Ficha Técnica do LED SMD LTST-C150TBKT-5A - Azul InGaN - 5mA - 45mcd - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas de um diodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD). O dispositivo utiliza um chip semicondutor de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN) para produzir luz azul. É projetado para processos de montagem automatizados e é embalado em fita e bobina para produção em grande volume.

As principais vantagens deste componente incluem sua compatibilidade com processos de soldagem por refluxo infravermelho, adequação para uso com equipamentos de colocação automática e sua classificação como produto verde em conformidade com a RoHS. Seu mercado-alvo principal inclui eletrônicos de consumo, luzes indicadoras, aplicações de retroiluminação e iluminação de uso geral onde é necessária uma fonte de luz azul compacta e confiável.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Absolutas Máximas

O dispositivo não deve ser operado além destes limites para evitar danos permanentes.

• Dissipação de Potência:76 mW. Esta é a potência máxima que o encapsulamento do LED pode dissipar como calor sob condições especificadas.
• Corrente Direta de Pico:100 mA. Esta é a corrente instantânea máxima, permitida apenas sob condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms).
• Corrente Direta Contínua (DC):20 mA. Esta é a máxima corrente direta contínua recomendada para operação confiável de longo prazo.
• Faixa de Temperatura de Operação:-20°C a +80°C. A faixa de temperatura ambiente dentro da qual o LED é projetado para funcionar corretamente.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-30°C a +100°C. A faixa de temperatura para armazenamento não operacional.
• Condição de Soldagem Infravermelha:260°C por 10 segundos. O perfil térmico máximo que o componente pode suportar durante a soldagem por refluxo.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros são medidos a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C e definem o desempenho típico.

• Intensidade Luminosa (I_V):11,2 - 45,0 mcd (mín - máx) a uma corrente direta (I_F) de 5mA. Mede o brilho percebido da luz emitida.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor de pico, indicando um padrão de visão amplo.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):468 nm (típico). O comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):465,0 - 475,0 nm a I_F=5mA. Este é o comprimento de onda único que melhor representa a cor percebida da luz.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):25 nm (típico). Uma medida da pureza espectral; um valor menor indica uma fonte de luz mais monocromática.
• Tensão Direta (V_F):2,65 - 3,05 V (mín - máx) a I_F=5mA. A queda de tensão através do LED quando está conduzindo corrente.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA (máx) a uma tensão reversa (V_R) de 5V. A pequena corrente de fuga quando o LED está polarizado reversamente. O dispositivo não é projetado para operação reversa.

3. Explicação do Sistema de Binagem

Para garantir consistência na produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave. Isto permite que os projetistas selecionem componentes que atendam a requisitos de tolerância específicos para sua aplicação.

3.1 Binagem da Tensão Direta

As unidades são classificadas em quatro bins (1-4) com base na sua tensão direta a 5mA, cada um com uma faixa de 0,1V. A tolerância em cada bin é de ±0,1V.

• Bin 1: 2,65V - 2,75V
• Bin 2: 2,75V - 2,85V
• Bin 3: 2,85V - 2,95V
• Bin 4: 2,95V - 3,05V

3.2 Binagem da Intensidade Luminosa

As unidades são classificadas em seis bins (L1, L2, M1, M2, N1, N2) com base na intensidade luminosa a 5mA. A tolerância em cada bin é de ±15%.

• L1: 11,2 - 14,0 mcd
• L2: 14,0 - 18,0 mcd
• M1: 18,0 - 22,4 mcd
• M2: 22,4 - 28,0 mcd
• N1: 28,0 - 35,5 mcd
• N2: 35,5 - 45,0 mcd

3.3 Binagem do Comprimento de Onda Dominante

As unidades são classificadas em dois bins (AC, AD) com base no comprimento de onda dominante a 5mA. A tolerância para cada bin é de ±1 nm.

• AC: 465,0 - 470,0 nm
• AD: 470,0 - 475,0 nm

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 interpretações típicas são cruciais para o projeto.

4.1 Característica Corrente vs. Tensão (I-V)

A tensão direta (V_F) exibe uma relação logarítmica com a corrente direta (I_F). É não linear, com uma tensão de limiar (cerca de 2,6-2,8V para InGaN azul) abaixo da qual muito pouca corrente flui. Além deste limiar, pequenos aumentos na tensão causam grandes aumentos na corrente. Portanto, os LEDs são tipicamente alimentados por uma fonte de corrente constante, não de tensão constante, para garantir uma saída de luz estável e evitar fuga térmica.

