Ficha Técnica do LED SMD LTST-C990KRKT - Vermelho AlInGaP - 20mA - 1.6-2.4V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de uma lâmpada LED SMD compacta e de alto brilho. Projetada para montagem automatizada em placas de circuito impresso (PCB), este componente é ideal para aplicações com restrições de espaço em uma ampla gama de equipamentos eletrônicos.

1.1 Características

• Conforme com as diretrizes ambientais RoHS.
• Incorporada com uma lente em forma de cúpula para distribuição de luz otimizada.
• Utiliza um chip semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) Ultra Brilhante para alta eficiência luminosa no espectro vermelho.
• Embalado em fita de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, compatível com equipamentos padrão de pick-and-place automatizado.
• Conforme com os contornos padrão de embalagem da EIA (Electronic Industries Alliance).
• Projetado para ser acionado diretamente por saídas de circuitos integrados (CI).
• Totalmente compatível com processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR).

1.2 Aplicações

Este LED é adequado para uma ampla gama de aplicações, incluindo, mas não se limitando a:

• Dispositivos de telecomunicações, equipamentos de automação de escritório, eletrodomésticos e sistemas de controle industrial.
• Retroiluminação de teclados e teclados numéricos.
• Indicadores de status e de energia.
• Micro-displays e indicadores de painel.
• Luminárias de sinalização e iluminação simbólica.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

2.1 Especificações Máximas Absolutas

As seguintes especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Todos os valores são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Dissipação de Potência (Pd):62,5 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o encapsulamento do LED pode dissipar como calor sem degradação.
• Corrente Direta de Pico (I_F(PEAK)):60 mA. Esta é a corrente direta pulsada máxima permitida, tipicamente especificada sob condições de ciclo de trabalho de 1/10 e largura de pulso de 0,1ms para evitar superaquecimento.
• Corrente Direta Contínua (I_F):25 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima recomendada para operação confiável de longo prazo.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Faixa de Temperatura de Operação:-30°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente na qual o dispositivo é projetado para funcionar.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +85°C. A faixa de temperatura para armazenamento não operacional.
• Condição de Soldagem por Infravermelho:Suporta temperatura de pico de 260°C por 10 segundos, o que é padrão para processos de refluxo sem chumbo (Pb-free).

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros definem o desempenho típico do dispositivo sob condições padrão de teste (Ta=25°C, I_F=20mA, salvo indicação em contrário).

• Intensidade Luminosa (I_V):180,0 - 1120,0 mcd (milicandela). Medida usando um sensor filtrado para corresponder à curva de resposta fotópica (olho humano) da CIE. A ampla faixa é gerenciada através de um sistema de classificação (binning).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):75 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade do valor medido no eixo central (0°). A lente em cúpula cria este padrão de visão amplo.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):639 nm (típico). O comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):624,0 - 636,0 nm. Derivado do diagrama de cromaticidade CIE, este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor (vermelho).
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):20 nm (típico). A largura de banda do espectro emitido medida na metade da intensidade de pico, indicando pureza da cor.
• Tensão Direta (V_F):1,6 - 2,4 V. A queda de tensão no LED quando acionado a 20mA. Esta faixa deve ser considerada no projeto do circuito de acionamento.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA (máximo). A corrente de fuga quando 5V são aplicados em polarização reversa.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

Para garantir consistência nas aplicações, os LEDs são classificados (binning) com base em parâmetros ópticos-chave.

3.1 Código de Classificação de Intensidade Luminosa

O dispositivo é categorizado em classes com base em sua intensidade luminosa mínima e máxima medida a 20mA. A tolerância dentro de cada classe é de +/-15%.

• Classe S:180,0 - 280,0 mcd
• Classe T:280,0 - 450,0 mcd
• Classe U:450,0 - 710,0 mcd
• Classe V:710,0 - 1120,0 mcd

Selecionar a classe apropriada é crucial para aplicações que exigem brilho uniforme em múltiplos LEDs.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica (ex.: Fig.1, Fig.5), a análise a seguir é baseada nos dados tabulares fornecidos e no comportamento padrão de LEDs.

4.1 Implicações da Curva IV (Corrente-Tensão)

A faixa de tensão direta (V_F) de 1,6V a 2,4V a 20mA indica a relação exponencial característica de um diodo. A V_Freal para uma unidade específica dependerá das propriedades do material semicondutor e da temperatura da junção. Os projetistas devem garantir que o circuito limitador de corrente possa acomodar esta faixa para manter a corrente consistente e, portanto, o brilho consistente.

