Ficha Técnica do LED SMD LTST-T180UBKT - Azul 468nm - Ângulo de Visão de 120° - 30mA - 108mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas de um Diodo Emissor de Luz (LED) de montagem em superfície (SMD). Este componente é projetado para processos de montagem automatizada de placas de circuito impresso (PCB), apresentando um formato miniatura ideal para aplicações com restrições de espaço. O LED utiliza um material semicondutor de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) para produzir luz azul, encapsulado em uma lente de resina epóxi transparente.

1.1 Características e Vantagens Principais

O LED está em conformidade com a diretiva de Restrição de Substâncias Perigosas (RoHS). É fornecido em fita padrão da indústria de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, facilitando a compatibilidade com equipamentos automatizados de pick-and-place. O dispositivo é projetado para ser compatível com circuitos integrados (CI) e pode suportar processos padrão de soldagem por refluxo infravermelho (IR). Foi pré-condicionado para acelerar até o nível de sensibilidade à umidade 3 do JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council).

1.2 Mercado-Alvo e Aplicações

Este LED é adequado para uma ampla gama de equipamentos eletrônicos. As principais áreas de aplicação incluem dispositivos de telecomunicações, equipamentos de automação de escritório, eletrodomésticos e sistemas de controle industrial. Seus usos típicos são como indicadores de status, luminárias de sinal ou símbolo e para retroiluminação de painéis frontais.

2. Interpretação Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Todas as especificações são definidas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder esses limites pode causar danos permanentes.

• Dissipação de Potência (Pd):108 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o dispositivo pode dissipar na forma de calor.
• Corrente Direta de Pico (I_F(PEAK)):100 mA. Esta é a corrente direta instantânea máxima permitida, tipicamente em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso de 0,1ms).
• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima recomendada para operação confiável.
• Faixa de Temperatura de Operação:-40°C a +100°C. O dispositivo tem seu funcionamento garantido dentro desta faixa de temperatura ambiente.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +100°C. O dispositivo pode ser armazenado sem degradação dentro desta faixa.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros definem o desempenho típico do LED em condições normais de operação a Ta=25°C.

• Intensidade Luminosa (I_V):280 a 560 milicandelas (mcd) a uma corrente direta (I_F) de 20mA. A intensidade é medida usando um sensor e filtro que aproximam a curva de resposta fotópica do olho CIE.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor axial (no eixo).
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):468 nanômetros (nm) típico. Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):465 a 475 nm em I_F=20mA. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, derivado do diagrama de cromaticidade CIE.
• Largura de Meia Altura Espectral (Δλ):20 nm típico. Isso indica a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida.
• Tensão Direta (V_F):2,6 a 3,6 Volts em I_F=20mA. Esta é a queda de tensão no LED quando está conduzindo corrente.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA máximo a uma tensão reversa (V_R) de 5V. O dispositivo não foi projetado para operação reversa; este parâmetro é apenas para fins de teste.

3. Explicação do Sistema de Classificação por Lotes (Binning)

Os LEDs são classificados em lotes (bins) com base em parâmetros-chave de desempenho para garantir consistência dentro de um lote de produção.

3.1 Classificação da Tensão Direta (V_F)

Medida a 20mA. A tolerância de cada lote é de ±0,1 Volt.

• D6:2,6V (Mín) - 2,8V (Máx)
• D7:2,8V - 3,0V
• D8:3,0V - 3,2V
• D9:3,2V - 3,4V
• D10:3,4V - 3,6V

3.2 Classificação da Intensidade Luminosa (I_V)

Medida em milicandelas (mcd) a 20mA. A tolerância de cada lote é de ±11%.

• T1:280 mcd (Mín) - 355 mcd (Máx)
• T2:355 mcd - 450 mcd
• U1:450 mcd - 560 mcd

3.3 Classificação do Comprimento de Onda Dominante (λ_d)

Medido em nanômetros (nm) a 20mA. A tolerância para cada lote é de ±1 nm.

• AC:465,0 nm (Mín) - 470,0 nm (Máx)
• AD:470,0 nm - 475,0 nm

4. Análise das Curvas de Desempenho

Curvas características típicas são fornecidas para ilustrar a relação entre os parâmetros-chave. Essas curvas são essenciais para o projeto do circuito e previsão de desempenho.

