Ficha Técnica do LED SMD de Visão Lateral LTST-S110TGKT - Dimensões do Pacote - Tensão Direta 3.2V - Intensidade Luminosa até 450mcd - Verde 530nm - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece especificações técnicas abrangentes para um LED de montagem em superfície (SMD) de visão lateral. O componente é projetado para aplicações que requerem um amplo ângulo de visão e alto brilho a partir de um pacote compacto de emissão lateral. Ele utiliza um chip semicondutor de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) para produzir luz verde, oferecendo um equilíbrio de eficiência e desempenho adequado para montagens eletrônicas modernas.

O LED é embalado em fita de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, tornando-o totalmente compatível com equipamentos automáticos de pick-and-place de alta velocidade usados na fabricação em volume. Seu projeto adere ao padrão de embalagem EIA (Electronic Industries Alliance), garantindo ampla compatibilidade dentro da indústria.

2. Análise Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

As especificações máximas absolutas definem os limites de estresse além dos quais danos permanentes ao dispositivo podem ocorrer. Esses valores são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C e não devem ser excedidos em nenhuma condição de operação.

• Dissipação de Potência (Pd):76 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o pacote do LED pode dissipar como calor sem exceder seus limites térmicos.
• Corrente Direta de Pico (IFP):100 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 do chip.
• Corrente Direta Contínua (IF):20 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima recomendada para operação confiável de longo prazo.
• Faixa de Temperatura de Operação:-20°C a +80°C. O dispositivo é garantido para funcionar dentro desta faixa de temperatura ambiente.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-30°C a +100°C. O dispositivo pode ser armazenado sem degradação dentro desses limites.
• Condição de Soldagem por Refluxo Infravermelho:Temperatura de pico de 260°C por no máximo 10 segundos. Isso define a tolerância do perfil térmico para processos de montagem com solda sem chumbo (Pb-free).

2.2 Características Elétricas e Ópticas

As características típicas de operação são medidas a Ta=25°C com uma corrente direta (IF) de 20 mA, salvo indicação em contrário. Esses parâmetros definem o desempenho esperado em uso normal.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 71.0 mcd a um máximo de 450.0 mcd. A intensidade é medida usando um sensor filtrado para corresponder à curva de resposta fotópica (olho humano) da CIE. O valor real para uma unidade específica depende do seu código de bin (ver Seção 3).
• Ângulo de Visão (2θ1/2):130 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor no eixo central (0°). Um amplo ângulo de visão de 130° torna este LED adequado para aplicações de retroiluminação e indicadores onde a luz precisa ser visível lateralmente.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λP):530 nm. Este é o comprimento de onda no qual a potência espectral de saída do LED está no seu máximo.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):525 nm. Este é derivado do diagrama de cromaticidade CIE e representa o comprimento de onda único que melhor descreve a cor percebida da luz emitida. É uma representação mais precisa da cor do que o comprimento de onda de pico.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):35 nm. Este parâmetro indica a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida, medida como a largura total à meia altura (FWHM) do espectro de emissão.
• Tensão Direta (VF):Tipicamente 3.20 V, com uma faixa de 2.80 V (Mín) a 3.60 V (Máx) em IF=20mA. Esta é a queda de tensão no LED durante a operação.
• Corrente Reversa (IR):10 μA (Máx) quando uma tensão reversa (VR) de 5V é aplicada. É crucial notar que este LED não foi projetado para operação em polarização reversa; esta condição de teste é apenas para caracterização da corrente de fuga.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins de desempenho com base em parâmetros-chave. Isso permite que os projetistas selecionem componentes que atendam a requisitos específicos de cor, brilho e tensão.

3.1 Binning da Tensão Direta

As unidades são categorizadas pela sua tensão direta (VF) a 20mA. A tolerância dentro de cada bin é de +/-0.1V.

• Bin D7:VF = 2.80V - 3.00V
• Bin D8:VF = 3.00V - 3.20V
• Bin D9:VF = 3.20V - 3.40V
• Bin D10:VF = 3.40V - 3.60V

3.2 Binning da Intensidade Luminosa

As unidades são classificadas pela sua intensidade luminosa (Iv) a 20mA. A tolerância dentro de cada bin é de +/-15%.

