LED SMD Laranja de Visão Lateral 5A - Ultra Brilhante AlInGaP - Tensão Reversa 5V - Potência 75mW - Ficha Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um LED (Diodo Emissor de Luz) de alto desempenho do tipo SMD (Dispositivo de Montagem em Superfície) de visão lateral. O dispositivo utiliza um chip semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) ultrabrilhante para produzir luz laranja. É projetado com um encapsulamento de lente transparente, oferecendo um amplo ângulo de visão adequado para várias aplicações de indicação e retroiluminação onde é necessária emissão lateral. O produto está em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), classificando-o como um produto ecológico. Seu design é compatível com equipamentos padrão de pick-and-place automatizado e processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR), tornando-o ideal para fabricação em grande volume. Os LEDs são fornecidos em fita de 8mm montada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, aderindo à embalagem padrão EIA (Aliança das Indústrias Eletrônicas).

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

As especificações máximas absolutas definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Estes 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):75 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o encapsulamento do LED pode dissipar como calor sem degradar o desempenho ou causar falha.
• Corrente Direta Contínua (IF):30 mA DC. A máxima corrente em estado estacionário que pode ser aplicada continuamente.
• Corrente Direta de Pico:80 mA. Isto é permitido apenas sob condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0,1ms. Exceder a classificação de corrente DC no modo pulsado permite um brilho instantâneo mais alto.
• Tensão Reversa (VR):5 V. A tensão máxima que pode ser aplicada na direção de polarização reversa através do LED. Exceder isto pode causar ruptura da junção.
• Limiar de Descarga Eletrostática (ESD) (HBM):1000 V (Modelo do Corpo Humano). Isto indica a sensibilidade do dispositivo à eletricidade estática; procedimentos adequados de manuseio ESD são obrigatórios.
• Faixa de Temperatura de Operação:-30°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente na qual o LED é projetado para funcionar corretamente.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +85°C. A faixa de temperatura para armazenamento seguro quando o dispositivo não está energizado.
• Condição de Soldagem por Refluxo Infravermelho:Temperatura de pico de 260°C por no máximo 10 segundos. Isto define o perfil térmico que o encapsulamento pode suportar durante a montagem.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos a Ta=25°C e definem o desempenho típico do LED sob condições normais de operação. A corrente de teste (IF) para a maioria dos parâmetros ópticos é de 5 mA.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 11,2 milicandelas (mcd) a um valor típico de 71,0 mcd a 5 mA. A intensidade é medida usando um sensor filtrado para corresponder à curva de resposta fotópica (olho humano) (CIE).
• Ângulo de Visão (2θ1/2):130 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor medido no eixo central. Um amplo ângulo de visão é característico de LEDs de visão lateral com lente transparente.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λP):611 nanômetros (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):605 nm. Derivado do diagrama de cromaticidade CIE, este é o comprimento de onda único que melhor representa a cor percebida (laranja) do LED para o olho humano.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):17 nm. Este parâmetro indica a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida, medida como a largura total à metade da intensidade máxima (FWHM).
• Tensão Direta (VF):Entre 1,6 V (mín) e 2,3 V (máx) em IF=5mA. Esta é a queda de tensão através do LED quando ele está conduzindo corrente.
• Corrente Reversa (IR):Máximo de 10 microamperes (μA) quando uma tensão reversa (VR) de 5V é aplicada. Uma baixa corrente reversa é desejável.

3. Explicação do Sistema de Binning

A intensidade luminosa dos LEDs pode variar de lote para lote. Para garantir consistência para o usuário final, os dispositivos são classificados em bins de intensidade com base no desempenho medido a 5 mA. O código do bin define a intensidade luminosa mínima e máxima garantida para os LEDs marcados com esse código. A tolerância dentro de cada bin é de +/- 15%.

