Ficha Técnica do LED SMD LTST-T180KEKT - AlInGaP Vermelho - Ângulo de Visão de 120° - 30mA - 75mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para um Diodo Emissor de Luz (LED) de montagem em superfície (SMD). Este componente foi projetado para processos automatizados de montagem de placas de circuito impresso (PCB), tornando-o ideal para fabricação em grande volume. Seu formato miniatura atende a aplicações com restrições de espaço em diversos setores eletrónicos.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste LED incluem sua conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), embalagem em fita padrão da indústria de 8mm em bobinas de 7 polegadas para máquinas de pick-and-place automatizadas e total compatibilidade com processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR). Ele é pré-condicionado para os padrões de sensibilidade à umidade JEDEC Nível 3, garantindo confiabilidade durante a montagem. Suas aplicações-alvo são amplas, abrangendo indicadores de estado, iluminação de sinais e símbolos e retroiluminação de painéis frontais em equipamentos de telecomunicações, dispositivos de automação de escritório, eletrodomésticos e sistemas de controle industrial.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida. Os limites principais incluem uma corrente direta contínua máxima (I_F) de 30 mA, uma corrente direta de pico de 80 mA sob condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso de 0,1ms), uma tensão reversa máxima (V_R) de 5V e um limite de dissipação de potência (P_D) de 75 mW. A faixa de temperatura de operação e armazenamento é especificada de -40°C a +100°C.

2.2 Características Térmicas

O gerenciamento térmico é crítico para o desempenho e longevidade do LED. A temperatura máxima permitida da junção (T_j) é de 115°C. A resistência térmica típica da junção para o ar ambiente (R_θJA) é de 140 °C/W. Este parâmetro indica a eficácia com que o calor é transferido para longe da junção semicondutora; um valor mais baixo é melhor. Um layout adequado do PCB com alívio térmico suficiente é essencial para manter a temperatura da junção dentro de limites seguros, especialmente ao operar com correntes mais altas.

2.3 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos sob condições padrão de teste (T_a=25°C, I_F=20mA). A intensidade luminosa (I_V) varia de um mínimo de 140 mcd a um máximo de 420 mcd, com valores específicos determinados pelo código de bin. O ângulo de visão (2θ_1/2) é de 120 graus, definido como o ângulo total onde a intensidade cai para metade do seu valor no eixo, indicando um padrão de emissão amplo e difuso. O comprimento de onda dominante (λ_d) situa-se entre 615 nm e 628 nm, caracterizando a cor vermelha percebida. A tensão direta (V_F) tipicamente varia de 1,7V a 2,5V na corrente de teste.

3. Explicação do Sistema de Códigos de Bin

A saída luminosa dos LEDs pode variar de lote para lote. Um sistema de binning é usado para classificar os dispositivos em grupos com desempenho consistente. Este LED utiliza um sistema de código de bin de intensidade (I_V). Os bins são rotulados como R2, S1, S2 e T1, com valores mínimos e máximos de intensidade luminosa correspondentes a 20 mA (por exemplo, S1: 185-240 mcd, T1: 315-420 mcd). Uma tolerância de +/-11% é aplicada dentro de cada bin. Este sistema permite que os projetistas selecionem LEDs com a consistência de brilho necessária para sua aplicação.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora dados gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica, as curvas típicas para tal dispositivo incluiriam as seguintes relações, cruciais para a análise de projeto:

• Curva I-V (Corrente vs. Tensão):Mostra a relação exponencial entre a corrente direta e a tensão direta. A tensão de joelho está tipicamente em torno da faixa V_F especificada. Esta curva é vital para projetar o circuito driver limitador de corrente.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente, geralmente em uma relação quase linear dentro da faixa de operação, antes de potencialmente saturar ou causar calor excessivo em correntes mais altas.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra a redução da saída de luz à medida que a temperatura ambiente (ou da junção) aumenta. Isto é crítico para aplicações que operam em ambientes de temperatura elevada.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de potência radiante relativa versus comprimento de onda, mostrando um pico de comprimento de onda de emissão (λ_P) em torno de 630 nm e uma meia-largura espectral (Δλ) de aproximadamente 15 nm, confirmando uma emissão vermelha de banda estreita.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O LED vem em um encapsulamento SMD padrão. A cor da lente é transparente, enquanto a cor da fonte de luz é vermelha, produzida por um material semicondutor de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio). As dimensões detalhadas do encapsulamento são fornecidas nos desenhos da ficha técnica, incluindo comprimento, largura, altura e espaçamento dos terminais. Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,2 mm, salvo indicação em contrário. A polaridade é indicada pela marcação física ou pelo design dos terminais (tipicamente uma marca do cátodo).