4.2 Característica Intensidade Luminosa vs. Corrente (L-I)

A saída de luz (intensidade luminosa) é geralmente proporcional à corrente direta em uma faixa significativa. No entanto, a eficiência (lúmens por watt) pode atingir um pico em uma certa corrente e depois diminuir em correntes mais altas devido ao aumento da geração de calor e outros processos de recombinação não radiativa dentro do semicondutor.

4.3 Dependência da Temperatura

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

• Tensão Direta (V_F):Diminui. Isto tem implicações para circuitos de acionamento com tensão constante.
• Intensidade Luminosa/Fluxo:Diminui. Temperaturas mais altas reduzem a eficiência quântica interna.
• Comprimento de Onda Dominante:Pode deslocar-se ligeiramente, geralmente para comprimentos de onda mais longos (desvio para o vermelho), o que pode afetar a percepção da cor em aplicações de precisão.

O gerenciamento térmico eficaz é crítico para manter o desempenho e a longevidade.

5. Informações Mecânicas e da Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O dispositivo está em conformidade com um contorno de embalagem padrão EIA. Todas as dimensões são fornecidas em milímetros, com uma tolerância geral de ±0,10 mm, salvo indicação em contrário. A embalagem possui uma lente transparente, que é ideal para o chip InGaN azul, pois não altera a cor de saída (diferente de uma lente difusa ou colorida).

5.2 Identificação da Polaridade

A polaridade é um aspecto crítico da instalação do LED. A ficha técnica inclui um diagrama mostrando as marcações do cátodo e do ânodo no componente. Tipicamente, o cátodo é indicado por uma marcação verde, um entalhe ou um terminal/aba mais curto. A polaridade incorreta impedirá que o LED acenda e a aplicação de uma tensão reversa significativa pode danificar o dispositivo.

5.3 Layout Sugerido para as Ilhas de Solda

É fornecido um padrão de ilhas (footprint) recomendado para a placa de circuito impresso (PCB). Seguir estas dimensões garante a formação adequada da junta de solda, o alinhamento e a estabilidade mecânica durante e após o processo de refluxo. O projeto da ilha também influencia o caminho térmico para dissipação de calor da junção do LED.

6. Diretrizes para 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:

• Pré-aquecimento:150-200°C por no máximo 120 segundos para aquecer gradualmente a placa e ativar o fluxo.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus:O tempo que as juntas de solda permanecem acima do ponto de fusão da pasta de solda é crítico para uma boa molhagem. O perfil na página 3 da ficha técnica fornece uma referência visual em conformidade com os padrões JEDEC.
• Taxa de Resfriamento:O resfriamento controlado é recomendado para minimizar o estresse térmico no componente e na placa.

É enfatizado que o perfil ideal depende do projeto específico da placa, componentes, pasta de solda e forno, portanto, a caracterização é necessária.

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.
• Limite:A soldagem manual deve ser realizada apenas uma vez para evitar danos térmicos ao encapsulamento plástico e ao chip semicondutor.

6.3 Limpeza

Se a limpeza for necessária após a soldagem, apenas solventes especificados devem ser usados. Recomenda-se imergir o LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. O uso de produtos químicos não especificados pode danificar o material do encapsulamento plástico ou a lente.

6.4 Armazenamento e Manuseio

• Precauções contra ESD:Os LEDs são sensíveis à descarga eletrostática (ESD). O manuseio com pulseiras aterradas, luvas antiestáticas e em equipamentos devidamente aterrados é obrigatório.
• Sensibilidade à Umidade:A embalagem é sensível à umidade. Uma vez aberta a bolsa selada à prova de umidade original (com dessecante), os componentes devem ser usados dentro de uma semana se armazenados a ≤30°C e ≤60% UR. Para armazenamento mais longo fora da bolsa original, é necessário armazenar em um recipiente selado com dessecante ou em ambiente de nitrogênio. Componentes armazenados por mais de uma semana fora da embalagem original devem ser pré-aquecidos (ex.: a 60°C por 20 horas) antes da soldagem para remover a umidade absorvida e evitar o "efeito pipoca" durante o refluxo.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

O dispositivo é fornecido em embalagem padrão da indústria para montagem automatizada:

