Ficha Técnica do LED SMD LTST-T680QSWT - Amarelo Difuso AlInGaP - 20mA - 130mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas para um LED de dispositivo de montagem em superfície (SMD). O componente é projetado para processos de montagem automatizada de placas de circuito impresso (PCB), apresentando um formato miniatura adequado para aplicações com espaço limitado. O LED utiliza um material semicondutor de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para produzir uma saída de luz amarela difusa. Sua função principal é como indicador de status, sinal luminoso ou para retroiluminação de painéis frontais em vários sistemas eletrônicos.

1.1 Características

• Conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).
• Embalado em fita de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro para máquinas de pick-and-place automatizadas.
• Footprint de encapsulamento padronizado EIA (Aliança das Indústrias Eletrônicas).
• Entrada compatível com níveis lógicos padrão de circuitos integrados (CI).
• Projetado para compatibilidade com sistemas automatizados de colocação de componentes.
• Resiste aos processos padrão de soldagem por refluxo infravermelho (IR).
• Pré-condicionado para acelerar até o Nível de Sensibilidade à Umidade 3 do JEDEC (Conselho de Engenharia de Dispositivos Eletrônicos Conjuntos).

1.2 Aplicações

O LED destina-se ao uso em uma ampla gama de equipamentos eletrônicos de consumo, comerciais e industriais. As áreas típicas de aplicação incluem dispositivos de telecomunicações (por exemplo, telefones sem fio/celulares), equipamentos de automação de escritório (por exemplo, notebooks, sistemas de rede), eletrodomésticos e painéis de controle industrial em geral. Suas funções específicas são como indicadores de status, iluminação de sinais ou símbolos e retroiluminação de painel frontal.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva Detalhada

As seções a seguir fornecem uma análise detalhada dos principais parâmetros de desempenho do LED sob condições de teste padrão (Ta=25°C).

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida e deve ser evitada para um desempenho confiável de longo prazo.

• Dissipação de Potência (Pd):130 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o encapsulamento pode dissipar como calor.
• Corrente Direta de Pico (I_F(pico)):100 mA. Esta é a corrente direta instantânea máxima permitida, tipicamente especificada sob condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso de 0,1ms) para evitar superaquecimento.
• Corrente Direta Contínua (I_F):50 mA. Esta é a corrente DC máxima recomendada para operação contínua.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. A aplicação de uma tensão de polarização reversa superior a este valor pode causar ruptura da junção.
• Faixa de Temperatura de Operação:-40°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 +100°C. A faixa de temperatura para armazenamento não operacional.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros definem o desempenho do dispositivo sob condições normais de operação (I_F= 20mA, Ta=25°C).

• Intensidade Luminosa (I_V):710 - 1400 mcd (milicandelas). Esta é a potência luminosa percebida por unidade de ângulo sólido. A ampla faixa indica que um sistema de binning é utilizado (ver Seção 3). A medição segue a curva de resposta fotópica do olho da CIE.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120° (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade do valor no eixo óptico (0°). Um ângulo de 120° indica um padrão de emissão difuso e amplo, adequado para iluminação de área ampla.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):592 nm (típico). O comprimento de onda no qual a intensidade radiante espectral é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):584,5 - 594,5 nm. Este é o comprimento de onda único que melhor representa a cor percebida da luz, derivado do diagrama de cromaticidade CIE. É o parâmetro chave para especificação de cor.
• Largura de Meia Altura Espectral (Δλ):15 nm (típico). A largura espectral da emissão na metade de sua intensidade máxima. Um valor de 15nm é característico dos materiais AlInGaP, indicando uma cor amarela relativamente pura.
• Tensão Direta (V_F):2,1V (típico), 2,6V (máximo) a 20mA. A queda de tensão através do LED quando conduz a corrente direta especificada.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA (máximo) a V_R=5V. A pequena corrente de fuga que flui quando o dispositivo está polarizado reversamente dentro de sua especificação máxima.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins de desempenho. Isso permite que os projetistas selecionem componentes que atendam a requisitos específicos de tensão, brilho e cor para sua aplicação.

3.1 Classificação de Tensão Direta (V_f)

Os LEDs são classificados com base em sua queda de tensão direta a 20mA. Isso é crítico para projetar circuitos limitadores de corrente e garantir brilho uniforme em matrizes paralelas.

• Bin D2:1,8V - 2,0V
• Bin D3:2,0V - 2,2V
• Bin D4:2,2V - 2,4V
• Bin D5:2,4V - 2,6V
• Tolerância por bin: ±0,1V

3.2 Classificação de Intensidade Luminosa (I_V)

Esta classificação garante um nível mínimo de brilho para um determinado código de produto.

• Bin U2:710 mcd - 900 mcd
• Bin V1:900 mcd - 1120 mcd
• Bin V2:1120 mcd - 1400 mcd
• Tolerância por bin: ±11%

3.3 Classificação de Comprimento de Onda Dominante (W_d)

Esta classificação controla o tom preciso de amarelo emitido pelo LED.

