
• Código de Bin S:180,0 – 280,0 mcd

Uma tolerância de +/-15% é aplicada dentro de cada bin de intensidade. A ficha técnica não especifica bins separados para comprimento de onda ou tensão direta para este número de peça, sugerindo um controle rigoroso sobre esses parâmetros ou uma oferta de bin único.

4. Análise de Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas, mas não exibidas no texto fornecido, as relações típicas para tais LEDs podem ser inferidas e são críticas para o projeto:

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Exibe a característica exponencial padrão do diodo. A tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo, o que significa que V_Fdiminui ligeiramente à medida que a temperatura da junção aumenta.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:A intensidade é aproximadamente proporcional à corrente direta na faixa de operação normal, mas saturará em correntes muito altas devido ao "droop" térmico e de eficiência.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Para LEDs de AlInGaP, a intensidade luminosa tipicamente diminui à medida que a temperatura ambiente (e da junção) aumenta. Esta derivação térmica deve ser considerada em ambientes de alta temperatura.
• Distribuição Espectral:Uma curva estreita, semelhante a uma Gaussiana, centrada em torno de 611 nm (pico) com meia largura de 17 nm, confirmando sua saída monocromática laranja.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem e Polaridade

O LED está em conformidade com o contorno padrão de pacote EIA. Notas dimensionais importantes incluem:

• Todas as dimensões são fornecidas em milímetros, com uma tolerância geral de ±0,10 mm, salvo especificação em contrário.
• A designação "montagem reversa" tipicamente indica que o LED é montado com sua superfície emissora de luz primária voltada para a placa de circuito impresso (PCB), com a luz saindo através de uma abertura ou sendo refletida. O desenho mecânico exato esclareceria a orientação da lente em relação às ilhas de solda.
• A polaridade é indicada na embalagem do dispositivo (por exemplo, uma marca de cátodo, entalhe ou ponto) e deve ser alinhada corretamente com a pegada (footprint) na PCB.

5.2 Projeto Recomendado para as Ilhas de Solda

Um padrão sugerido para as ilhas de solda é fornecido para garantir soldagem adequada, estabilidade mecânica e alívio térmico durante o refluxo. Seguir esta pegada é crucial para evitar o "tombstoning" (o componente ficar em pé) ou a formação de juntas de solda deficientes.

6. Diretrizes de Montagem e Manuseio

6.1 Processo de Soldagem

O dispositivo é totalmente compatível com processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR) usando solda sem chumbo (Pb-free). Um perfil de refluxo sugerido é fornecido, aderindo aos padrões JEDEC.

• 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. O dispositivo não deve exceder esta temperatura.
• Tempo Acima do Líquidus:O perfil deve limitar o tempo que o dispositivo permanece acima do ponto de fusão da solda ao necessário para uma junta confiável, tipicamente cerca de 10 segundos no máximo na temperatura de pico.
• Ferro de Solda:Se a soldagem manual for necessária para reparo, recomenda-se uma temperatura máxima da ponta de 300°C com um tempo de contato de 3 segundos ou menos, e apenas uma vez.

6.2 Limpeza

Se a limpeza pós-soldagem for necessária, apenas solventes especificados devem ser usados. Os agentes recomendados são álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente, com um tempo de imersão inferior a um minuto. Produtos químicos não especificados podem danificar a lente de epóxi ou a embalagem.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

Os LEDs são sensíveis à umidade (MSL 2a).

• Saco Selado:Armazenar a ≤30°C e ≤90% UR. A vida útil na prateleira é de um ano quando o saco original à prova de umidade com dessecante não é aberto.
• Saco Aberto:Após a abertura, o ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C / 60% UR. Os componentes devem ser submetidos ao refluxo IR dentro de 672 horas (28 dias).
• Exposição Prolongada:Para armazenamento além de 672 horas fora do saco original, pré-aquecer (bake) a aproximadamente 60°C por pelo menos 20 horas antes da soldagem para remover a umidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" (rachadura da embalagem durante o refluxo).

6.4 Precauções contra Descarga Eletrostática (ESD)

Os LEDs são suscetíveis a danos por descarga eletrostática. As precauções de manuseio incluem o uso de pulseiras aterradas, luvas antiestáticas e garantir que todos os equipamentos e superfícies de trabalho estejam devidamente aterrados.

7. Embalagem e Pedido

• Fita e Carretel:Os dispositivos são fornecidos em fita transportadora relevada de 8mm de largura, enrolada em carretéis de 7 polegadas (178mm) de diâmetro.
• Quantidade por Carretel:3000 unidades.
• Quantidade Mínima de Pedido (MOQ):500 unidades para quantidades remanescentes.
• Padrões de Embalagem:Conforme com as especificações ANSI/EIA-481. A fita possui uma cobertura selada, e é permitido um máximo de dois bolsos vazios consecutivos.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED laranja é adequado para uma ampla gama de aplicações de indicação e iluminação, incluindo, mas não se limitando a:

• Indicadores de status em eletrônicos de consumo, painéis de controle industrial e equipamentos de rede.
• Iluminação de fundo para legendas em interruptores, teclados ou painéis de membrana.
• Iluminação interior automotiva (não crítica).
• Sinalização e iluminação decorativa onde a cor laranja é necessária.

Aviso Importante:O dispositivo é destinado a equipamentos eletrônicos padrão. Aplicações que requerem confiabilidade excepcional onde uma falha pode representar risco à vida ou à saúde (por exemplo, aviação, suporte à vida médico, sistemas de segurança de transporte) requerem consulta e qualificação prévias.

