Ficha Técnica do LED SMD LTST-E681VEWT - Dimensões 2.8x3.5x1.9mm - Tensão 2.2V - Potência 196mW - Cor Vermelha - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-E681VEWT é um LED de montagem em superfície de alta luminosidade, projetado para aplicações eletrónicas modernas que exigem iluminação indicadora eficiente e fiável. Este dispositivo utiliza um material semicondutor de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para produzir uma saída de luz vermelha vibrante. Está alojado num encapsulamento compacto e padrão da indústria, compatível com processos de montagem automatizada, tornando-o adequado para fabricação em grande volume.

As principais vantagens deste LED incluem a sua conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), garantindo segurança ambiental. É embalado em fita de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, que é o padrão para equipamentos de pick-and-place automatizados. O dispositivo também foi projetado para ser compatível com processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR), que é o método predominante para montar placas de tecnologia de montagem em superfície (SMT). Os seus principais mercados-alvo incluem eletrónica de consumo, painéis de controlo industrial, iluminação interior automóvel e aplicações indicadoras de uso geral onde o espaço é limitado e a fiabilidade é fundamental.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Absolutas Máximas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Não é recomendado operar o LED em condições que excedam estes valores.

• Dissipação de Potência (Pd):196 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o encapsulamento do LED pode dissipar como calor a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder este limite arrisca sobreaquecer a junção semicondutora, levando a uma redução da vida útil ou a uma falha catastrófica.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA. Esta é a corrente direta pulsada máxima permitida, especificada sob um ciclo de trabalho de 1/10 com uma largura de pulso de 1ms. É significativamente superior à classificação DC, permitindo flashes breves e de alta intensidade.
• Corrente Direta Contínua (I_F):70 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima que pode ser aplicada ao LED em condições normais de operação.
• Gama de Temperatura de Operação:-40°C a +85°C. O LED foi projetado para funcionar corretamente dentro desta gama de temperatura ambiente.
• Gama de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +100°C. O dispositivo pode ser armazenado sem degradação dentro desta gama de temperatura mais ampla quando não está em operação.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros são medidos numa condição de teste padrão de Ta=25°C e I_F=50mA, salvo indicação em contrário. Eles definem o desempenho típico do dispositivo.

• Intensidade Luminosa (I_V):900 a 2800 mcd (milicandela). Esta é uma medida do poder percebido da luz emitida numa direção específica. A ampla gama indica que é utilizado um sistema de binning (detalhado na Secção 3). A medição utiliza um sensor filtrado para aproximar a resposta fotópica do olho humano (curva CIE).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor medido no eixo (0°). Um ângulo de 120° indica um padrão de luz amplo e difuso, adequado para aplicações que requerem ampla visibilidade.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):632 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência da luz emitida está no seu máximo. Encontra-se dentro da região vermelha do espectro visível.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):624 nm (típico). Derivado do diagrama de cromaticidade CIE, este é o comprimento de onda único que melhor representa a cor percebida do LED. É o parâmetro chave para a especificação da cor.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):20 nm (típico). Esta é a largura da emissão espectral à metade da sua potência máxima. Um valor de 20nm é característico dos LEDs vermelhos de AlInGaP, indicando uma cor relativamente pura.
• Tensão Direta (V_F):2.2 V (típico) com uma tolerância de ±0.1V. Esta é a queda de tensão no LED quando acionado à corrente especificada de 50mA. É crucial para projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA (máx.) a V_R=5V. Este parâmetro é testado apenas para garantia de qualidade. O LEDnão foi projetado para operação em polarização reversae aplicar uma tensão reversa no circuito pode danificá-lo.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins de desempenho. O LTST-E681VEWT utiliza um sistema de binning baseado na intensidade luminosa a 50mA.

