Folha de Dados do LED SMD Laranja LTST-S110KFKT - Visão Lateral - Chip AlInGaP - 20mA - 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 alta luminosidade e visão lateral. A aplicação principal deste componente é a retroiluminação de LCDs, onde o seu perfil de emissão lateral é especificamente vantajoso. O LED utiliza um chip semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP), conhecido por produzir luz laranja eficiente e brilhante. O dispositivo é embalado em fita de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, tornando-o totalmente compatível com os sistemas automatizados de montagem pick-and-place utilizados na fabricação de eletrônicos em grande volume.

O produto foi projetado para estar em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), classificando-o como um "Produto Verde". Foi desenvolvido para ser compatível com os processos padrão de soldagem por refluxo por infravermelho (IR) e por fase de vapor, comuns na montagem de placas de circuito impresso (PCB). As suas características elétricas também são compatíveis com os níveis lógicos de circuitos integrados (CI), simplificando o projeto do circuito de acionamento.

2. Valores Máximos Absolutos

A tabela a seguir lista os limites de estresse que não devem ser excedidos em nenhuma condição de operação. Exceder estes valores pode causar danos permanentes ao dispositivo. Todas as classificações 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 com segurança na forma de calor.
• Corrente Direta de Pico (IFP):80 mA. Esta é a corrente direta instantânea máxima permitida, tipicamente especificada em condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms) para evitar superaquecimento.
• Corrente Direta Contínua (IF):30 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima que pode ser aplicada ao LED.
• Fator de Derating:A corrente direta contínua deve ser reduzida linearmente em 0,4 mA para cada grau Celsius que a temperatura ambiente subir acima de 50°C.
• Tensão Reversa (VR):5 V. A aplicação de uma tensão reversa superior a esta pode causar a ruptura da junção semicondutora do LED.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-55°C a +85°C. O dispositivo pode ser armazenado e operado dentro desta faixa completa de temperatura.
• Tolerância à Temperatura de Soldagem:O LED pode suportar soldagem por onda ou infravermelho a 260°C por até 5 segundos, ou soldagem por fase de vapor a 215°C por até 3 minutos.

3. Características Eletro-Ópticas

Os parâmetros a seguir definem o desempenho do LED em condições típicas de operação a Ta=25°C. "Tip." denota valores típicos, enquanto "Mín." e "Máx." definem os limites garantidos para parâmetros específicos.

• Intensidade Luminosa (Iv):45,0 mcd (Mín.), 90,0 mcd (Tip.) a uma corrente direta (IF) de 20mA. A intensidade é medida usando um sensor filtrado para corresponder à resposta fotópica do olho humano (curva CIE).
• Ângulo de Visão (2θ1/2):130 graus (Tip.). 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 (λP):611 nm (Tip.). Este é o comprimento de onda no qual a potência óptica de saída é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):605 nm (Tip.). Derivado das coordenadas de cor no diagrama de cromaticidade CIE, este comprimento de onda único representa melhor a cor percebida da luz.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):17 nm (Tip.). Esta é a largura total à meia altura (FWHM) do espectro de emissão, indicando a pureza da cor.
• Tensão Direta (VF):2,0 V (Mín.), 2,4 V (Tip.) a IF=20mA. Esta é a queda de tensão através do LED quando está conduzindo corrente.
• Corrente Reversa (IR):10 μA (Máx.) a VR=5V. Esta é a pequena corrente de fuga que flui quando o LED está polarizado reversamente.
• Capacitância (C):40 pF (Tip.) medida a 0V de polarização e frequência de 1MHz. Esta é a capacitância de junção do LED.

4. Sistema de Binagem

Para garantir consistência nas aplicações, os LEDs são classificados em bins com base na sua intensidade luminosa medida. O código do bin faz parte da identificação do produto. A seguinte estrutura de binagem aplica-se ao LTST-S110KFKT a IF=20mA:

• Código de Bin P:Faixa de Intensidade Luminosa de 45,0 mcd a 71,0 mcd.
• Código de Bin Q:Faixa de Intensidade Luminosa de 71,0 mcd a 112,0 mcd.
• Código de Bin R:Faixa de Intensidade Luminosa de 112,0 mcd a 180,0 mcd.
• Código de Bin S:Faixa de Intensidade Luminosa de 180,0 mcd a 280,0 mcd.

Uma tolerância de +/-15% é aplicada aos valores de intensidade dentro de cada bin. Esta binagem permite que os projetistas selecionem LEDs com o nível de brilho necessário para a sua aplicação específica, garantindo uniformidade visual quando vários LEDs são usados em conjunto.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

5.1 Perfis de Soldagem por Refluxo

O LED foi projetado para suportar os processos padrão de refluxo para SMD. São fornecidos dois perfis de refluxo por infravermelho (IR) sugeridos: um para processos de solda padrão de estanho-chumbo (SnPb) e outro para processos de solda sem chumbo (Pb-free), tipicamente usando ligas SAC (Sn-Ag-Cu). O perfil sem chumbo requer uma temperatura de pico mais alta, tipicamente até 260°C, mas com taxas de aquecimento e resfriamento cuidadosamente controladas para evitar choque térmico no componente e na PCB.

