Ficha Técnica do LED SMD LTST-S320TBKT - Visão Lateral - 3.2x1.6x1.2mm - 2.8-3.8V - 76mW - 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) miniatura de montagem em superfície (SMD) com visão lateral. O dispositivo é projetado para montagem automatizada em placas de circuito impresso (PCB) e é adequado para aplicações onde o espaço é uma restrição crítica. Seu fator de forma compacto e desempenho confiável o tornam um componente ideal para equipamentos eletrônicos modernos.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste LED incluem sua saída ultrabrilhante proveniente de um chip semicondutor de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio), um amplo ângulo de visão de 130 graus e total compatibilidade com os processos padrão de soldagem por refluxo infravermelho (IR) utilizados na fabricação em grande volume. A embalagem apresenta estanho para melhor soldabilidade e é fornecida em fita padrão da indústria de 8 mm e bobinas de 7 polegadas para automação eficiente de pick-and-place.

As aplicações-alvo abrangem uma ampla gama de eletrônicos de consumo e industriais. É comumente usado para indicação de status, retroiluminação de teclado ou teclado, iluminação de símbolos em painéis de controle e integração em micro-displays. Sua confiabilidade e desempenho o tornam adequado para equipamentos de telecomunicações, dispositivos de automação de escritório, eletrodomésticos e vários sistemas de controle industrial.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

Uma compreensão completa dos parâmetros elétricos e ópticos é essencial para o projeto adequado do circuito e para alcançar o desempenho desejado.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Elas são especificadas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Dissipação de Potência (Pd):76 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o dispositivo pode dissipar com segurança na forma de calor.
• Corrente Direta Contínua (IF):20 mA DC. Esta é a corrente máxima recomendada para operação confiável de longo prazo.
• Corrente Direta de Pico:100 mA, permitida apenas sob condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms). Exceder a classificação de corrente DC, mesmo brevemente, pode degradar o LED.
• Faixa de Temperatura de Operação:-20°C a +80°C. O dispositivo é garantido para funcionar dentro desta faixa de temperatura ambiental.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-30°C a +100°C.
• Temperatura de Soldagem:Suporta soldagem por refluxo IR com uma temperatura de pico de 260°C por até 10 segundos, o que é padrão para processos de montagem sem chumbo (Pb-free).

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a Ta=25°C e uma corrente direta (IF) de 20 mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 28,0 milicandelas (mcd) a um máximo de 180,0 mcd. O valor real é determinado pela classificação do lote do dispositivo (ver Seção 3).
• 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. A embalagem de visão lateral é projetada para emitir luz perpendicular ao plano de montagem, tornando este um parâmetro crítico para aplicações de iluminação lateral.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λP):Tipicamente 468 nanômetros (nm), posicionando-o na região azul do espectro visível.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Varia de 465,0 nm a 475,0 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):Aproximadamente 25 nm. Isso indica a pureza espectral ou largura de banda da luz azul emitida.
• Tensão Direta (VF):Varia de 2,8 Volts a 3,8 Volts a 20 mA. Esta é a queda de tensão no LED durante a operação e é crucial para o projeto do acionador.
• Corrente Reversa (IR):Máximo de 10 microamperes (μA) quando uma tensão reversa (VR) de 5V é aplicada. LEDs não são projetados para operação em polarização reversa; este parâmetro é apenas para fins de teste.

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

Devido a variações de fabricação, os LEDs são classificados em lotes de desempenho. Este sistema permite que os projetistas selecionem dispositivos com características rigidamente controladas para um desempenho consistente na aplicação.

3.1 Classificação por Tensão Direta (VF)

Os LEDs são agrupados pela sua queda de tensão direta a 20 mA. Os lotes variam de D7 (2,80V - 3,00V) a D11 (3,60V - 3,80V), com uma tolerância de ±0,1V por lote. Selecionar LEDs do mesmo lote VF garante uniformidade de brilho e distribuição de corrente quando vários dispositivos são conectados em paralelo.

3.2 Classificação por Intensidade Luminosa (Iv)

Esta é a classificação primária de brilho. Os lotes são definidos como N (28,0-45,0 mcd), P (45,0-71,0 mcd), Q (71,0-112,0 mcd) e R (112,0-180,0 mcd), com uma tolerância de ±15% por lote. Isso permite um controle preciso sobre o nível de saída de luz na aplicação final.

3.3 Classificação por Comprimento de Onda Dominante (λd)

Os LEDs são classificados por ponto de cor. Para este LED azul, os lotes são AC (465,0-470,0 nm) e AD (470,0-475,0 nm), com uma tolerância apertada de ±1 nm. Isso garante variação de cor mínima entre diferentes LEDs em uma matriz ou display.