Os códigos de bin (V2, W1, W2, X1, X2) representam gamas ascendentes de intensidade luminosa mínima e máxima. Por exemplo, o código de bin X2 contém LEDs com intensidade entre 2240 mcd e 2800 mcd. Uma tolerância de ±11% é aplicada dentro de cada bin. Este sistema permite aos projetistas selecionar o grau de brilho apropriado para a sua aplicação, equilibrando custo e desempenho. A ficha técnica não indica bins separados para comprimento de onda dominante ou tensão direta para este número de peça específico, sugerindo um controlo apertado desses parâmetros durante a fabricação.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora os gráficos específicos sejam referenciados mas não totalmente detalhados no texto fornecido, as curvas típicas para tal LED incluiriam:

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Mostra a relação exponencial entre a corrente direta e a tensão direta. A curva terá uma "tensão de joelho" distinta por volta de 1.8-2.0V, após a qual a corrente aumenta rapidamente com pequenos aumentos de tensão, destacando porque o acionamento por corrente constante é essencial.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Demonstra que a saída de luz é aproximadamente proporcional à corrente direta, mas pode mostrar saturação ou redução de eficiência em correntes muito altas.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra que a saída de luz diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Esta é uma consideração crítica para aplicações que operam em ambientes de alta temperatura.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de potência relativa versus comprimento de onda, mostrando um pico aproximadamente a 632nm e uma largura de cerca de 20nm à metade da potência de pico.
• Padrão do Ângulo de Visão:Um gráfico polar ilustrando a distribuição angular da intensidade luminosa, confirmando o ângulo de visão de 120° com uma distribuição Lambertiana ou quase-Lambertiana devido à lente difusa.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Dispositivo

O LED está em conformidade com um encapsulamento SMD padrão EIA. As dimensões principais (em mm) são:

• Comprimento Total: 3.2 mm
• Largura Total: 2.8 mm
• Altura Total: 1.9 mm
• Largura da Lente: 2.2 mm
• Comprimento da Lente: 3.5 mm
• Largura do Terminal: 0.7 mm
• Comprimento do Terminal: 0.8 mm

A tolerância é de ±0.2mm, salvo indicação em contrário. Um desenho dimensionado detalhado é fornecido na ficha técnica original.

5.2 Identificação de Polaridade e Design dos Terminais

A ligação do ânodo (positivo) é identificada. Para uma soldagem fiável, é fornecida uma disposição recomendada dos terminais na placa de circuito impresso (PCB), otimizada para processos de soldagem por refluxo infravermelho e de fase de vapor. O design adequado dos terminais é crítico para evitar o efeito "tombstoning" (o componente levantar numa extremidade) e garantir uma junta de solda fiável com a quantidade correta de pasta de solda.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem por Refluxo

O dispositivo é compatível com soldagem por refluxo infravermelho sem chumbo (Pb-free). O perfil recomendado deve estar em conformidade com a norma JEDEC J-STD-020B. Os parâmetros-chave incluem:

• Pré-aquecimento:150-200°C por um máximo de 120 segundos para aquecer gradualmente a placa e os componentes, ativando o fluxo e prevenindo choque térmico.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C. O tempo acima do líquido (tipicamente 217°C para solda sem chumbo) deve ser controlado.
• Tempo Total de Soldagem:Máximo de 10 segundos na temperatura de pico. O refluxo deve ser limitado a um máximo de dois ciclos.

É enfatizado que o perfil ótimo depende do design específico da PCB, componentes, pasta de solda e forno, e deve ser caracterizado para cada aplicação.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, deve-se ter extremo cuidado:

• Temperatura do Ferro:Máximo 300°C.
• Tempo de Soldagem:Máximo 3 segundos por terminal, e apenas um ciclo de soldagem é permitido para evitar stress térmico excessivo no encapsulamento plástico e nas ligações internas por fio.

6.3 Condições de Armazenamento

Os LEDs são dispositivos sensíveis à humidade (MSD).