• Código de Bin L:11,2 mcd (Mín) a 18,0 mcd (Máx)
• Código de Bin M:18,0 mcd (Mín) a 28,0 mcd (Máx)
• Código de Bin N:28,0 mcd (Mín) a 45,0 mcd (Máx)
• Código de Bin P:45,0 mcd (Mín) a 71,0 mcd (Máx)

Este sistema permite que os projetistas selecionem LEDs com uma faixa de brilho conhecida para sua aplicação, ajudando a alcançar iluminação uniforme em projetos com múltiplos LEDs.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica (ex.: Fig.1 para distribuição espectral, Fig.6 para ângulo de visão), seu comportamento típico pode ser descrito com base na física dos semicondutores e nas características padrão de LEDs.

4.1 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)

O material AlInGaP tem uma tensão direta característica tipicamente entre 1,6V e 2,3V a 5mA. A curva I-V é exponencial; um pequeno aumento na tensão direta resulta em um grande aumento na corrente direta. Portanto, é altamente recomendável acionar o LED com uma fonte de corrente constante em vez de uma fonte de tensão constante para evitar fuga térmica e garantir uma saída de luz estável.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A saída de luz (intensidade luminosa) é aproximadamente proporcional à corrente direta em uma faixa significativa. No entanto, a eficiência tende a diminuir em correntes muito altas devido ao aumento da geração de calor dentro do chip (efeito droop). Operar na ou abaixo da corrente DC recomendada garante eficiência e longevidade ideais.

4.3 Dependência da Temperatura

Como todos os semicondutores, o desempenho do LED é sensível à temperatura. À medida que a temperatura da junção aumenta:

• Tensão Direta (VF):Diminui ligeiramente.
• Intensidade Luminosa (Iv):Diminui. A saída de luz dos LEDs AlInGaP tem um coeficiente de temperatura negativo.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Pode deslocar-se ligeiramente, tipicamente para comprimentos de onda mais longos (desvio para o vermelho) à medida que a temperatura sobe.

O gerenciamento térmico adequado na aplicação (ex.: área de cobre adequada na PCB para dissipação de calor) é crucial para manter o desempenho e a vida útil consistentes.

4.4 Distribuição Espectral

A curva de saída espectral mostrará um pico principal em aproximadamente 611 nm (laranja-avermelhado). A largura a meia altura de 17 nm indica um espectro de emissão relativamente estreito em comparação com LEDs brancos ou de espectro amplo, o que é típico para dispositivos monocromáticos AlInGaP.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

A ficha técnica inclui um desenho dimensional detalhado do encapsulamento SMD. As características principais incluem a geometria da lente de visão lateral, a localização e o tamanho dos terminais do cátodo e do ânodo, e a pegada geral do encapsulamento. Todas as dimensões são fornecidas em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,10 mm, salvo indicação em contrário. O design de visão lateral direciona a luz paralelamente ao plano de montagem da PCB.

5.2 Identificação de Polaridade e Design das Trilhas

O LED tem um terminal de ânodo (+) e cátodo (-). A ficha técnica fornece um layout sugerido das trilhas de solda (land pattern) para o design da PCB. Este layout é otimizado para soldagem confiável e estabilidade mecânica. Também indica a direção de soldagem recomendada para garantir filetes de solda uniformes e evitar o efeito "tombstoning" (uma extremidade se soltar da trilha durante o refluxo). Seguir estas diretrizes é essencial para uma fabricação com alto rendimento.

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. Os parâmetros-chave deste perfil incluem:

• Zona de Pré-aquecimento/Estabilização:Aquecimento até 150-200°C para ativar o fluxo e aquecer gradualmente o conjunto, minimizando o choque térmico.
• Zona de Refluxo:A temperatura sobe até um pico máximo de 260°C. O tempo acima do líquido (tipicamente ~217°C para solda SnAgCu) e o tempo dentro de 5°C da temperatura de pico são críticos para a formação da junta.
• Temperatura de Pico & Tempo:O encapsulamento não deve exceder 260°C por mais de 10 segundos. Este limite é crítico para evitar danos à lente de epóxi do LED e aos fios de ligação internos.
• Zona de Resfriamento:Resfriamento controlado para solidificar adequadamente as juntas de solda.