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Refluxo IR Recomendado

O dispositivo é compatível com processos de soldagem sem chumbo (Pb-free). O perfil de refluxo infravermelho recomendado deve estar em conformidade com os padrões J-STD-020B. Os parâmetros principais incluem uma temperatura de pré-aquecimento de 150-200°C, um tempo de pré-aquecimento de até 120 segundos, uma temperatura de pico não superior a 260°C e um tempo acima do líquido (TAL) conforme a especificação da pasta de solda. O tempo total dentro de 5°C da temperatura de pico deve ser limitado a um máximo de 10 segundos, e o refluxo não deve ser realizado mais de duas vezes.

6.2 Limpeza

Se a limpeza for necessária após a soldagem, apenas solventes especificados devem ser usados. Imersão do LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto é aceitável. Produtos químicos de limpeza não especificados podem danificar a lente de epóxi ou o encapsulamento.

6.3 Armazenamento e Manuseio

Os LEDs são sensíveis à umidade. Quando selados na bolsa à prova de umidade original com dessecante, devem ser armazenados a ≤30°C e ≤70% de UR e usados dentro de um ano. Uma vez aberta a bolsa, o ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C e 60% de UR. Componentes expostos às condições ambientais por mais de 168 horas devem ser aquecidos a aproximadamente 60°C por pelo menos 48 horas antes da soldagem para remover a umidade absorvida e prevenir o fenômeno de \"estouro\" (\"popcorning\") durante o refluxo.

7. Informações de Embalagem e Pedido

A embalagem padrão é fita transportadora relevada de 8mm de largura em bobinas de 7 polegadas (178 mm) de diâmetro. Cada bobina contém 5000 peças. Uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças está disponível para pedidos de restante. A fita é selada com uma fita de cobertura. A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

LEDs são dispositivos acionados por corrente. Para garantir brilho uniforme e evitar o desequilíbrio de corrente, especialmente quando vários LEDs são conectados em paralelo, um resistor limitador de corrente deve ser usado em série com cada LED. O valor do resistor (R) é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F, onde V_F é a tensão direta do LED na corrente desejada I_F. Não é recomendado acionar LEDs diretamente de uma fonte de tensão sem um limitador de corrente, pois isso provavelmente destruirá o dispositivo.

8.2 Considerações e Precauções de Projeto

Este produto destina-se a equipamentos eletrónicos de uso geral. Para aplicações que exigem confiabilidade excepcional onde uma falha pode comprometer a segurança (por exemplo, aviação, médica, transporte), qualificação e consultoria específicas são necessárias. O layout dos terminais no PCB deve seguir o design recomendado na ficha técnica para garantir soldagem adequada e estabilidade mecânica. Atenção deve ser dada ao projeto térmico no PCB para gerenciar a dissipação de calor de 75 mW, especialmente em espaços fechados ou altas temperaturas ambientes.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas, como LEDs vermelhos de GaAsP (Fosfeto de Arsênio e Gálio), o material AlInGaP usado neste dispositivo oferece eficiência luminosa significativamente maior, resultando em saída mais brilhante na mesma corrente e melhor estabilidade térmica. O ângulo de visão de 120 graus fornece um padrão de iluminação muito amplo e uniforme, adequado para indicadores de painel onde a visualização a partir de ângulos fora do eixo é necessária, em oposição aos LEDs de ângulo mais estreito usados para luz focada. Sua compatibilidade com processos padrão de refluxo IR o diferencia dos LEDs que requerem soldagem manual ou por onda, permitindo montagem automatizada de alta velocidade e custo-benefício.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED diretamente com uma fonte de 5V?

