Ficha Técnica do LED SMD LTST-108TBKT - Dimensões 3.2x2.8x1.9mm - Tensão 2.8-3.8V - Potência 80mW - Azul InGaN - 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), sendo adequado para fabricação em grande volume. O seu formato miniatura atende às necessidades de aplicações com espaço limitado em diversos setores eletrónicos.

1.1 Características

• Conforme com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).
• Embalado em fita de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro para equipamentos de pick-and-place automatizados.
• Contorno de encapsulamento padronizado EIA para compatibilidade de projeto.
• Compatível com lógica de entrada, adequado para acionamento direto a partir de circuitos digitais padrão.
• Projetado para compatibilidade com processos de colocação automática e soldagem por refluxo infravermelho (IR).
• Pré-condicionado para Nível de Sensibilidade à Umidade JEDEC 3.

1.2 Aplicações

Este LED destina-se a ser utilizado como indicador de estado, elemento de retroiluminação ou sinal luminoso numa vasta gama de equipamentos eletrónicos. Os campos de aplicação típicos incluem:

• Dispositivos de telecomunicações (ex.: telefones sem fio, telemóveis).
• Equipamentos de automação de escritório (ex.: computadores portáteis, sistemas de rede).
• Eletrodomésticos de consumo.
• Equipamentos de controlo e monitorização industrial.
• Placas de sinalização interior e iluminação de painéis frontais.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Aprofundada

As secções seguintes detalham os parâmetros críticos elétricos, óticos e ambientais que definem o desempenho e os limites operacionais do componente.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não é garantida a operação sob ou nestes limites. Todos os valores são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Dissipação de Potência (Pd):80 mW. Esta é a perda de potência máxima permitida dentro do dispositivo, principalmente como calor da corrente direta.
• Corrente Direta de Pico (I_F(PEAK)):100 mA. Esta é a corrente direta instantânea máxima, permitida apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms).
• Corrente Direta Contínua (I_F):20 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima recomendada para operação confiável a longo prazo.
• Gama de Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. A gama de temperatura ambiente na qual o dispositivo é projetado para funcionar.
• Gama de Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +100°C. A gama de temperatura para armazenamento não operacional.

2.2 Características Eletro-Óticas

Estas características são medidas em condições de teste padrão (Ta=25°C, I_F=20mA) e representam o desempenho típico.

• Intensidade Luminosa (I_V):112.0 - 280.0 mcd (milicandela). O brilho percebido do LED medido por um sensor filtrado para a resposta fotópica do olho CIE. A ampla gama é gerida através de um sistema de binning.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):110° (típico). Definido como o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor axial (no eixo). Um ângulo de 110° indica um padrão de emissão amplo e difuso, adequado para aplicações de indicador.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):468 nm (típico). O comprimento de onda no qual a potência ótica de saída é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):465 - 475 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor (azul). É derivado das coordenadas de cromaticidade CIE.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):25 nm (típico). A largura de banda espectral medida a metade da intensidade máxima (Largura Total a Meia Altura - FWHM).
• Tensão Direta (V_F):2.8 - 3.8 V. A queda de tensão no LED quando acionado com a corrente direta especificada (20mA).
• Corrente Reversa (I_R):10 μA (máximo) a V_R=5V. O dispositivo não é projetado para operação em polarização reversa; este parâmetro é apenas para fins de teste.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em grupos de desempenho ou "bins". Isto permite aos projetistas selecionar componentes que atendam a requisitos específicos da aplicação.

3.1 Binning da Tensão Direta (V_F)

As unidades estão em Volts a I_F= 20mA. A tolerância dentro de cada bin é de ±0.10V.

• Bin D7: 2.8V (Mín) - 3.0V (Máx)
• Bin D8: 3.0V - 3.2V
• Bin D9: 3.2V - 3.4V
• Bin D10: 3.4V - 3.6V
• Bin D11: 3.6V - 3.8V

3.2 Binning da Intensidade Luminosa (I_V)

As unidades estão em milicandela (mcd) a I_F= 20mA. A tolerância dentro de cada bin é de ±11%.

• Bin R1: 112 mcd - 140 mcd
• Bin R2: 140 mcd - 180 mcd
• Bin S1: 180 mcd - 224 mcd
• Bin S2: 224 mcd - 280 mcd

3.3 Binning do Comprimento de Onda Dominante (λ_d)

As unidades estão em nanómetros (nm) a I_F= 20mA. A tolerância dentro de cada bin é de ±1nm.