5.2 Limpeza

Se a limpeza após a soldagem for necessária, apenas os solventes especificados devem ser usados. Produtos químicos não especificados podem danificar a lente de plástico ou o encapsulamento. O método recomendado é imergir o LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. Limpeza agressiva ou ultrassónica não é recomendada, a menos que especificamente validada.

5.3 Armazenamento e Manuseio

Os LEDs devem ser armazenados num ambiente que não exceda 30°C e 70% de humidade relativa. Uma vez removidos da sua embalagem original de barreira à humidade, os componentes devem, idealmente, ser soldados dentro de uma semana. Para armazenamento mais longo fora da embalagem original, devem ser mantidos num recipiente selado com dessecante ou numa atmosfera de azoto. Se armazenados sem embalagem por mais de uma semana, é necessário um processo de "bake-out" a aproximadamente 60°C durante pelo menos 24 horas antes da montagem, para remover a humidade absorvida e evitar o "efeito pipoca" durante o refluxo.

6. Informações de Embalagem e Mecânicas

O LED está em conformidade com um contorno de embalagem SMD padrão da indústria. Desenhos dimensionados detalhados são fornecidos na folha de dados, incluindo o tamanho do corpo, as dimensões dos terminais e o padrão recomendado de pistas (pads) na PCB. O design de visão lateral significa que a emissão primária de luz é paralela ao plano da PCB, o que é crítico para aplicações de iluminação lateral como painéis LCD. O dispositivo é fornecido em fita transportadora relevada, com 8mm de largura, enrolada em bobinas de 7 polegadas. Cada bobina contém 3000 peças. A embalagem segue os padrões ANSI/EIA 481-1-A.

7. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Projeto do Circuito de Acionamento

Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Para garantir operação estável e brilho consistente, especialmente quando vários LEDs são usados em paralelo, éfortemente recomendadousar um resistor limitador de corrente em série com cada LED. O valor do resistor é calculado com base na tensão de alimentação (Vcc), na tensão direta do LED (VF) e na corrente direta desejada (IF): R = (Vcc - VF) / IF. Acionar vários LEDs em paralelo sem resistores individuais em série não é recomendado (Modelo de Circuito B na folha de dados), pois pequenas variações na característica de tensão direta (VF) entre LEDs individuais podem causar diferenças significativas na partilha de corrente e, consequentemente, brilho desigual.

7.2 Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

A junção semicondutora nos LEDs é sensível à descarga eletrostática. A ESD pode causar falha imediata ou dano latente que degrada o desempenho ao longo do tempo. Para prevenir danos por ESD:

• O pessoal deve usar pulseiras de aterramento ou luvas antiestáticas ao manusear LEDs.
• Todos os postos de trabalho, ferramentas e equipamentos devem estar devidamente aterrados.
• Usar ionizadores para neutralizar cargas estáticas que podem acumular-se na lente de plástico durante o manuseio.

7.3 Gerenciamento Térmico

Embora o LED em si não tenha um dissipador de calor integrado, um gerenciamento térmico eficaz ao nível da PCB é importante para a fiabilidade a longo prazo. O derating de 0,4 mA/°C acima de 50°C destaca a necessidade de gerir a temperatura ambiente em torno do LED. Em matrizes de retroiluminação de alta densidade, garantir fluxo de ar adequado ou alívio térmico no layout da PCB pode ajudar a manter o desempenho e a vida útil.

8. Análise das Curvas de Desempenho Típicas

A folha de dados inclui vários gráficos que descrevem a relação entre parâmetros-chave. Embora as curvas específicas não sejam reproduzidas em texto, elas mostram tipicamente:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta:Esta curva mostra como a saída de luz aumenta com a corrente, geralmente de forma sub-linear em correntes mais altas devido a efeitos de aquecimento.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Esta mostra a característica I-V do diodo, que é exponencial em baixas correntes e torna-se mais resistiva na corrente de operação.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva demonstra a diminuição da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta, uma consideração chave para aplicações que operam em ambientes quentes.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando o pico em ~611 nm e a largura de banda de ~17 nm, confirmando a emissão de cor laranja.

Estas curvas são essenciais para que os projetistas possam prever o desempenho em condições não padrão (diferentes correntes ou temperaturas) e otimizar os seus circuitos de acionamento para eficiência e estabilidade.

9. Comparação e Contexto Tecnológico

O uso de um chip de AlInGaP é significativo. Comparado com tecnologias mais antigas como o Fosfeto de Arsénio de Gálio (GaAsP), os LEDs de AlInGaP oferecem eficiência e brilho substancialmente superiores para comprimentos de onda vermelhos, laranja e amarelos. A embalagem de visão lateral diferencia este produto dos LEDs de emissão superior. Esta orientação mecânica não é apenas uma escolha de embalagem, mas uma funcional, permitindo designs de exibição finos com iluminação lateral, onde a luz é acoplada a uma placa guia de luz. A combinação de um material de chip de alto desempenho com esta geometria de embalagem específica torna-o um componente especializado otimizado para uma área de aplicação dominante: retroiluminação de painéis LCD, particularmente em eletrônicos de consumo como smartphones, tablets e monitores onde o espaço é limitado.