R: Não. Você deve usar um resistor limitador de corrente em série. Por exemplo, com uma V_F típica de 2,0V a 20mA e uma fonte de 5V, R = (5V - 2,0V) / 0,020A = 150 Ω. Um resistor é obrigatório.

P: O que significa lente \"Transparente\" para um LED vermelho?

R: O material da lente em si é incolor/transparente. A cor vermelha é emitida unicamente pelo chip semicondutor de AlInGaP dentro. Uma lente transparente geralmente permite um ângulo de visão mais amplo e menos distorção de cor em comparação com uma lente difusa colorida.

P: A corrente máxima é 30mA, mas a condição de teste é 20mA. Qual devo usar?

R: A condição de 20mA é o ponto de teste padrão para especificar as características ópticas. Você pode operar o LED em qualquer corrente até o máximo absoluto de 30mA CC, mas a intensidade luminosa e a tensão direta escalarão de acordo (veja as curvas de desempenho). Operar em correntes mais baixas aumenta a longevidade e reduz o calor.

P: Por que a umidade de armazenamento é tão importante?

R: Os encapsulamentos SMD podem absorver umidade do ar. Durante o processo de soldagem por refluxo em alta temperatura, essa umidade retida pode vaporizar-se rapidamente, criando pressão interna que pode rachar o encapsulamento ou descolar ligações internas—um fenômeno conhecido como \"estouro\" (\"popcorning\").

11. Estudo de Caso de Aplicação Prática

Cenário: Projetando um painel de indicadores de status para um roteador de rede.São necessários múltiplos LEDs (Alimentação, LAN, WAN, Wi-Fi). Usando este modelo de LED, o projetista faria: 1) Posicionar os LEDs no layout do PCB do painel frontal de acordo com a geometria recomendada dos terminais. 2) Para cada LED, calcular um resistor em série baseado no fornecimento lógico de 3,3V do sistema e uma corrente-alvo de 15mA (para equilíbrio entre brilho e potência). Assumindo V_F= 2,0V, R = (3,3V - 2,0V)/0,015A ≈ 87 Ω (usar valor padrão de 82 Ω ou 100 Ω). 3) Garantir que o layout do PCB forneça alguma área de cobre térmica sob os terminais do LED. 4) Especificar o mesmo código de bin de intensidade (por exemplo, S1) para todos os LEDs na Lista de Materiais (BOM) para garantir brilho uniforme em todo o painel. 5) Seguir o perfil de refluxo recomendado durante a montagem.

12. Introdução ao Princípio de Operação

Um Diodo Emissor de Luz é um diodo semicondutor de junção p-n. Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons da região tipo n e lacunas da região tipo p são injetados na região da junção. Quando esses portadores de carga se recombinam, energia é liberada. Em um diodo de silício padrão, essa energia é liberada principalmente como calor. Em um LED, o material semicondutor (neste caso, AlInGaP) tem uma banda proibida direta, o que significa que a energia é liberada na forma de fótons (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor. Uma banda proibida mais larga produz luz de comprimento de onda mais curto (mais azul).

13. Tendências e Desenvolvimentos Tecnológicos

A tendência geral nos LEDs indicadores SMD é em direção a maior eficiência (mais saída de luz por watt de entrada elétrica), o que reduz o consumo de energia e a geração de calor. Isso permite indicadores mais brilhantes na mesma corrente ou o mesmo brilho em correntes mais baixas, estendendo a vida útil da bateria do dispositivo. Os tamanhos dos encapsulamentos continuam a diminuir, permitindo matrizes de indicadores mais densas e integração em eletrónicos de consumo cada vez menores. Há também um foco em melhorar a consistência e estabilidade da cor ao longo da temperatura e da vida útil através de técnicas avançadas de binning e materiais semicondutores mais estáveis. O impulso para uma adoção mais ampla de materiais sem chumbo e sem halogênio, em conformidade com as regulamentações ambientais globais, continua sendo um fator-chave da indústria.