• Bin AC: 465.0 nm - 470.0 nm
• Bin AD: 470.0 nm - 475.0 nm

4. Análise das Curvas de Desempenho

As curvas de desempenho típicas fornecem uma visão sobre como os parâmetros mudam com as condições operacionais. Estas são essenciais para um projeto de circuito robusto.

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

A curva I-V mostra a relação exponencial entre corrente e tensão. Operar o LED requer um mecanismo limitador de corrente (ex.: um resistor em série ou um driver de corrente constante) para evitar exceder a corrente máxima nominal, pois pequenos aumentos na tensão podem levar a grandes aumentos na corrente.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Esta curva normalmente mostra uma relação quase linear entre a corrente de acionamento e a saída de luz dentro da gama operacional recomendada. No entanto, a eficiência pode diminuir em correntes muito altas devido ao aumento dos efeitos térmicos.

4.3 Distribuição Espectral

A curva de saída espectral centra-se no comprimento de onda de pico de 468 nm com uma largura a meia altura típica de 25 nm, definindo a pureza da cor azul.

4.4 Dependência da Temperatura

Parâmetros-chave como tensão direta e intensidade luminosa dependem da temperatura. A tensão direta tipicamente diminui com o aumento da temperatura da junção, enquanto a intensidade luminosa geralmente diminui. Os projetistas devem considerar a gestão térmica, especialmente em aplicações de alta potência ou alta temperatura ambiente.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O componente apresenta um encapsulamento SMD padrão. As dimensões críticas incluem um tamanho do corpo de aproximadamente 3.2mm de comprimento, 2.8mm de largura e uma altura de 1.9mm. Todas as tolerâncias dimensionais são de ±0.2mm, salvo indicação em contrário. A cor da lente é transparente, e a cor da fonte de luz é azul InGaN.

5.2 Layout Recomendado para as Pastilhas de Fixação no PCB

É fornecido um diagrama do padrão de solda para projetar a pegada no PCB. Este padrão é otimizado para a formação confiável de juntas de solda durante a soldagem por refluxo infravermelho ou em fase de vapor, garantindo fixação mecânica e dissipação térmica adequadas.

5.3 Identificação da Polaridade

O cátodo é tipicamente indicado por um marcador visual no encapsulamento, como um entalhe, um ponto verde ou um canto cortado. A polaridade correta deve ser observada durante a montagem para garantir o funcionamento adequado.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo IR

É fornecido um perfil de temperatura sugerido, conforme J-STD-020B, para processos de soldagem sem chumbo (Pb-free). Os parâmetros-chave incluem:

• Temperatura de Pré-aquecimento:150-200°C
• Tempo de Pré-aquecimento:Máximo 120 segundos.
• Temperatura de Pico:Máximo 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus:Conforme a curva de perfil fornecida.
• Tempo Total de Soldagem:Máximo 10 segundos na temperatura de pico (máximo de dois ciclos de refluxo permitidos).

Nota:O perfil ideal depende do projeto específico do PCB, da pasta de solda e do forno. O perfil fornecido serve como um alvo genérico baseado nas normas JEDEC.

6.2 Soldagem Manual

Se for necessária soldagem manual, use um ferro de soldar com temperatura não superior a 300°C. O tempo de contacto deve ser limitado a um máximo de 3 segundos, e isto deve ser realizado apenas uma vez.

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. Produtos de limpeza químicos não especificados podem danificar o material do encapsulamento.

6.4 Armazenamento e Manuseamento

• Embalagem Selada:Armazenar a ≤30°C e ≤70% de Humidade Relativa (HR). A vida útil na prateleira é de um ano quando armazenado na bolsa à prova de humidade original com dessecante.
• Embalagem Aberta:Para componentes removidos da sua bolsa à prova de humidade, o ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C e 60% HR. Recomenda-se completar a soldagem por refluxo IR dentro de 168 horas (7 dias) após a exposição.
• Exposição Prolongada:LEDs expostos por mais de 168 horas devem ser aquecidos a aproximadamente 60°C durante pelo menos 48 horas antes da montagem por solda para remover a humidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" durante o refluxo.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações da Fita e Bobina

Os componentes são fornecidos em fita transportadora relevada com fita de cobertura.

• Largura da Fita Transportadora: 8mm.
• Diâmetro da Bobina:7 polegadas (178mm).
• Quantidade por Bobina:4000 unidades.
• Quantidade Mínima de Encomenda (MOQ):500 unidades para quantidades remanescentes.
• A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481.