4. Análise de Curvas de Desempenho

Dados gráficos fornecem uma visão mais profunda do comportamento do dispositivo sob condições variáveis.

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

A característica I-V é não linear. A curva mostra que um pequeno aumento na tensão além do limiar de condução (~2,8V) causa um rápido aumento na corrente. Portanto, os LEDs devem ser acionados por uma fonte limitada de corrente, não por uma fonte de tensão constante, para evitar fuga térmica e destruição.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Esta curva demonstra que a saída de luz é aproximadamente proporcional à corrente direta dentro da faixa de operação nominal. No entanto, a eficiência (lúmens por watt) pode diminuir em correntes muito altas devido ao aumento da geração de calor.

4.3 Distribuição Espectral

O gráfico de saída espectral mostra um único pico centrado em torno de 468 nm, característico dos LEDs azuis baseados em InGaN. A largura a meia altura relativamente estreita indica boa saturação de cor.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O dispositivo está em conformidade com um padrão de montagem SMD padrão da indústria. As dimensões principais incluem um comprimento do corpo de aproximadamente 3,2 mm, uma largura de 1,6 mm e uma altura de 1,2 mm. Todas as tolerâncias são tipicamente ±0,1 mm. O design de visão lateral significa que a superfície emissora de luz primária está no lado menor da embalagem.

5.2 Layout dos Terminais na PCB e Polaridade

É fornecido um padrão de terminais (footprint) recomendado para o projeto da PCB. O terminal cátodo (negativo) é tipicamente identificado por um marcador visual na embalagem do LED, como um entalhe, ponto verde ou canto cortado. A serigrafia da PCB deve indicar claramente a polaridade para evitar erros de montagem. O tamanho e espaçamento adequados dos terminais são críticos para obter juntas de solda confiáveis e evitar o efeito "tombstoning" durante o refluxo.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo IR

O dispositivo é classificado para processos de soldagem sem chumbo (Pb-free). O perfil recomendado inclui uma zona de pré-aquecimento (150-200°C), uma rampa de aquecimento controlada, uma temperatura de pico não excedendo 260°C e um tempo na temperatura de pico de no máximo 10 segundos. O número total de ciclos de refluxo deve ser limitado a dois. Este perfil é baseado nos padrões JEDEC para garantir a integridade da embalagem e conexões elétricas confiáveis.

6.2 Armazenamento e Manuseio

Os LEDs são sensíveis à umidade (MSL 3). Quando armazenados em sua bolsa selada à prova de umidade original com dessecante, têm uma vida útil de prateleira de um ano a ≤30°C e ≤90% UR. Uma vez aberta a bolsa, os componentes devem ser usados dentro de uma semana em condições ambientes de ≤30°C e ≤60% UR. Se expostos por mais tempo, é necessário um processo de secagem (bake-out) a 60°C por pelo menos 20 horas antes da soldagem para remover a umidade absorvida e evitar o "efeito pipoca" (rachadura da embalagem durante o refluxo).

6.3 Limpeza

Se a limpeza pós-soldagem for necessária, apenas solventes à base de álcool, como álcool isopropílico (IPA) ou etanol, devem ser usados. O LED deve ser imerso à temperatura ambiente por menos de um minuto. Produtos químicos agressivos ou não especificados podem danificar a lente de epóxi ou a embalagem.

6.4 Precauções contra Descarga Eletrostática (ESD)

Este LED é suscetível a danos por descarga eletrostática. Controles adequados de ESD devem estar em vigor durante o manuseio e montagem. Isso inclui o uso de estações de trabalho aterradas, pulseiras antiestáticas, tapetes condutivos e embalagens antiestáticas.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os componentes são fornecidos em fita transportadora embutida com largura de 8 mm. A fita é enrolada em uma bobina padrão de 7 polegadas (178 mm) de diâmetro. Cada bobina contém 3000 peças. A fita é selada com uma fita de cobertura protetora. A embalagem está em conformidade com os padrões ANSI/EIA-481.

7.2 Quantidades Mínimas para Pedido

A quantidade de embalagem padrão é uma bobina (3000 peças). Para quantidades menores que uma bobina completa, um pacote mínimo de 500 peças está disponível para estoque remanescente.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Projeto do Circuito Acionador

Sempre use um acionador de corrente constante ou um resistor limitador de corrente em série com o LED quando alimentado por uma fonte de tensão. O valor do resistor pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte - VF_LED) / I_desejada. Dada a faixa de VF (2,8-3,8V), projete para o pior cenário para garantir que a corrente nunca exceda a especificação máxima absoluta, mesmo com um dispositivo de baixa VF.

