Ficha Técnica do LED SMD LTST-T680TBWT - Azul Difuso - 20mA - 80mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um LED de montagem em superfície (SMD). Este componente foi concebido para processos de montagem automatizada em placas de circuito impresso (PCB) e é adequado para aplicações onde o espaço é uma restrição crítica. O LED apresenta uma lente difusa, que proporciona uma distribuição de luz mais ampla e uniforme em comparação com lentes transparentes ou "water-clear", tornando-o ideal para fins de sinalização e retroiluminação onde se deseja reduzir o brilho.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste LED incluem a sua conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), tornando-o adequado para mercados globais com regulamentações ambientais rigorosas. É embalado em fita de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, compatível com o equipamento padrão de pick-and-place automatizado utilizado na fabricação eletrónica de alto volume. O dispositivo também foi concebido para ser compatível com processos de soldadura por refluxo infravermelho (IR), que é o padrão da indústria para montagem SMD. As suas características de acionamento compatíveis com C.I. (Circuito Integrado) simplificam o projeto do circuito. Os mercados-alvo principais para este componente são equipamentos de telecomunicações, dispositivos de automação de escritório, eletrodomésticos e equipamento industrial, onde é comumente utilizado para indicação de estado, iluminação de sinais e símbolos, e retroiluminação de painéis frontais.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma análise detalhada dos limites operacionais e das características de desempenho do LED sob condições de teste padrão (Ta=25°C). Compreender estes parâmetros é crucial para um projeto de circuito fiável e para garantir a longevidade do componente.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os valores máximos absolutos definem os limites de tensão além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Estas não são condições para operação contínua.

• Dissipação de Potência (Pd):80 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o encapsulamento do LED pode dissipar como calor. Exceder este limite pode levar a sobreaquecimento e degradação acelerada do material semicondutor.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):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). É significativamente superior à classificação de corrente contínua e é relevante para flashes breves e de alta intensidade.
• Corrente Direta Contínua (I_F):20 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima recomendada para operação normal. Acionar o LED a ou abaixo desta corrente garante desempenho e vida útil ideais.
• Gama de Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. O dispositivo tem garantia de operar dentro das especificações ao longo desta gama de temperatura ambiente.
• Gama de Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +100°C. O dispositivo pode ser armazenado sem degradação dentro desta gama de temperatura quando não está energizado.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros descrevem o desempenho típico do LED quando operado dentro das suas condições recomendadas (I_F= 20mA, Ta=25°C).

• Intensidade Luminosa (I_V):140.0 - 450.0 mcd (milicandela). Esta é uma medida do poder percebido da luz emitida. A ampla gama indica que o dispositivo está disponível em diferentes bins de brilho (ver Secção 3). A intensidade é medida usando um sensor filtrado para corresponder à resposta fotópica do olho humano (curva CIE).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus (típico). O ângulo de visão é definido como o ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade da intensidade medida no eixo (0 graus). Um ângulo de 120 graus indica um feixe muito amplo, característico de uma lente difusa.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):468 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência da luz emitida está no seu máximo. É uma propriedade física do material semicondutor InGaN (Nitreto de Índio e Gálio) utilizado.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):465 - 475 nm. Este é o comprimento de onda único que melhor representa a cor percebida da luz, derivado do diagrama de cromaticidade CIE. É o parâmetro utilizado para o binning de cor.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):20 nm (típico). Esta é a largura de banda espectral medida a metade da intensidade máxima (Largura Total a Meia Altura - FWHM). Um valor de 20nm é típico para um LED azul InGaN.
• Tensão Direta (V_F):3.3 V (típico), 3.8 V (máximo). Esta é a queda de tensão no LED quando acionado a 20mA. É um parâmetro crítico para projetar o circuito limitador de corrente (ex.: selecionar um resistor em série ou um driver de corrente constante).
• Corrente Reversa (I_R):10 μA (máximo) a V_R= 5V. Os LEDs não são concebidos para operação em polarização reversa. Este parâmetro indica a corrente de fuga muito pequena se uma tensão reversa for acidentalmente aplicada. Aplicar uma tensão reversa além da classificação máxima pode causar falha imediata.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins de desempenho após a fabricação. Isto permite aos projetistas selecionar componentes que atendam a requisitos específicos de brilho, cor e tensão para a sua aplicação.

3.1 Binning de Tensão Direta (V_f)

Os LEDs são classificados com base na sua queda de tensão direta a 20mA. Os bins (D7 a D11) têm uma tolerância de ±0.1V dentro de cada bin. Por exemplo, o bin D9 inclui LEDs com V_fentre 3.2V e 3.4V. Selecionar LEDs do mesmo bin de V_fpode ajudar a garantir brilho uniforme quando vários LEDs são conectados em paralelo com um resistor limitador de corrente comum.