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

Esta curva mostra a relação exponencial entre a corrente que flui através do LED e a tensão sobre ele. É crucial para selecionar o resistor limitador de corrente apropriado em um circuito de acionamento.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Este gráfico demonstra como a saída de luz (em mcd) aumenta com a corrente direta. Normalmente mostra uma relação quase linear dentro da faixa de operação recomendada, ajudando os projetistas a alcançar os níveis de brilho desejados.

4.3 Distribuição Espectral de Potência

Esta curva traça a intensidade de luz relativa em função do comprimento de onda, mostrando o pico em aproximadamente 468nm e a meia largura espectral de cerca de 20nm, definindo as características da cor azul.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O LED está em conformidade com o contorno padrão de embalagem SMD da EIA (Electronic Industries Alliance). Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância geral de ±0,2mm, salvo especificação em contrário. O desenho inclui medidas-chave como comprimento, largura, altura do corpo e espaçamento dos terminais.

5.2 Layout Recomendado das Ilhas de Solda no PCB

Um diagrama do padrão de ilhas é fornecido para soldagem por refluxo infravermelho ou de fase vapor. Isso mostra as dimensões e espaçamento recomendados para as ilhas de cobre no PCB para garantir a formação adequada da junta de solda, estabilidade mecânica e gerenciamento térmico.

5.3 Identificação da Polaridade

O cátodo (terminal negativo) é tipicamente indicado por uma marcação na embalagem, como um entalhe, ponto ou canto cortado. A orientação correta da polaridade é crítica durante a montagem.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo IR

Um perfil de temperatura sugerido para processos de soldagem sem chumbo (Pb-free) é fornecido, em conformidade com o J-STD-020B. Os parâmetros-chave incluem:

• Temperatura de Pré-aquecimento:150°C a 200°C.
• Tempo de Pré-aquecimento:Máximo de 120 segundos.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus:Máximo de 10 segundos (máximo de dois ciclos de refluxo permitidos).

Os perfis devem ser caracterizados para o projeto específico do PCB, componentes e pasta de solda utilizados.

6.2 Condições de Armazenamento

Embalagem Selada:Armazenar a ≤30°C e ≤70% de Umidade Relativa (UR). A vida útil na prateleira é de um ano quando armazenada na bolsa à prova de umidade original com dessecante.
Embalagem Aberta:Para componentes removidos de sua embalagem original, o ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C e 60% de UR. Recomenda-se completar o refluxo IR dentro de 168 horas (7 dias). Para armazenamento além deste período, fazer a secagem (baking) a aproximadamente 60°C por pelo menos 48 horas antes da soldagem.

6.3 Limpeza

Se a limpeza for necessária após a soldagem, use solventes à base de álcool, como álcool etílico ou isopropílico, à temperatura ambiente por menos de um minuto. Evite líquidos químicos não especificados.

6.4 Soldagem Manual (Ferro de Solda)

Se a soldagem manual for necessária, limite a temperatura da ponta do ferro a no máximo 300°C e o tempo de soldagem a no máximo 3 segundos por terminal. Isso deve ser realizado apenas uma vez.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações da Fita e Bobina

Os LEDs são embalados em fita transportadora em relevo de 8mm de largura enrolada em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Cada bobina contém 5000 peças. As dimensões dos compartimentos da fita e das bobinas são fornecidas em desenhos detalhados, em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481.

7.2 Notas de Embalagem

• Compartimentos de componentes vazios são selados com uma fita de cobertura superior.
• A quantidade mínima de embalagem para lotes remanescentes é de 500 peças.
• É permitido um máximo de dois componentes (lâmpadas) ausentes consecutivos por bobina.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

LEDs são dispositivos operados por corrente. Para garantir brilho uniforme ao acionar vários LEDs em paralelo, um resistor limitador de corrente deve ser conectado em série com cada LED individual. Um circuito de acionamento simples consiste em uma fonte de tensão (V_CC), um resistor em série (R_S) e o LED. O valor do resistor é calculado usando a Lei de Ohm: R_S= (V_CC- V_F) / I_F, onde V_Fé a tensão direta do LED na corrente desejada I_F.