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O LED deve ser acionado com um dispositivo limitador de corrente. O método mais simples é um resistor em série. O valor do resistor (R_s) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R_s= (V_fonte- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo da ficha técnica (ex.: 3.8V) para garantir corrente suficiente em todas as condições. Por exemplo, com uma fonte de 5V e um I_Falvo de 20mA: R_s= (5V - 3.8V) / 0.020A = 60Ω. Um resistor padrão de 62Ω ou 68Ω seria adequado. Para precisão ou estabilidade, recomenda-se um driver de corrente constante.

8.2 Gestão Térmica

Embora a dissipação de potência seja baixa (80mW), um projeto térmico eficaz no PCB ainda é importante para longevidade e desempenho estável, especialmente em altas temperaturas ambientes ou espaços fechados. Garanta que o projeto das pastilhas no PCB forneça alívio térmico adequado e considere o layout geral da placa para dissipação de calor.

8.3 Projeto Ótico

O amplo ângulo de visão de 110° torna este LED adequado para aplicações que requerem ampla visibilidade. Para luz focada ou direcionada, seriam necessárias óticas secundárias (lentes, guias de luz). A lente transparente é ideal para emissão de cor verdadeira.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Este componente pertence a uma família de LEDs SMD padrão. Os seus principais diferenciadores incluem a combinação específica de um chip azul InGaN, um amplo ângulo de visão e a sua estrutura de binning para V_F, I_V, e λ_d. Comparado com alternativas não classificadas ou com classificação ampla, oferece aos projetistas maior controlo sobre a consistência de cor e correspondência de brilho em matrizes multi-LED, o que é crítico para aplicações como retroiluminação ou indicadores de estado onde é necessária uma aparência uniforme.

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 mais potência ótica.O Comprimento de Onda Dominante (λ_d)é um valor calculado baseado na perceção de cor humana (coordenadas CIE) que melhor representa a cor que vemos. Para LEDs monocromáticos como este azul, estão frequentemente próximos, mas λ_dé o parâmetro relevante para correspondência de cor.

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

No.Isto não é recomendado e provavelmente danificará o LED. A tensão direta varia de 2.8V a 3.8V. A 3.3V, um LED com V_Fna extremidade inferior da gama (ex.: 2.9V) sofreria uma sobrecarga de corrente descontrolada e potencialmente destrutiva. Use sempre um mecanismo limitador de corrente.

10.3 Por que há uma vida útil de 168 horas após abrir a bolha de barreira de humidade?

Os encapsulamentos SMD podem absorver humidade da atmosfera. Durante o processo de soldagem por refluxo a alta temperatura, esta humidade retida pode vaporizar-se rapidamente, criando pressão interna que pode rachar o encapsulamento ("efeito pipoca" ou "delaminação"). O limite de 168 horas é o tempo de exposição seguro para o Nível de Sensibilidade à Humidade especificado (MSL 3) antes de ser necessário o aquecimento.

11. Caso Prático de Projeto e Utilização

Cenário: Projetar um painel de indicadores de estado multi-LED para um router de rede.O painel requer 10 LEDs azuis idênticos para mostrar atividade de ligação e estado de energia. Para garantir que todos os LEDs pareçam igualmente brilhantes e com o mesmo tom de azul, o projetista deve especificar códigos de bin apertados ao encomendar. Por exemplo, especificar Bin S1 para intensidade (180-224 mcd) e Bin AC para comprimento de onda (465-470 nm) garantiria consistência visual em todo o painel. O circuito de acionamento usaria uma linha comum de 5V com resistores individuais de 68Ω em série para cada LED, calculados com base no V_Fmáximo para garantir corrente adequada mesmo para LEDs nos bins de tensão mais alta.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Os Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através de eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, os eletrões do material tipo n recombinam-se com as lacunas do material tipo p na região ativa. Este processo de recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). A cor específica (comprimento de onda) da luz emitida é determinada pela energia da banda proibida dos materiais semicondutores usados na região ativa. Este LED em particular utiliza Nitreto de Gálio e Índio (InGaN) como material ativo, que é capaz de produzir luz de alta eficiência no espectro azul.

13. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs SMD continua a focar-se em várias áreas-chave: aumento da eficácia luminosa (mais saída de luz por watt elétrico), melhoria da reprodução e consistência de cor, maior miniaturização dos encapsulamentos e maior fiabilidade sob condições operacionais de temperatura e corrente mais elevadas. O uso de materiais semicondutores avançados como o InGaN tem sido fundamental para alcançar LEDs azuis e verdes de alto brilho, que também são fundamentais para produzir luz branca via conversão de fósforo. A tendência para a automação e a Internet das Coisas (IoT) impulsiona a procura por soluções de indicador confiáveis, compactas e energeticamente eficientes como este componente.