• Bin H:584,5 nm - 587,0 nm
• Bin J:587,0 nm - 589,5 nm
• Bin K:589,5 nm - 592,0 nm
• Bin L:592,0 nm - 594,5 nm
• Tolerância por bin: ±1 nm

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora dados gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica, as tendências típicas de desempenho para LEDs de AlInGaP podem ser descritas.

4.1 Característica Corrente vs. Tensão (I-V)

A tensão direta (V_F) exibe uma relação logarítmica com a corrente direta (I_F). Abaixo da tensão de condução (~1,8V para AlInGaP), a corrente é mínima. Acima deste limiar, V_Faumenta relativamente de forma linear com I_F, com uma inclinação determinada pela resistência dinâmica do diodo. Operar nos 20mA recomendados garante desempenho estável dentro da V_F range.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A intensidade luminosa (I_V) é aproximadamente proporcional à corrente direta (I_F) na faixa normal de operação. No entanto, a eficiência pode diminuir em correntes muito altas devido ao aumento da temperatura da junção e outros efeitos não lineares. Acionar o LED na ou abaixo da corrente contínua especificada (50mA) é essencial para manter a saída nominal e a longevidade.

4.3 Características de Temperatura

O desempenho dos LEDs é dependente da temperatura. Tipicamente, a tensão direta (V_F) tem um coeficiente de temperatura negativo, diminuindo à medida que a temperatura da junção aumenta. Por outro lado, a intensidade luminosa geralmente diminui com o aumento da temperatura da junção. O gerenciamento térmico adequado na aplicação (por exemplo, área de cobre adequada na PCB para dissipação de calor) é crucial para manter a saída óptica consistente e a confiabilidade do dispositivo ao longo da faixa de temperatura de operação especificada.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED é alojado em um encapsulamento padrão de montagem em superfície. Todas as dimensões críticas são fornecidas em milímetros com uma tolerância geral de ±0,2mm, salvo indicação em contrário. O encapsulamento inclui uma lente difusa que cria o amplo ângulo de visão de 120°.

5.2 Layout Recomendado para as Pastilhas de Fixação na PCB

Um projeto de padrão de solda é fornecido para soldagem por refluxo infravermelho ou de fase de vapor. Seguir este footprint recomendado garante a formação adequada da junta de solda, o autoalinhamento durante o refluxo e a fixação mecânica confiável. O projeto da pastilha também auxilia na dissipação de calor do encapsulamento do LED.

5.3 Identificação de Polaridade

LEDs de montagem em superfície normalmente têm uma marcação ou um recurso formatado (como um entalhe ou um canto chanfrado) no encapsulamento para indicar o terminal cátodo (negativo). A orientação correta da polaridade na PCB é obrigatória para o funcionamento do dispositivo.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo IR (Processo Sem Chumbo)

A ficha técnica referencia um perfil compatível com J-STD-020B. Um perfil típico de refluxo sem chumbo inclui:

• Pré-aquecimento/Rampa:Uma rampa gradual até ~150-200°C para ativar o fluxo e minimizar o choque térmico.
• Zona de Estabilização:Um platô tipicamente entre 150-200°C por até 120 segundos para permitir a equalização de temperatura em toda a PCB.
• Zona de Refluxo:Um aumento rápido de temperatura até um pico máximo de 260°C. O tempo acima do líquido (por exemplo, 217°C) deve ser controlado.
• Resfriamento:Uma fase controlada de resfriamento para solidificar as juntas de solda.
• Nota:O perfil específico deve ser otimizado para a montagem real da PCB, considerando espessura da placa, densidade de componentes e especificações da pasta de solda.

6.2 Armazenamento e Manuseio

• Embalagem Selada:Armazenar a ≤30°C e ≤70% UR. Usar dentro de um ano da data de embalagem quando em saco barreira de umidade com dessecante.
• Embalagem Aberta:Para componentes removidos de sua embalagem seca, o ambiente de armazenamento recomendado é ≤30°C e ≤60% UR. Os componentes devem ser submetidos ao refluxo IR dentro de 168 horas (1 semana) de exposição. Para exposição mais longa, recomenda-se um cozimento de 48 horas a 60°C antes da soldagem para remover a umidade absorvida e prevenir o \"efeito pipoca\" durante o refluxo.

6.3 Limpeza

Se a limpeza pós-soldagem for necessária, use solventes à base de álcool, como álcool isopropílico (IPA) ou etanol. A imersão deve ser à temperatura ambiente e por menos de um minuto. Evite limpadores químicos não especificados que possam danificar a lente do LED ou o material do encapsulamento.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificações da Fita e Bobina

Os componentes são fornecidos em fita transportadora em relevo com uma fita de cobertura protetora, enrolados em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. As quantidades padrão por bobina são de 2000 peças. A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481 para garantir compatibilidade com equipamentos de montagem automatizada.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

LEDs são dispositivos acionados por corrente. Um resistor limitador de corrente em série é obrigatório ao conectar a uma fonte de tensão. O valor do resistor (R_s) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R_s= (V_fonte- V_F) / I_F. Para brilho uniforme ao acionar múltiplos LEDs em paralelo, é fortemente recomendado usar um resistor limitador de corrente separado para cada LED, em vez de um único resistor para toda a matriz paralela. Isso compensa as variações naturais na tensão direta (V_F) entre LEDs individuais.