8.2 Projeto do Circuito de Acionamento

Um LED é um dispositivo acionado por corrente. Um resistor limitador de corrente em série é obrigatório quando acionado por uma fonte de tensão para definir a corrente de operação desejada e prevenir a fuga térmica (thermal runaway). O valor do resistor (R_s) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R_s= (V_fonte- V_F) / I_F. Para operação estável em diferentes temperaturas, drivers de corrente constante são recomendados, especialmente para projetos operando próximos das especificações máximas ou em ambientes térmicos variáveis.

8.3 Gerenciamento Térmico

Embora a embalagem seja pequena, gerenciar a dissipação máxima de potência de 75mW é importante para a longevidade e manutenção da saída de luz. Uma área adequada de cobre na PCB conectada às ilhas térmicas (se houver) ou às juntas de solda do LED ajuda a conduzir o calor para longe da junção. Operar em correntes inferiores aos 30mA máximos reduz significativamente a dissipação de potência e a temperatura da junção, estendendo a vida útil operacional.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

As principais vantagens desta plataforma específica de LED incluem:

• Capacidade de Montagem Reversa:Oferece flexibilidade de projeto para criar efeitos ópticos específicos ou alcançar uma instalação de baixo perfil onde a fonte de luz fica oculta.
• Tecnologia AlInGaP:Fornece maior eficiência e melhor estabilidade térmica para cores laranja/vermelho em comparação com tecnologias mais antigas como GaAsP.
• Amplo Ângulo de Visão (130°):Fornece iluminação ampla e uniforme, ideal para indicadores de painel.
• Compatibilidade Robusta de Montagem:Certificado para posicionamento automatizado e perfis padrão de refluxo IR sem chumbo, reduzindo a complexidade e o custo de fabricação.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P1: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico (611nm) e comprimento de onda dominante (605nm)?

R1: O comprimento de onda de pico é o pico físico do espectro de luz emitido. O comprimento de onda dominante é um valor calculado baseado na percepção de cor humana (gráfico CIE) que melhor corresponde ao matiz percebido. Para LEDs monocromáticos como este, eles são próximos, mas não idênticos.

P2: Posso acionar este LED a 30mA continuamente?

R2: Sim, 30mA é a classificação máxima de corrente direta contínua em CC. No entanto, para uma vida útil e confiabilidade ideais, recomenda-se frequentemente acionar em uma corrente mais baixa (por exemplo, 20mA), pois isso reduz a temperatura da junção e o estresse.

P3: Por que existe um sistema de binagem para intensidade luminosa?

R3: Variações de fabricação causam pequenas diferenças na saída de luz. A binagem classifica os LEDs em grupos com desempenho semelhante, permitindo que os projetistas selecionem um bin que atenda aos seus requisitos de brilho e garanta consistência entre várias unidades em um produto.

P4: Quão crítico é o tempo de vida útil de 672 horas após abrir o saco?

R4: É muito importante para uma soldagem confiável. Exceder este tempo de exposição sem um ciclo de pré-aquecimento (bake) pode levar à umidade absorvida vaporizando durante o refluxo, potencialmente causando delaminação interna ou rachaduras na embalagem do LED.

11. Estudo de Caso de Projeto e Uso

Cenário: Projetando um Painel de Indicadores de Status para um Roteador Industrial.

Um projetista precisa de vários LEDs laranja de "Atividade" em um painel frontal. Ele escolhe este LED por seu brilho, amplo ângulo de visão e compatibilidade com montagem automatizada. O projeto usa uma linha de alimentação de 3,3V. Visando uma corrente de operação padrão de 20mA, o resistor em série é calculado: R = (3,3V - 2,4V) / 0,020A = 45 Ohms. Um resistor padrão de 47 ohms é selecionado. O layout da PCB usa a pegada recomendada para as ilhas de solda e inclui uma pequena conexão de alívio térmico para um plano de terra para dissipação de calor. Os LEDs são especificados a partir do Código de Bin Q (71-112 mcd) para garantir brilho adequado e uniforme. As placas montadas passam por um forno de refluxo sem chumbo padrão usando o perfil compatível com JEDEC, resultando em juntas de solda confiáveis sem danos térmicos aos componentes.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

Este LED é baseado no material semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) cultivado em um substrato. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção PN, elétrons e lacunas se recombinam na região ativa, liberando energia na forma de fótons - um processo chamado eletroluminescência. 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 - neste caso, laranja (~605-611 nm). A lente de epóxi transparente encapsula o chip, fornecendo proteção mecânica, moldando o feixe de saída de luz (ângulo de visão de 130°) e aumentando a eficiência de extração de luz.

13. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

A tendência em LEDs indicadores SMD continua em direção a maior eficiência (mais saída de luz por unidade de entrada elétrica), melhor consistência de cor através de binagem mais rigorosa e confiabilidade aprimorada sob condições de soldagem e operação em temperaturas mais altas. Há também uma busca pela miniaturização mantendo ou aumentando o desempenho óptico. Além disso, a integração com eletrônica embarcada (como resistores limitadores de corrente ou circuitos integrados driver embutidos) em embalagens mais avançadas está se tornando mais comum para simplificar o projeto. O uso de AlInGaP para cores laranja/vermelho/âmbar permanece a tecnologia de alto desempenho dominante, embora pesquisas contínuas em novos materiais, como perovskitas, possam oferecer alternativas futuras.