3.2 Binning de Intensidade Luminosa (I_V)

Este é o binning de brilho. Os bins variam de R2 (140.0-180.0 mcd) a T2 (355.0-450.0 mcd), com uma tolerância de 11% em cada bin. Aplicações que requerem níveis de brilho específicos podem especificar o código de bin de intensidade desejado.

3.3 Binning de Comprimento de Onda Dominante (W_d)

Este é o binning de cor. Para este LED azul, os bins são AC (465.0-470.0 nm) e AD (470.0-475.0 nm), com uma tolerância apertada de ±1nm. Isto garante um tom de azul consistente em todos os LEDs de uma montagem, o que é crítico para aplicações estéticas e de sinalização.

4. Análise de Curvas de Desempenho

Embora gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica (ex.: Figura 1, Figura 5), as suas implicações típicas são analisadas aqui. Estas curvas são essenciais para compreender o desempenho em condições não padrão.

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

A característica I-V de um LED é exponencial. Um pequeno aumento na tensão direta além da tensão de joelho resulta num grande aumento na corrente. Esta relação não linear é a razão pela qual os LEDs devem ser acionados por uma fonte de corrente ou com um resistor limitador de corrente; uma fonte de tensão constante levaria a fuga térmica e destruição. O V_Ftípico de 3.3V a 20mA representa um ponto nesta curva.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A intensidade luminosa é aproximadamente proporcional à corrente direta dentro da gama de operação. No entanto, a eficiência (lúmens por watt) pode atingir o pico a uma corrente inferior à classificação máxima. Acionar o LED na corrente contínua máxima (20mA) fornece a maior saída, mas pode reduzir ligeiramente a eficácia em comparação com uma corrente de acionamento mais baixa.

4.3 Dependência da Temperatura

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

- A Tensão Direta (V_F) diminui. Isto pode causar um aumento na corrente se for acionado por um simples resistor a partir de uma fonte de tensão constante.

- A Intensidade Luminosa (I_V) diminui. A saída de luz diminui à medida que a temperatura sobe, um fenómeno conhecido como "thermal droop".

- O comprimento de onda dominante pode deslocar-se ligeiramente, causando uma mudança de cor subtil.

Portanto, uma gestão térmica adequada (ex.: área de cobre na PCB suficiente para dissipação de calor) é essencial para manter um desempenho consistente.

4.4 Distribuição Espectral

A curva de saída espectral mostra um único pico centrado em torno de 468 nm com uma largura a meia altura típica de 20 nm. Isto é característico de um LED azul InGaN. Há emissão mínima noutras partes do espectro visível, resultando numa cor azul saturada.

5. Informação Mecânica e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento e Polaridade

O LED está alojado num encapsulamento SMD padrão da indústria. O cátodo é tipicamente marcado por um ponto verde no topo do componente ou por um entalhe/chanfro num dos lados do corpo do encapsulamento. A polaridade correta deve ser observada durante a colocação. O encapsulamento foi concebido para ser compatível com processos de soldadura por refluxo infravermelho e por fase de vapor.

5.2 Pad de Fixação na PCB Recomendado

A ficha técnica inclui um padrão de solda (footprint) recomendado para a PCB. Aderir a este padrão é crucial para obter juntas de solda fiáveis, um auto-alinhamento adequado durante o refluxo e uma transferência de calor eficaz do LED para a PCB. O projeto do pad tipicamente inclui conexões de alívio térmico para equilibrar a soldabilidade e a dissipação de calor.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura por Refluxo IR

O componente está classificado para processos de soldadura sem chumbo (Pb-free). É fornecido um perfil de refluxo sugerido compatível com J-STD-020B. Os parâmetros-chave incluem:

- Pré-aquecimento/Soak:Rampa de 150°C a 200°C, mantida por um máximo de 120 segundos para ativar o fluxo e minimizar o choque térmico.

- Refluxo (Líquidus):A temperatura de pico não deve exceder 260°C, e o tempo acima de 217°C (temperatura de líquidus típica para solda SAC) deve ser limitado aos valores recomendados (ex.: 30-60 segundos).

- Arrefecimento:Taxa de arrefecimento controlada para minimizar o stresse nas juntas de solda e no componente.

É crucial caracterizar o perfil para a montagem específica da PCB, pois a espessura da placa, a densidade de componentes e o tipo de forno afetam o perfil térmico visto pelo LED.