4.2 Características de Temperatura

A faixa de temperatura de operação especificada é de -30°C a +85°C. É importante notar que as características do LED são dependentes da temperatura. Tipicamente, a tensão direta (V_F) tem um coeficiente de temperatura negativo (diminui com o aumento da temperatura), enquanto a intensidade luminosa também diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Um gerenciamento térmico adequado na PCB é essencial para manter o desempenho e a longevidade, especialmente quando operando próximo à corrente máxima nominal.

4.3 Distribuição Espectral

Com um comprimento de onda dominante entre 624nm e 636nm e uma largura a meia altura espectral típica de 20nm, este LED emite uma luz vermelha saturada. O espectro relativamente estreito é característico da tecnologia AlInGaP, oferecendo boa pureza de cor em comparação com tecnologias mais antigas, como GaAsP.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O LED está em conformidade com um contorno padrão de embalagem SMD. Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância típica de ±0,1mm, salvo indicação em contrário. A pegada específica e a altura são definidas no desenho da embalagem, o que é essencial para o layout da PCB e verificações de folga.

5.2 Layout Recomendado dos Terminais na PCB

É fornecido um padrão de terminais sugerido (projeto das pastas de cobre) para garantir soldagem confiável e estabilidade mecânica. Seguir esta recomendação ajuda a alcançar a formação adequada do filete de solda e o alinhamento durante o processo de refluxo.

5.3 Identificação da Polaridade

O cátodo é tipicamente marcado no dispositivo, muitas vezes por um entalhe, uma marca verde ou um terminal mais curto dentro do encapsulamento. A orientação correta da polaridade é crítica durante a montagem para garantir o funcionamento do dispositivo.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem por Refluxo (Processo sem Chumbo)

O dispositivo é classificado para soldagem por refluxo IR com uma temperatura de pico de 260°C por no máximo 10 segundos. Um perfil de exemplo é sugerido, incluindo uma fase de pré-aquecimento (150-200°C por até 120 segundos) para aquecer gradualmente o conjunto e minimizar o choque térmico. O perfil deve ser desenvolvido de acordo com os padrões JEDEC e validado com o projeto específico da PCB e a pasta de solda.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, ela deve ser realizada com um ferro controlado por temperatura ajustado para no máximo 300°C. O tempo de contato com o terminal do LED não deve exceder 3 segundos, e a soldagem deve ser limitada a uma única vez por terminal para evitar danos térmicos ao encapsulamento epóxi e ao chip semicondutor.

6.3 Condições de Armazenamento

Os LEDs são dispositivos sensíveis à umidade (MSL 3). Quando armazenados em sua bolsa selada à prova de umidade original com dessecante, devem ser mantidos a ≤30°C e ≤90% 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 ao ar ambiente por mais de uma semana devem ser pré-aquecidos ("baked") a aproximadamente 60°C por pelo menos 20 horas antes do refluxo para remover a umidade absorvida e evitar o "efeito pipoca" durante a soldagem.

6.4 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. Limpadores químicos não especificados podem danificar a lente plástica ou o material do encapsulamento.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os componentes são fornecidos em fita transportadora embutida, com 8mm de largura, enrolada em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Cada bobina contém 3000 peças. A fita é selada com uma fita de cobertura para proteger os componentes. Os padrões do setor (ANSI/EIA 481) são seguidos para espaçamento e orientação dos compartimentos.

7.2 Quantidade Mínima de Pedido

A quantidade padrão de embalagem é de 3000 peças por bobina. Para quantidades remanescentes, está disponível um pacote mínimo de 500 peças.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Projeto do Circuito de Acionamento

LEDs são dispositivos acionados por corrente. Para garantir brilho uniforme e evitar desequilíbrio de corrente, é fortemente recomendado usar um resistor limitador de corrente em série para cada LED, mesmo quando vários LEDs estiverem conectados em paralelo a uma fonte de tensão (conforme mostrado no "Modelo de circuito A" da ficha técnica). Acionar LEDs diretamente de uma fonte de tensão sem regulação de corrente ("Modelo de circuito B") não é recomendado, pois leva a variação de brilho e potencial dano por sobrecorrente devido à dispersão de V_Fde unidade para unidade.