• 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:Os componentes devem ser utilizados dentro de 168 horas (7 dias) após exposição ao ar ambiente (≤30°C / ≤60% HR). Se este tempo for excedido, é necessário um cozimento a aproximadamente 60°C durante pelo menos 48 horas antes da soldagem para remover a humidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" (fissuração do encapsulamento devido à pressão de vapor durante o refluxo). Para armazenamento a longo prazo de embalagens abertas, utilize um recipiente selado com dessecante ou um dessecador preenchido com azoto.

6.4 Limpeza

Se for necessária limpeza pós-soldagem, apenas devem ser utilizados solventes à base de álcool especificados, como álcool etílico ou isopropílico, à temperatura ambiente por menos de um minuto. Produtos químicos não especificados podem danificar a lente plástica ou o encapsulamento.

7. Embalagem e Informações de Pedido

• Especificações da Fita:Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada com 8mm de largura.
• Especificações da Bobina:A fita é enrolada numa bobina padrão de 7 polegadas (178mm) de diâmetro.
• Quantidade por Bobina:2000 unidades.
• Quantidade Mínima de Encomenda (MOQ):500 unidades para quantidades remanescentes.
• Normas:A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481.
• Número da Peça:LTST-E681VEWT. A convenção de nomenclatura normalmente inclui código da série (LTST), encapsulamento/estilo, código de cor/comprimento de onda (E681VE) e possivelmente outras variantes (WT).

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Projeto do Circuito de Acionamento

Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Para garantir brilho estável e uniforme, especialmente ao acionar múltiplos LEDs em paralelo, um resistor limitador de corrente em série éobrigatóriopara cada LED. O valor do resistor (R) é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Usando o V_Ftípico de 2.2V e um I_Fdesejado de 20mA com uma fonte de 5V: R = (5V - 2.2V) / 0.02A = 140 Ohms. Um resistor padrão de 150 Ohm seria adequado. Acionar LEDs diretamente de uma fonte de tensão sem limite de corrente resultará em corrente excessiva e falha rápida.

8.2 Gestão Térmica

Embora a dissipação de potência seja relativamente baixa (196mW), uma gestão térmica eficaz ainda é importante para manter a fiabilidade a longo prazo e uma saída de luz consistente. Certifique-se de que a PCB tem uma área de cobre adequada ligada ao terminal térmico do LED (se aplicável) ou aos terminais para ajudar a dissipar o calor. Evite operar nos limites absolutos máximos de corrente e temperatura por períodos prolongados.

8.3 Âmbito de Aplicação

Este LED destina-se a equipamentos eletrónicos gerais, como eletrodomésticos de escritório, dispositivos de comunicação e aplicações domésticas. Não foi projetado ou qualificado para aplicações críticas para a segurança onde a falha possa colocar em risco a vida ou a saúde (por exemplo, aviação, suporte de vida médico, controlo de transportes). Para tais aplicações, devem ser adquiridos componentes com certificações de fiabilidade apropriadas.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Os principais diferenciadores do LTST-E681VEWT na sua classe incluem:

• Tecnologia do Material:Uso de AlInGaP, que normalmente oferece maior eficiência e melhor estabilidade térmica para cores vermelhas e âmbar em comparação com tecnologias mais antigas como GaAsP.
• Brilho:Com uma intensidade máxima de 2800mcd, oferece alto brilho num tamanho de encapsulamento padrão.
• Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão de 120° com uma lente difusa proporciona excelente visibilidade fora do eixo, o que é preferível para indicadores de estado em relação a LEDs de feixe estreito.
• Compatibilidade de Processo:Total compatibilidade com montagem SMT automatizada e perfis de refluxo sem chumbo padrão reduz a complexidade e o custo de fabricação.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

P: Posso acionar este LED sem um resistor em série se a minha fonte de alimentação for exatamente 2.2V?

R: Não. A tensão direta tem uma tolerância (±0.1V) e varia com a temperatura. Um ligeiro excesso de tensão causaria um grande aumento descontrolado da corrente, potencialmente destruindo o LED. Utilize sempre um mecanismo limitador de corrente.