6.2 Soldadura Manual

Se a soldadura manual for necessária, deve ser realizada com extremo cuidado. A recomendação é usar um ferro de soldar a uma temperatura máxima de 300°C, com o tempo de soldadura limitado a 3 segundos por pad. Isto deve ser feito apenas uma vez para evitar danos térmicos no encapsulamento plástico e nas ligações internas por fio.

6.3 Limpeza

A limpeza pós-soldadura deve ser realizada apenas com solventes especificados. Álcool isopropílico (IPA) ou álcool etílico são recomendados. O LED deve ser imerso à temperatura normal por menos de um minuto. Produtos químicos agressivos ou não especificados podem danificar a lente plástica e o material do encapsulamento.

6.4 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

Os LEDs são embalados num saco de barreira à humidade com dessecante. Uma vez que o saco selado original é aberto, os componentes ficam expostos à humidade ambiente. É fortemente recomendado completar o processo de soldadura por refluxo IR dentro de 168 horas (7 dias) após a abertura do saco. Para armazenamento mais longo após a abertura, os LEDs devem ser armazenados num recipiente selado com dessecante ou num ambiente de azoto. Se os componentes tiverem sido expostos por mais de 168 horas, é necessário um "bake-out" a aproximadamente 60°C durante pelo menos 48 horas antes da soldadura para remover a humidade absorvida e prevenir o "popcorning" (fissuração do encapsulamento) durante o refluxo.

7. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Método de Acionamento

Um LED é um dispositivo acionado por corrente. O método de acionamento mais comum e simples é um resistor limitador de corrente em série conectado a uma fonte de tensão. O valor do resistor é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Por exemplo, com uma fonte de 5V, um V_Fde 3.3V, e um I_Fdesejado de 20mA: R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85 Ohms. Um resistor padrão de 82 ou 100 Ohm seria adequado. Para aplicações que requerem múltiplos LEDs, conectá-los em série garante a mesma corrente através de cada LED, promovendo brilho uniforme. A conexão em paralelo é possível, mas requer um emparelhamento cuidadoso de V_Fou resistores individuais para cada LED para evitar a concentração de corrente.

7.2 Gestão Térmica

Embora a dissipação de potência seja relativamente baixa (80mW máx.), uma dissipação de calor eficaz ainda é importante para a longevidade e estabilidade da cor. Usar o pad de PCB recomendado com uma conexão térmica adequada a planos de cobre ajuda a dissipar o calor. Evite colocar o LED em espaços fechados sem ventilação.

7.3 Limitações de Aplicação

Este componente foi concebido para equipamento eletrónico de uso geral. Não está especificamente qualificado para aplicações onde a alta fiabilidade é primordial e a falha pode comprometer a segurança (ex.: aviação, suporte de vida médico, controlo de transportes). Para tais aplicações, devem ser adquiridos componentes com as qualificações apropriadas.

8. Embalagem e Informação de Encomenda

8.1 Especificações da Fita e Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada com uma fita de cobertura protetora. A largura da fita é de 8mm. As bobinas têm um diâmetro de 7 polegadas (178mm). Cada bobina contém 2000 peças. A embalagem está em conformidade com as normas ANSI/EIA-481 para garantir compatibilidade com equipamento de montagem automatizado. A fita tem bolsos de orientação para garantir a polaridade correta durante o pick-and-place.

9. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Posso acionar este LED com uma fonte de 3.3V sem um resistor?

R: Não. O V_Ftípico é 3.3V, mas pode variar de 2.8V a 3.8V dependendo do bin. Conectá-lo diretamente a uma fonte de 3.3V pode resultar em corrente excessiva para unidades de baixo V_Fou nenhuma luz para unidades de alto V_F. Um resistor em série ou um driver de corrente constante é sempre necessário.

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

R: O Comprimento de Onda de Pico (λ_P) é o pico físico do espectro de luz. O Comprimento de Onda Dominante (λ_d) é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, calculado a partir das coordenadas de cor. O λ_dé utilizado para especificação de cor e binning.

P: Por que há um tempo de vida útil de 168 horas após abrir o saco?

R: Os encapsulamentos plásticos SMD absorvem humidade do ar. Durante o processo de soldadura por refluxo de alta temperatura, esta humidade pode transformar-se rapidamente em vapor, causando pressão interna que pode fissurar o encapsulamento ("popcorning"). O limite de 168 horas baseia-se no nível de sensibilidade à humidade (MSL) do componente.

P: Como consigo brilho uniforme numa matriz de múltiplos LEDs?

R: O melhor método é conectar os LEDs em série, garantindo que a mesma corrente flui através de cada um. Se uma configuração em paralelo for necessária, use LEDs do mesmo bin de V_Fe I_Ve considere usar um resistor limitador de corrente individual para cada LED para compensar as variações de V_F variations.