8.2 Considerações de Projeto

• Gerenciamento Térmico:Certifique-se de que o layout da PCB forneça alívio térmico adequado, especialmente ao operar próximo às especificações máximas de corrente. Ilhas de cobre conectadas à pastilha térmica do LED podem ajudar a dissipar o calor.
• Proteção contra ESD:Embora não explicitamente declarado para todos os LEDs, implementar proteção básica contra ESD nas linhas de sinal conectadas aos LEDs é uma boa prática de projeto para ambientes sensíveis.
• Projeto Óptico:A lente difusa proporciona visão ampla. Para luz direcionada, ópticas externas (refletores, tubos de luz) podem ser necessárias.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Este LED amarelo baseado em AlInGaP oferece vantagens específicas. Comparado com tecnologia mais antiga, como LEDs amarelos de GaAsP (Fosfeto de Arsênio e Gálio), o AlInGaP fornece eficiência luminosa significativamente maior, resultando em saída mais brilhante na mesma corrente de acionamento, e melhor estabilidade de cor ao longo da temperatura e da vida útil. O amplo ângulo de visão de 120° com lente difusa é uma característica fundamental para aplicações que requerem iluminação ampla e uniforme, em vez de um feixe focalizado, diferenciando-o de LEDs com ângulos de visão estreitos projetados para luz direcionada.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

10.1 Qual valor de resistor devo usar com uma fonte de 5V?

Usando a V_Ftípica de 2,1V a 20mA: R = (5V - 2,1V) / 0,02A = 145 Ohms. O valor padrão mais próximo de 150 Ohms resultaria em I_F≈ 19,3mA, o que é aceitável. Sempre calcule usando a V_Fmáxima (2,6V) para garantir que a corrente mínima seja suficiente para seu requisito de brilho: R_min= (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohms.

10.2 Posso acionar este LED sem um resistor limitador de corrente usando uma fonte de corrente constante?

Sim, um driver de corrente constante ajustado para 20mA é um método excelente para acionar um LED, pois garante a regulação precisa da corrente independentemente das variações da tensão direta. Isso é frequentemente preferido para aplicações críticas de brilho.

10.3 Por que há uma especificação de corrente de pico (100mA) maior que a corrente contínua (50mA)?

A especificação de corrente de pico permite pulsos breves de corrente mais alta, o que pode ser útil para esquemas de multiplexação ou para criar flashes curtos e brilhantes. O baixo ciclo de trabalho (1/10) garante que a dissipação média de potência e a temperatura da junção permaneçam dentro dos limites seguros, prevenindo danos térmicos.

11. Exemplo de Caso de Uso Prático

Cenário: Indicador de Status de Painel Frontal para um Roteador de Rede

Um projetista precisa de múltiplos LEDs de status amarelos no painel frontal de um roteador para indicar energia, conectividade com a internet e atividade Wi-Fi. Ele escolhe este LED por seu amplo ângulo de visão, garantindo que a luz seja visível de vários ângulos. Os LEDs são acionados a 15mA (abaixo da condição de teste de 20mA para uma vida útil mais longa) via pinos GPIO em um microcontrolador. Um resistor em série de 150 ohms é usado para cada LED, conectado ao barramento de 3,3V. A lente difusa fornece uma luz suave e não ofuscante, adequada para um ambiente doméstico/de escritório. Os LEDs são colocados na PCB de acordo com o layout de pastilha recomendado e montados usando um perfil padrão de refluxo sem chumbo.

12. Introdução ao Princípio de Operação

Um LED é um diodo semicondutor. Quando uma tensão direta que excede a energia da banda proibida do material é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam na junção p-n. Em um LED de AlInGaP, este evento de recombinação libera energia na forma de fótons (luz). A composição específica das camadas de Alumínio, Índio, Gálio e Fosfeto determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, no espectro amarelo (~590nm). A lente de epóxi difusa que envolve o chip semicondutor espalha a luz, criando o amplo padrão de emissão.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência geral na tecnologia LED é em direção a maior eficiência (mais lúmens por watt), melhor reprodução de cores e maior confiabilidade. Para LEDs do tipo indicador, a miniaturização continua enquanto mantém ou aumenta a saída de luz. Há também um foco em ampliar a gama de cores disponível em encapsulamentos SMD. O uso de AlInGaP para LEDs amarelos, âmbar e vermelhos representa uma tecnologia estabelecida e de alto desempenho. Desenvolvimentos futuros podem envolver novos sistemas de materiais ou nanoestruturas para alcançar emissão espectral ainda mais estreita ou maior eficiência em altas temperaturas.