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

R: O Comprimento de Onda de Pico é onde a maior energia luminosa é fisicamente emitida. O Comprimento de Onda Dominante é calculado a partir das coordenadas de cor e representa o que o olho humano percebe como a cor. Para LEDs monocromáticos como este vermelho, eles estão frequentemente próximos, mas o Comprimento de Onda Dominante é o parâmetro chave para correspondência de cores.

P: A minha placa será lavada após a soldagem. Este LED é compatível?

R: A ficha técnica especifica limpeza apenas com solventes à base de álcool (isopropílico ou etílico) por menos de um minuto. Muitos limpadores de fluxo aquosos ou agressivos podem danificar o encapsulamento. Verifique a compatibilidade com o seu processo de limpeza específico.

P: Por que há uma vida útil de 168 horas após abrir a bolsa?

R: O encapsulamento plástico absorve humidade do ar. Durante o alto calor da soldagem por refluxo, esta humidade pode transformar-se rapidamente em vapor, causando pressão interna que pode fissurar o encapsulamento ou delaminar camadas internas ("efeito pipoca"). O limite de 168 horas e o procedimento de cozimento gerem este risco.

11. Exemplo de Aplicação Prática

Cenário:Projetar um indicador de estado de alimentação para um router DC de 12V.

Passos do Projeto:

1. Selecionar Corrente de Acionamento:Escolha um I_Fconservador de 15mA para maior vida útil e menor calor.

2. Calcular Resistor:Usando V_Ftípico = 2.2V. R = (12V - 2.2V) / 0.015A = 653 Ohms. Use o valor padrão mais próximo, 680 Ohms.

3. Calcular Potência do Resistor: P_R= I_F²* R = (0.015)²* 680 = 0.153W. Um resistor padrão de 1/4W (0.25W) é suficiente.

4. Layout da PCB:Coloque o LED e o seu resistor de 680Ω próximos um do outro. Siga a disposição recomendada dos terminais da ficha técnica para uma soldagem fiável.

5. Montagem:Utilize o perfil de refluxo sem chumbo compatível com JEDEC. Se as placas forem montadas mais de 7 dias após a abertura da bolsa do LED, coza os LEDs primeiro.

12. Princípio de Funcionamento

A emissão de luz no LTST-E681VEWT baseia-se na eletroluminescência numa junção p-n semicondutora feita de materiais AlInGaP. Quando uma tensão direta que excede o potencial intrínseco da junção é aplicada, eletrões da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa. Quando estes portadores de carga se recombinam, libertam energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga de AlInGaP determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, vermelho a aproximadamente 624-632 nm. A lente epóxi difusa sobre o chip serve para extrair a luz do semicondutor e moldar a sua distribuição angular num padrão amplo de 120 graus.

13. Tendências Tecnológicas

A indústria optoeletrónica para LEDs indicadores continua a evoluir. As tendências gerais relevantes para dispositivos como o LTST-E681VEWT incluem:

• Aumento da Eficiência:Melhorias contínuas na ciência dos materiais visam produzir mais lúmens por watt (lm/W), permitindo uma saída mais brilhante com a mesma corrente ou o mesmo brilho com menor consumo de energia e menos calor.
• Miniaturização:Embora encapsulamentos padrão como este permaneçam prevalentes, há uma pressão constante para reduzir a pegada e a altura para dispositivos eletrónicos cada vez mais finos.
• Fiabilidade Aprimorada:Melhorias em materiais de encapsulamento, técnicas de fixação do chip e ligação por fio visam estender a vida útil operacional e aumentar a tolerância ao stress térmico e mecânico.
• Consistência de Cor:Tolerâncias de binning mais apertadas e controlos avançados de fabricação estão a reduzir a variação de cor e brilho de lote para lote, o que é crítico para aplicações que utilizam múltiplos LEDs.
• Integração:Existe uma tendência para integrar circuitos de acionamento, funcionalidades de proteção (como díodos ESD) ou múltiplos chips de LED (RGB) num único encapsulamento, embora os LEDs discretos permaneçam fundamentais pela simplicidade e custo em muitas aplicações.