• Bin Q:Iv = 71.0 mcd - 112.0 mcd
• Bin R:Iv = 112.0 mcd - 180.0 mcd
• Bin S:Iv = 180.0 mcd - 280.0 mcd
• Bin T:Iv = 280.0 mcd - 450.0 mcd

3.3 Binning do Comprimento de Onda Dominante

As unidades são categorizadas pelo seu comprimento de onda dominante (λd) a 20mA. A tolerância dentro de cada bin é de +/-1nm, garantindo uma consistência de cor rigorosa.

• Bin AP:λd = 520.0 nm - 525.0 nm
• Bin AQ:λd = 525.0 nm - 530.0 nm
• Bin AR:λd = 530.0 nm - 535.0 nm

A seleção de bins específicos permite uma correspondência de cor precisa e uniformidade de brilho em aplicações com múltiplos LEDs, como displays ou matrizes de retroiluminação.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica (ex.: Figura 1 para distribuição espectral, Figura 5 para ângulo de visão), suas implicações típicas são analisadas aqui. Essas curvas são essenciais para entender o comportamento do dispositivo sob condições variáveis.

Corrente Direta vs. Intensidade Luminosa (Curva I-Iv):A intensidade luminosa de um LED é diretamente proporcional à corrente direta, tipicamente seguindo uma relação quase linear dentro da faixa de operação recomendada. Exceder a corrente contínua máxima não apenas aumentará o brilho de forma não linear, mas também gerará calor excessivo, potencialmente reduzindo a vida útil e deslocando o comprimento de onda dominante.

Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):A característica I-V de um LED é exponencial. Um pequeno aumento na tensão além da tensão direta típica (ex.: 3.2V) pode causar um grande e potencialmente danoso aumento na corrente se não for devidamente limitada por um circuito driver ou resistor em série.

Dependência da Temperatura:O desempenho do LED é sensível à temperatura. À medida que a temperatura da junção aumenta:

• A Intensidade Luminosa diminui.Temperaturas mais altas causam redução da eficiência quântica interna, levando a uma menor saída de luz para a mesma corrente de acionamento.
• A Tensão Direta diminui.A banda proibida do semicondutor estreita ligeiramente com a temperatura, reduzindo a tensão necessária para atingir uma determinada corrente.
• O Comprimento de Onda Dominante se desloca.Tipicamente, para LEDs verdes baseados em InGaN, o comprimento de onda pode se deslocar ligeiramente para comprimentos de onda mais longos (desvio para o vermelho) à medida que a temperatura sobe, afetando a percepção da cor.

Esses fatores ressaltam a importância de um gerenciamento térmico adequado no projeto da PCB.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Pacote

O LED apresenta um pacote SMD de visão lateral. Todas as dimensões críticas, incluindo comprimento, largura, altura do corpo e posições dos terminais, são fornecidas nos desenhos da ficha técnica com uma tolerância geral de ±0.10 mm (0.004"). Essa precisão garante posicionamento e soldagem confiáveis por máquinas automatizadas.

5.2 Layout das Ilhas de Solda e Polaridade

A ficha técnica inclui uma sugestão de footprint de ilha de solda para o layout da PCB. Seguir essas recomendações é crucial para obter uma junta de solda confiável e um alinhamento adequado. O componente possui uma marcação de polaridade (tipicamente um indicador de cátodo no corpo do pacote). A orientação correta deve ser observada durante a montagem, pois a aplicação de tensão reversa pode danificar instantaneamente o LED.

5.3 Especificações da Fita e da Bobina

O dispositivo é fornecido em fita transportadora embutida com uma fita protetora de cobertura, enrolada em bobinas de 7 polegadas (178 mm) de diâmetro. A quantidade padrão por bobina é de 3000 peças. As especificações principais da fita incluem passo dos compartimentos, largura da fita e dimensões da bobina, que são projetadas para serem compatíveis com os padrões ANSI/EIA-481-1-A para equipamentos de manuseio automático.