8.2 Considerações de Projeto

• Gerenciamento Térmico:Certifique-se de que o projeto do PCB permita uma dissipação de calor adequada, especialmente ao operar próximo às especificações máximas de corrente ou potência.
• Projeto Óptico:O amplo ângulo de visão de 120° torna este LED adequado para aplicações que requerem iluminação ampla ou visibilidade de múltiplos ângulos. Considere lentes ou guias de luz se um feixe mais focado for necessário.
• Proteção contra ESD:Embora não explicitamente declarado, precauções padrão contra descarga eletrostática (ESD) devem ser observadas durante a manipulação e montagem.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Os principais diferenciais deste LED incluem sua combinação de uma intensidade luminosa relativamente alta (até 560 mcd) com um ângulo de visão muito amplo de 120 graus. A tecnologia InGaN fornece emissão eficiente de luz azul. Sua compatibilidade com montagem automatizada e processos padrão de refluxo IR o torna uma escolha econômica para fabricação em alto volume. A estrutura detalhada de classificação por lotes permite que os projetistas selecionem peças com tolerâncias de parâmetros apertadas para aplicações que requerem consistência de cor ou brilho.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

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

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) e representa o comprimento de onda único da cor espectral pura que corresponde à cor percebida do LED. Para LEDs monocromáticos como este azul, eles geralmente são próximos, mas não idênticos.

10.2 Posso acionar este LED com uma fonte de 3,3V sem um resistor?

Não é recomendado. A tensão direta (V_F) varia de 2,6V a 3,6V. Conectar uma fonte de 3,3V diretamente pode resultar em corrente excessiva se o V_Fdo LED for inferior a 3,3V, potencialmente danificando-o. Sempre use um resistor limitador de corrente em série ou um driver de corrente constante.

10.3 Por que a condição de armazenamento para uma embalagem aberta é mais rigorosa do que para uma selada?

A embalagem selada contém dessecante para manter um nível de umidade muito baixo, protegendo o dispositivo sensível à umidade. Uma vez aberta, o LED fica exposto à umidade ambiente, que pode ser absorvida pela embalagem plástica. Durante a soldagem por refluxo, essa umidade retida pode se expandir rapidamente, causando delaminação interna ou "efeito pipoca", que racha a embalagem. A vida útil de 168 horas após abertura e os requisitos de secagem são precauções contra esse modo de falha.

11. Caso Prático de Projeto e Uso

Cenário: Projetando um painel de indicador de status com múltiplos LEDs para um roteador de rede.
O painel requer 10 LEDs de status azuis. O brilho uniforme é crítico por razões estéticas e funcionais.
Etapas do Projeto:
1. Projeto do Circuito:Use uma linha de 5V. Supondo um V_Ftípico de 3,2V do lote D8 e um I_Falvo de 20mA, calcule o resistor em série: R = (5V - 3,2V) / 0,02A = 90 Ohms. Um resistor padrão de 91 Ohm pode ser usado. Coloque um resistor em série com cada LED, conectando todos os 10 pares LED-resistor em paralelo à fonte de 5V.
2. Seleção de Componentes:Especifique os lotes necessários ao fazer o pedido: por exemplo, Lote V_F D8, Lote I_V U1 (para alto brilho), Lote λ_d AC para tonalidade azul consistente.
3. Layout do PCB:Implemente o layout de ilhas recomendado na ficha técnica. Garanta espaçamento adequado entre os LEDs para dissipação de calor.
4. Montagem:Siga as diretrizes do perfil de refluxo IR. Se as placas forem montadas em lotes que excedam a vida útil de 168 horas para componentes abertos, implemente o processo de secagem de 60°C/48 horas antes da soldagem.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz quando uma corrente elétrica passa por eles. Este fenômeno é chamado de eletroluminescência. Em um LED de InGaN, a energia elétrica faz com que elétrons e lacunas se recombinem dentro da região ativa do semicondutor, liberando energia na forma de fótons (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz, neste caso azul (~468 nm), é determinado pela energia da banda proibida do material InGaN. A lente de epóxi transparente serve para proteger o chip semicondutor, moldar o feixe de luz de saída (resultando no ângulo de visão de 120°) e aumentar a eficiência de extração de luz.

13. Tendências de Desenvolvimento

A tendência geral na tecnologia de LED SMD continua em direção a uma maior eficácia luminosa (mais saída de luz por watt elétrico), melhor consistência e saturação de cor e maior miniaturização. Há também um foco em melhorar a confiabilidade sob condições operacionais de maior temperatura e densidade de corrente. Os processos de fabricação são otimizados para tolerâncias de classificação por lotes mais apertadas e maiores rendimentos. A busca por eficiência energética e a proliferação de dispositivos IoT e portáteis garantem uma demanda sustentada por LEDs indicadores confiáveis, compactos e de alto desempenho como este componente.