8.2 Considerações de Projeto

• Configuração da Corrente:Opere na ou abaixo da corrente direta contínua recomendada de 20mA para uma vida útil ideal. Use a corrente mínima que atinja o brilho necessário.
• Gerenciamento Térmico:Certifique-se de que a PCB tenha área de cobre ou vias térmicas adequadas para dissipar calor, especialmente em ambientes de alta temperatura ambiente ou aplicações de alta corrente.
• Proteção contra ESD:O dispositivo é sensível à descarga eletrostática (ESD). Controles adequados de ESD (pulseiras aterradas, estações de trabalho aterradas) devem ser usados durante a manipulação e montagem.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Este LED vermelho AlInGaP oferece várias vantagens:

• Maior Eficiência e Brilho:Comparado aos LEDs vermelhos tradicionais GaAsP, a tecnologia AlInGaP fornece intensidade luminosa significativamente maior para a mesma corrente de acionamento.
• Melhor Estabilidade Térmica:LEDs AlInGaP geralmente exibem menor queda de intensidade luminosa com o aumento da temperatura do que algumas outras tecnologias.
• Embalagem Padronizada:A pegada SMD padrão EIA garante compatibilidade com uma vasta gama de equipamentos de montagem automatizada e bibliotecas de projeto de PCB, reduzindo a complexidade de projeto e fabricação.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

10.1 Por que há uma faixa tão grande na Intensidade Luminosa (180-1120 mcd)?

Esta faixa representa a dispersão total em toda a produção. Através do sistema de classificação (S, T, U, V), as unidades são classificadas em grupos muito mais restritos. Os projetistas especificam a classe necessária para garantir consistência em sua aplicação.

10.2 Posso acionar este LED continuamente a 25mA?

Embora 25mA seja a especificação máxima absoluta de corrente contínua, para operação confiável de longo prazo e para considerar condições térmicas do mundo real, é aconselhável projetar o circuito de acionamento para uma corrente mais baixa, como a condição de teste típica de 20mA. A derivação aumenta a confiabilidade.

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

Comprimento de Onda de Pico (λ_P) é o comprimento de onda físico onde a saída espectral é mais forte. Comprimento de Onda Dominante (λ_d) é um valor calculado baseado na percepção de cor humana (gráfico CIE) que define a cor percebida. Para uma fonte monocromática como este LED vermelho, eles são próximos, mas não necessariamente idênticos.

11. Caso Prático de Projeto

Cenário:Projetando um painel indicador de status que requer 5 LEDs vermelhos uniformemente brilhantes alimentados por uma linha de 5V.

1. Seleção da Classe:Escolha a Classe U (450-710 mcd) para brilho alto e consistente.
2. Corrente de Acionamento:Defina 18mA por LED para um bom equilíbrio entre brilho e longevidade.
3. Cálculo do Resistor em Série:Usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Para acomodar a faixa de V_F (1,6V-2,4V), use o V_F máximo para um projeto conservador: R = (5V - 2,4V) / 0,018A ≈ 144 Ω. O valor padrão mais próximo é 150 Ω. Recalculando a corrente para o V_F mínimo: I_F= (5V - 1,6V) / 150Ω ≈ 22,7mA, que ainda está dentro de um limite seguro. Portanto, um resistor de 150Ω, 1/8W em série com cada LED é apropriado.
4. Layout:Posicione os LEDs e resistores de acordo com o layout de terminais recomendado. Certifique-se de ter alguma área de cobre ao redor dos terminais do LED para dissipação de calor.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através da eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, elétrons e lacunas se recombinam na região ativa (o chip AlInGaP neste caso). Esta recombinação libera energia na forma de fótons (luz). A composição específica do material semicondutor (Alumínio, Índio, Gálio, Fosfeto) determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, vermelho. A lente epóxi em forma de cúpula serve para proteger o chip, melhorar a extração de luz do semicondutor e moldar o padrão de radiação em um ângulo de visão amplo.

13. Tendências de Desenvolvimento

A tendência geral na tecnologia LED SMD continua em direção a maior eficácia luminosa (mais saída de luz por watt de entrada elétrica), confiabilidade aprimorada e tamanhos de embalagem menores, permitindo projetos de maior densidade. Há também um foco em tolerâncias de classificação mais restritas para cor e intensidade para atender às demandas de aplicações que requerem correspondência de cores precisa e uniformidade, como displays de cores completas e iluminação automotiva. Além disso, avanços em materiais de encapsulamento visam fornecer melhor desempenho térmico e resistência a condições ambientais adversas, como alta umidade e ciclagem de temperatura.