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 incluem:

• Zona de Pré-aquecimento:150°C a 200°C, com um tempo máximo de pré-aquecimento de 120 segundos para aquecer gradualmente a placa e os componentes, ativando o fluxo e minimizando o choque térmico.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C. O componente não deve ser exposto a temperaturas acima deste limite.
• Tempo Acima do Líquidus (TAL):O tempo durante o qual a solda está fundida é crítico para a formação da junta. O perfil sugere um máximo de 10 segundos na temperatura de pico, e o refluxo não deve ser realizado mais de duas vezes.

Este perfil é baseado em padrões JEDEC e serve como um alvo genérico; perfis finais devem ser validados para projetos de PCB específicos, pastas de solda e características do forno.

6.2 Soldagem Manual

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

• Temperatura do Ferro:Máximo 300°C.
• Tempo de Soldagem:Máximo 3 segundos por junta de solda.
• Frequência:Deve ser realizada apenas uma vez para evitar estresse térmico no pacote plástico e nas ligações internas do fio.

6.3 Limpeza

Se a limpeza pós-soldagem for necessária, apenas solventes especificados devem ser usados para evitar danificar a lente plástica e o pacote do LED. Os agentes de limpeza recomendados são à base de álcool, como álcool etílico ou álcool isopropílico (IPA). O LED deve ser imerso à temperatura ambiente normal por menos de um minuto. Limpadores químicos agressivos ou não especificados devem ser evitados.

6.4 Precauções contra Descarga Eletrostática (ESD)

Os LEDs são sensíveis à descarga eletrostática (ESD) e a surtos elétricos. Precauções de manuseio são obrigatórias:

• Use uma pulseira aterrada ou luvas antiestáticas ao manusear os dispositivos.
• Certifique-se de que todas as estações de trabalho, equipamentos e ferramentas estejam devidamente aterrados.
• Armazene e transporte os componentes em embalagens protetoras contra ESD.

7. Condições de Armazenamento e Manuseio

O armazenamento adequado é vital para manter a soldabilidade e a confiabilidade do dispositivo, especialmente para pacotes SMD sensíveis à umidade.

• Embalagem Selada:LEDs em sua bolsa de barreira de umidade original e não aberta (com dessecante) devem ser armazenados a ≤30°C e ≤90% de umidade relativa (UR). A vida útil recomendada nestas condições é de um ano.
• Embalagem Aberta:Uma vez que a bolsa de barreira de umidade é aberta, o ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C e 60% UR. É fortemente recomendado concluir o processo de soldagem por refluxo IR dentro de uma semana após a abertura.
• Armazenamento Prolongado (Aberto):Para armazenamento além de uma semana, os componentes devem ser colocados em um recipiente selado com dessecante novo ou em um dessecador purgado com nitrogênio.
• Secagem (Baking):Se os componentes foram expostos às condições ambientais por mais de uma semana, um processo de secagem (aproximadamente 60°C por pelo menos 20 horas) é recomendado antes da soldagem para remover a umidade absorvida e evitar o "efeito pipoca" (rachaduras no pacote) durante o refluxo.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

O perfil de emissão lateral e o amplo ângulo de visão tornam este LED ideal para várias aplicações:

• Indicadores de Status em Painéis Verticais:Perfeito para equipamentos onde a PCB é montada perpendicularmente à linha de visão do usuário, como em hardware de rede, mesas de som ou painéis de controle industrial.
• Retroiluminação por Borda:Pode ser usado para iluminar guias de luz em pequenos displays, teclados ou painéis decorativos lateralmente, criando um brilho uniforme.
• Eletrônicos de Consumo:Luzes indicadoras em smartphones, tablets, laptops, consoles de jogos e eletrodomésticos.
• Iluminação Interna Automotiva:Para luzes de status internas não críticas, desde que os requisitos de temperatura de operação e confiabilidade sejam atendidos.