• Tamanho da Bobina:Diâmetro de 7 polegadas.
• Quantidade por Bobina:3000 unidades.
• Quantidade Mínima de Pedido:500 unidades para quantidades remanescentes.
• Especificações da Fita:Conforme ANSI/EIA 481-1-A-1994. Os compartimentos vazios dos componentes são selados com uma fita de cobertura superior.
• Componentes Faltantes:O número máximo de componentes faltantes consecutivos ("lâmpadas faltantes") na fita é de dois.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Indicadores de Status:Luzes de energia, conectividade ou status operacional em eletrônicos de consumo, eletrodomésticos e equipamentos industriais.
• Retroiluminação:Para pequenos displays LCD, teclados ou painéis decorativos.
• Iluminação Decorativa:Em sinalização, iluminação de destaque ou dispositivos eletrônicos de consumo.
• Sistemas de Sensores:Como fonte de luz para sensores ópticos ou interruptores.

Aviso Importante:A ficha técnica especifica que estes LEDs são destinados a equipamentos eletrônicos comuns. Aplicações que exigem confiabilidade excepcional, particularmente onde uma falha pode colocar vidas ou a saúde em risco (ex.: aviação, dispositivos médicos, sistemas de segurança), requerem consulta e aprovação prévias.

8.2 Considerações para o Projeto do Circuito

• Limitação de Corrente:Sempre use um resistor limitador de corrente em série ou um CI driver de LED de corrente constante dedicado. O valor é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo da ficha técnica para garantir que a corrente não exceda o limite mesmo com variações entre peças.
• Dissipação de Potência:Certifique-se de que a potência calculada (P = V_F* I_F) não exceda a especificação absoluta máxima de 76 mW, considerando o pior caso de V_Fe temperatura ambiente.
• Proteção contra Tensão Reversa:Se houver qualquer possibilidade de aplicação de uma tensão reversa (ex.: em circuitos CA ou com cargas indutivas), um diodo de proteção deve ser colocado em paralelo com o LED (cátodo para ânodo) para limitar a tensão reversa.
• Gerenciamento Térmico:Para projetos que operam em altas correntes ou em altas temperaturas ambientes, certifique-se de que o PCB forneça alívio térmico adequado. Ilhas de cobre conectadas a planos de terra/alimentação podem ajudar a dissipar o calor.

9. Introdução Tecnológica e Princípio de Funcionamento

Este LED é baseado em um chip semicondutor de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN). O InGaN é um material semicondutor de banda proibida direta cuja energia da banda proibida pode ser ajustada variando a proporção de Índio para Gálio. Para LEDs azuis, é usada uma composição específica que resulta em uma banda proibida correspondente à emissão de fótons na faixa de comprimento de onda azul (cerca de 465-475 nm).

Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons e lacunas são injetados na região ativa do semicondutor. Eles se recombinam de forma radiante, liberando energia na forma de fótons (luz). O encapsulamento epóxi transparente atua como uma lente, moldando a saída de luz e fornecendo proteção ambiental para o delicado chip semicondutor e os fios de ligação.

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 (λ_P):O comprimento de onda único onde a potência espectral de saída é mais alta. É uma medição física.
Comprimento de Onda Dominante (λ_d):O comprimento de onda único que melhor corresponde à cor percebida da luz, conforme definido pela resposta do olho humano (diagrama de cromaticidade CIE). Para fontes monocromáticas como LEDs azuis, eles geralmente são muito próximos, mas o comprimento de onda dominante é mais relevante para a percepção da cor.

10.2 Posso alimentar este LED continuamente com 20mA?

Sim, 20mA é a corrente direta contínua máxima recomendada. No entanto, para a maior vida útil e maior eficiência, alimentá-lo com uma corrente mais baixa (ex.: 5mA, como usado para teste) é frequentemente suficiente para aplicações indicadoras e gera menos calor.

10.3 Por que existe um sistema de binagem?

Variações de fabricação causam pequenas diferenças em V_F, intensidade e comprimento de onda entre LEDs individuais. A binagem os classifica em grupos com parâmetros rigidamente controlados. Isto permite que os projetistas selecionem bins que garantam brilho e cor consistentes em todas as unidades de seu produto, o que é crítico para matrizes com múltiplos LEDs ou aplicações com requisitos de cor rigorosos.

10.4 Como interpretar o ângulo de visão?

Um ângulo de visão de 130 graus (2θ_1/2) significa que o ângulo a partir do eixo central onde o brilho cai para 50% do valor no eixo é de 65 graus. Portanto, a largura angular total do feixe na meia potência é de 130 graus. Isto indica um padrão de luz muito amplo e difuso, adequado para iluminação de área ampla ou indicadores que precisam ser vistos de muitos ângulos.