O perfil é baseado em padrões JEDEC, mas o perfil final em nível de placa é recomendado devido a variações no design da PCB, pasta de solda e características do forno.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, use um ferro de soldar com controle de temperatura. A temperatura da ponta do ferro não deve exceder 300°C, e o tempo de soldagem por terminal deve ser limitado a no máximo 3 segundos. A soldagem manual deve ser realizada apenas uma vez para evitar estresse térmico.

6.3 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldagem, use apenas solventes especificados. Imersão do LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto é aceitável. Não use limpadores químicos não especificados, pois podem danificar o material do encapsulamento ou a lente.

6.4 Armazenamento e Manuseio

• Precauções ESD:O dispositivo é sensível à Descarga Eletrostática (ESD). Sempre use pulseiras antiestáticas, tapetes antiestáticos e equipamentos devidamente aterrados ao manusear.
• Sensibilidade à Umidade:Embora a embalagem selada original com dessecante proteja os dispositivos, uma vez aberta, os LEDs devem ser armazenados em um ambiente não superior a 30°C e 60% de umidade relativa. Para armazenamento prolongado fora da bolsa original, use um recipiente selado com dessecante. Se armazenado aberto por mais de uma semana, recomenda-se um tratamento de "bake-out" a aproximadamente 60°C por pelo menos 20 horas antes da soldagem por refluxo para remover a umidade absorvida e evitar o "efeito pipoca" (rachadura do encapsulamento durante o refluxo).

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificações da Fita e Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada com uma fita protetora de cobertura. As especificações principais incluem:

• Largura da Fita Transportadora:8 mm.
• Diâmetro da Bobina:7 polegadas.
• Quantidade por Bobina:4000 peças (bobina completa).
• Quantidade Mínima de Embalagem:500 peças para quantidades remanescentes.
• Vedação dos Bolsos:Bolsos vazios na fita são selados com fita de cobertura.
• Lâmpadas Ausentes:Um máximo de dois LEDs ausentes consecutivos (bolsos vazios) é permitido de acordo com a especificação.

A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481, garantindo compatibilidade com equipamentos padrão de montagem automatizada.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED laranja de visão lateral é adequado para uma variedade de aplicações que requerem um padrão de luz lateral amplo, incluindo:

• Indicadores de Status:Em eletrônicos de consumo, painéis de controle industrial e equipamentos de rede onde um amplo ângulo de visão é benéfico.
• Retroiluminação:Para painéis iluminados lateralmente, sobreposições de interruptores de membrana ou símbolos onde a luz precisa ser direcionada lateralmente.
• Iluminação Interna Automotiva:Para iluminação de painel de instrumentos ou console (sujeito a qualificação específica de grau automotivo).
• Displays de Eletrodomésticos:Indicando energia, modo ou função em eletrodomésticos.

8.2 Considerações de Projeto de Circuito

• Limitação de Corrente:Sempre use um resistor limitador de corrente em série ou um driver de LED de corrente constante dedicado. O valor do resistor pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (Vfonte - VF) / IF. Certifique-se de que a potência nominal do resistor seja suficiente (P = IF² * R).
• Proteção contra Tensão Reversa:Embora o LED possa suportar 5V em reverso, é uma boa prática evitar aplicar qualquer polarização reversa. Em circuitos AC ou bipolares, considere adicionar um diodo em paralelo reverso para proteção.
• Gerenciamento Térmico:Para operação na ou perto da corrente DC máxima, certifique-se de que a PCB fornece alívio térmico adequado. Conectar as trilhas do LED a áreas de preenchimento de cobre ajuda a dissipar o calor.
• Dimming (Atenuação):Para controle de brilho, a Modulação por Largura de Pulso (PWM) é o método preferido em relação à redução analógica de corrente, pois mantém uma temperatura de cor consistente.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Este LED laranja AlInGaP oferece vantagens específicas:

• vs. LEDs Laranja Tradicionais (ex.: GaAsP):A tecnologia AlInGaP fornece eficiência luminosa e brilho significativamente maiores, melhor estabilidade térmica e maior vida útil operacional.
• vs. LEDs Laranja Convertidos por Fósforo:Como um semicondutor de emissão direta, oferece uma cor laranja mais saturada e pura (espectro estreito em ~605 nm de comprimento de onda dominante) em comparação com o espectro mais amplo dos tipos convertidos por fósforo. Também tipicamente tem tempos de resposta mais rápidos.
• Visão Lateral vs. Encapsulamento de Visão Superior:O diferenciador principal é a direção da emissão de luz. Este encapsulamento é especificamente projetado para emitir luz paralelamente à PCB, resolvendo desafios de projeto onde o espaço vertical é limitado ou onde é necessária iluminação de uma superfície lateral.