8.2 Gerenciamento Térmico

Embora a dissipação de potência seja baixa (76 mW), um gerenciamento térmico eficaz ainda é importante para a longevidade e manutenção da saída de luz. Certifique-se de que a PCB tenha área de cobre adequada conectada ao terminal térmico do LED (se aplicável) ou aos terminais de solda para conduzir o calor para longe. Operar em altas temperaturas ambientes ou na corrente máxima reduzirá a vida útil do dispositivo.

8.3 Integração Óptica

O perfil de emissão de visão lateral é ideal para iluminar guias de luz por borda, iluminar símbolos em uma superfície vertical ou fornecer retroiluminação para teclas adjacentes à PCB. Considere o ângulo de visão de 130 graus ao projetar tubos de luz ou difusores para garantir iluminação uniforme da área alvo.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado aos LEDs SMD de visão superior, esta variante de visão lateral oferece uma vantagem mecânica distinta para projetos com restrição de espaço onde a luz precisa ser emitida paralelamente ao plano da PCB. O uso de um chip InGaN proporciona maior eficiência e saída azul mais brilhante em comparação com tecnologias mais antigas. Sua compatibilidade com o refluxo IR padrão e embalagem em fita e bobina o torna econômico para produção automatizada em grande volume, diferenciando-o de LEDs que requerem soldagem manual.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

10.1 Posso alimentar este LED diretamente com uma fonte de 5V?

Não. Conectá-lo diretamente a 5V faria com que uma corrente excessiva fluísse, destruindo o LED instantaneamente. Você deve sempre usar um resistor limitador de corrente em série ou um acionador de LED de corrente constante dedicado.

10.2 Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?

O comprimento de onda de pico (λP) é o comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é máxima. O comprimento de onda dominante (λd) é derivado das coordenadas de cor no diagrama de cromaticidade CIE e representa a cor percebida. Para uma fonte monocromática como este LED azul, eles são muito próximos, mas λd é mais relevante para a especificação de cor.

10.3 Por que as condições de armazenamento são tão rigorosas após abrir o saco?

O material de embalagem de epóxi pode absorver umidade do ar. Durante o processo de soldagem por refluxo em alta temperatura, essa umidade retida pode vaporizar rapidamente, criando pressão interna que pode rachar a embalagem ("efeito pipoca"). A classificação MSL 3 e o procedimento de secagem previnem este modo de falha.

11. Exemplo de Aplicação Prática

Cenário: Projetando um painel de indicador de status para um roteador de rede.O painel tem pequenas aberturas verticais para ícones de status (Energia, Internet, Wi-Fi). Um LED de visão lateral é montado na PCB principal diretamente atrás de cada abertura. Seu ângulo de visão de 130 graus garante que o ícone seja iluminado uniformemente de dentro da abertura. O projetista seleciona LEDs do mesmo lote de intensidade luminosa (ex.: Lote Q) e do mesmo lote de tensão direta (ex.: Lote D9) para garantir que todas as luzes de status tenham brilho e cor idênticos quando acionadas por uma fonte de corrente comum. O layout da PCB segue a geometria de terminais recomendada, e a empresa de montagem usa o perfil de refluxo compatível com JEDEC especificado.

12. Princípio de Funcionamento

Este é um dispositivo fotônico semicondutor. É baseado em uma heteroestrutura de InGaN. Quando uma tensão de polarização direta é aplicada, elétrons e lacunas são injetados na região ativa a partir das camadas semicondutoras tipo n e tipo p, respectivamente. Esses portadores de carga se recombinam de forma radiante, liberando energia na forma de fótons. A energia específica da banda proibida do material InGaN determina o comprimento de onda da luz emitida, que neste caso está no espectro azul (~468 nm). A lente de epóxi encapsula o chip, fornece proteção mecânica e molda o feixe de saída de luz.

13. Tendências Tecnológicas

A tecnologia subjacente para LEDs azuis, o InGaN, foi um desenvolvimento revolucionário na iluminação de estado sólido, permitindo LEDs brancos (via conversão de fósforo) e displays em cores completas. As tendências atuais na tecnologia de LED SMD focam em aumentar a eficácia luminosa (mais saída de luz por watt), melhorar o índice de reprodução de cor (IRC) para LEDs brancos, alcançar maior confiabilidade e maior vida útil e permitir tamanhos de embalagem ainda menores para aplicações ultra-miniaturizadas. Avanços em materiais de embalagem também visam gerenciar melhor o calor e fornecer ângulos de visão mais amplos ou padrões de feixe mais controlados.