8.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Sempre acione o LED com uma fonte de corrente constante ou um resistor limitador de corrente em série. O valor do resistor pode ser calculado usando a fórmula: R = (Vfonte - VF) / IF, onde VF é a tensão direta típica ou máxima da ficha técnica para garantir operação segura em todas as condições.
• Gerenciamento Térmico:Embora a dissipação de potência seja baixa (76 mW), garantir uma área de cobre adequada ao redor das ilhas de solda na PCB ajuda a dissipar o calor, mantendo o desempenho e a longevidade do LED, especialmente em altas temperaturas ambientes ou espaços fechados.
• Projeto Óptico:Considere o ângulo de visão de 130° ao projetar tubos de luz, lentes ou difusores para capturar e direcionar efetivamente a luz emitida.
• Proteção contra ESD:Em aplicações propensas a eventos de ESD, considere adicionar diodos de supressão de tensão transitória (TVS) ou outro circuito de proteção nas linhas do driver do LED.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado aos LEDs SMD padrão de emissão superior, esta variante de visão lateral oferece uma vantagem distinta em aplicações onde o espaço na placa é limitado na superfície superior ou onde a luz precisa ser direcionada horizontalmente. Seus principais diferenciais incluem:

• Direção de Emissão:A saída de luz primária é pela lateral do pacote, não pelo topo.
• Amplo Ângulo de Visão:O ângulo de visão de 130° é tipicamente mais amplo do que muitos LEDs de emissão superior, proporcionando um campo de visibilidade mais amplo.
• Compatibilidade:Mantém total compatibilidade com os processos padrão de montagem SMD (soldagem por refluxo, pick-and-place), ao contrário de alguns emissores laterais especializados que podem exigir montagem manual.
• Tecnologia InGaN:O uso de InGaN para luz verde oferece maior eficiência e melhor estabilidade de desempenho em comparação com tecnologias mais antigas como AlInGaP para certos comprimentos de onda verdes.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

10.1 Qual é a diferença entre Comprimento de Onda de Pico e Comprimento de Onda Dominante?

Comprimento de Onda de Pico (λP)é o comprimento de onda único onde o LED emite a maior potência óptica.Comprimento de Onda Dominante (λd)é calculado a partir das coordenadas de cor CIE e representa a cor percebida. Para LEDs monocromáticos como este verde, eles geralmente são próximos, mas λd é o parâmetro mais relevante para especificação de cor em aplicações centradas no ser humano.

10.2 Posso acionar este LED sem um resistor limitador de corrente?

No.A tensão direta de um LED tem um coeficiente de temperatura negativo e varia de unidade para unidade (como mostrado no binning). Conectá-lo diretamente a uma fonte de tensão, mesmo uma que corresponda à sua VF típica, resultará em um fluxo de corrente descontrolado, provavelmente excedendo a especificação máxima absoluta e destruindo o dispositivo instantaneamente. Um resistor em série ou um driver de corrente constante é obrigatório.

10.3 Por que existe um sistema de binning e qual bin devo escolher?

O sistema de binning leva em conta as variações naturais na fabricação de semicondutores. Ele permite que você selecione componentes que atendam às suas necessidades específicas:

• Escolha um bin específico deComprimento de Onda Dominante (AP, AQ, AR)para consistência de cor rigorosa entre múltiplos LEDs em um display.
• Escolha um bin mais alto deIntensidade Luminosa (S, T)se o brilho máximo for a prioridade.
• Escolha um bin específico deTensão Direta (D7-D10)se estiver projetando para margens de tensão de alimentação muito precisas.

Para a maioria das aplicações gerais, especificar uma faixa (ex.: Bin AQ para cor, Bin R ou S para intensidade) é suficiente e custo-efetivo.

10.4 Como interpretar a condição de soldagem "260°C por 10 segundos"?

Isso significa que durante o processo de soldagem por refluxo, a temperatura medida nos terminais ou no corpo do pacote do LED não deve exceder 260°C. Além disso, a duração durante a qual a temperatura está nesse pico ou próximo dele (tipicamente dentro de 5-10°C do pico) não deve exceder 10 segundos. Exceder esses limites pode danificar o pacote plástico, a fixação interna do chip ou as ligações dos fios.

11. Estudo de Caso Prático de Projeto

Cenário:Projetando um indicador de status para um dispositivo médico portátil. A PCB é montada verticalmente dentro de um gabinete fino. O indicador deve ser claramente visível de um amplo ângulo e exibir uma cor verde consistente.