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 físico onde o LED emite a maior potência óptica.Comprimento de Onda Dominante (λd)é um valor calculado baseado na percepção de cor humana (gráfico CIE) que melhor representa a cor que vemos. Para LEDs monocromáticos como este laranja, eles são frequentemente próximos, mas não idênticos.

10.2 Posso acionar este LED a 20 mA continuamente?

Sim. A corrente direta contínua máxima absoluta é de 30 mA. Operar a 20 mA está dentro da especificação. Lembre-se de recalcular o valor do resistor limitador de corrente necessário com base na tensão direta a 20 mA (que pode ser ligeiramente maior do que a 5 mA).

10.3 Por que um driver de corrente constante é recomendado?

A tensão direta de um LED tem um coeficiente de temperatura negativo e pode variar de unidade para unidade. Uma fonte de tensão constante com um resistor em série fornece limitação de corrente básica, mas a corrente ainda pode variar com a temperatura. Uma fonte de corrente constante garante uma saída de luz estável e protege o LED de condições de sobrecorrente, independentemente das variações de VF.

10.4 Como interpreto o código de bin ao fazer um pedido?

O código de bin (ex.: L, M, N, P) especifica a faixa de intensidade luminosa garantida a 5 mA. Para aplicações que requerem brilho uniforme, especifique e use LEDs do mesmo código de bin. Para aplicações menos críticas, uma mistura pode ser aceitável.

11. Estudo de Caso de Projeto e Uso

Cenário: Retroiluminação de um Botão Tátil Elevado no Painel de um Dispositivo Médico.A tampa do botão é opaca com um ícone translúcido e fica 2mm acima da PCB. Um LED de visão superior brilharia para cima, desperdiçando luz. Um LED de visão lateral montado adjacente ao botão pode direcionar seu feixe de 130 graus lateralmente para a borda da tampa do botão, iluminando eficientemente o ícone por dentro. O amplo ângulo de visão garante iluminação uniforme no ícone. A cor laranja fornece uma indicação clara de "standby" ou "aviso". O encapsulamento SMD permite montagem compacta e de baixo perfil, compatível com a produção automatizada e processos de limpeza exigidos para equipamentos médicos.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

Este LED é baseado no material semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) cultivado epitaxialmente em um substrato. Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam, 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—neste caso, laranja (~605-611 nm). A característica "ultrabrilhante" é alcançada através de design avançado do chip e extração eficiente de luz do material semicondutor para o encapsulamento. O efeito de visão lateral é criado pela geometria específica da lente moldada, que usa reflexão e refração internas para redirecionar a luz do chip emissor superior para fora através do lado do encapsulamento.

13. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

A tendência em LEDs indicadores e de sinalização continua em direção a maior eficiência, encapsulamentos menores e maior confiabilidade. A tecnologia AlInGaP é madura, mas continua a ver melhorias incrementais na saída de lúmens por watt. Há também uma ênfase crescente no binning de cor preciso e tolerâncias mais apertadas para aplicações que requerem consistência de cor, como displays de cor total ou painéis automotivos. A adoção de encapsulamentos de visão lateral e ângulo reto está aumentando com a miniaturização da eletrônica, permitindo soluções inovadoras de retroiluminação e indicação de status em projetos com espaço restrito. Além disso, a integração com controladores embarcados (LEDs inteligentes) e a compatibilidade aprimorada com processos de soldagem de alta temperatura são áreas de desenvolvimento contínuo para atender às demandas de aplicações automotivas e industriais avançadas.