Implementação:

1. Seleção do Componente:Este LED de visão lateral é escolhido. Para garantir consistência de cor, o projeto especifica o Bin AQ (Comprimento de Onda Dominante 525-530nm). Para brilho adequado, o Bin S (180-280 mcd) é selecionado.
2. Projeto do Circuito:O dispositivo é alimentado por um barramento de sistema de 5V. Um resistor em série é calculado usando a VF máxima da ficha técnica por segurança: R = (5V - 3.6V) / 0.020A = 70 Ohms. O valor padrão mais próximo de 68 Ohms é selecionado, resultando em uma corrente de aproximadamente (5V - 3.2V)/68Ω ≈ 26.5mA, que está ligeiramente acima dos 20mA típicos, mas ainda dentro da especificação máxima absoluta de corrente contínua. Um MOSFET de pequeno sinal pode ser adicionado para controle por microcontrolador.
3. Layout da PCB:O layout sugerido de ilhas de solda da ficha técnica é usado. Adicionais "pours" de cobre com alívio térmico são adicionados às ilhas do cátodo e ânodo para auxiliar na dissipação de calor sem dificultar a retrabalho manual.
4. Integração Óptica:Um simples tubo de luz plástico moldado é projetado para canalizar a luz emitida lateralmente para uma pequena abertura no painel frontal do dispositivo. O ângulo de visão de 130° do LED garante um acoplamento eficiente no tubo de luz.
5. Montagem:Os LEDs são mantidos em suas bolsas seladas até pouco antes do uso. A PCB montada passa por soldagem por refluxo usando um perfil validado que permanece dentro do limite de 260°C por 10 segundos.

Esta abordagem resulta em um indicador de status confiável, consistente e brilhante adequado para a aplicação.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

Este LED é baseado na tecnologia de semicondutor InGaN (Nitretro de Gálio e Índio). O princípio central é a eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n do semicondutor, elétrons da região tipo n e lacunas da região tipo p são injetados na região ativa (o poço quântico). Lá, os elétrons se recombinam com as lacunas, liberando energia na forma de fótons (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor, que por sua vez é controlada pela composição precisa da liga InGaN (a proporção de Índio para Gálio). Um maior teor de índio geralmente desloca a emissão para comprimentos de onda mais longos (ex.: verde, em vez de azul). O pacote de visão lateral é alcançado montando o chip semicondutor de lado dentro da cavidade do "leadframe", de modo que sua superfície emissora de luz primária fique voltada para fora através da lateral da lente plástica moldada, e não para cima.

13. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

O mercado de LED SMD continua a evoluir com várias tendências claras:

• Maior Eficiência (lm/W):Melhorias contínuas em ciência dos materiais e projeto de chip produzem mais saída de luz por unidade de potência elétrica, reduzindo o consumo de energia e a carga térmica.
• Miniaturização:Os pacotes continuam a encolher (ex.: de 0603 para 0402 para 0201 em tamanhos métricos) enquanto mantêm ou melhoram o desempenho óptico, permitindo projetos eletrônicos mais densos e compactos.
• Melhor Consistência de Cor e Binning:Avanços no crescimento epitaxial e controle de fabricação levam a distribuições de parâmetros mais estreitas, reduzindo a necessidade de binning extensivo e melhorando o rendimento.
• Maior Confiabilidade e Vida Útil:Melhorias em materiais de embalagem (ex.: plásticos de alta temperatura, fixação robusta do chip) e tecnologia de chip estendem as vidas úteis operacionais, tornando os LEDs adequados para aplicações automotivas, industriais e médicas mais exigentes.
• Soluções Integradas:Crescimento em LEDs com drivers embutidos (ICs de corrente constante), recursos de proteção (ESD, surto) ou até microcontroladores para aplicações RGB endereçáveis (ex.: LEDs do tipo WS2812).

Embora esta ficha técnica específica represente um produto maduro e confiável, as novas gerações provavelmente refletiriam essas tendências com melhores métricas de desempenho e potencialmente fatores de forma menores.