Ficha Técnica do LED SMD LTST-T680VEWT - AlInGaP Vermelho - Ângulo de Visão de 120° - 2.1V Típico - 50mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um LED de montagem em superfície (SMD) projetado para montagem automatizada em placas de circuito impresso (PCB). O componente é desenvolvido para aplicações com restrições de espaço numa ampla gama de equipamentos eletrónicos. O seu formato miniatura e compatibilidade com processos de montagem padrão tornam-no adequado para integração em eletrónica de consumo e industrial moderna onde é necessária indicação de estado fiável ou retroiluminação.

1.1 Características

• Conforme 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 automáticas.
• Formato de encapsulamento padrão EIA (Electronic Industries Alliance).
• Entrada/saída compatível com níveis lógicos de circuitos integrados (CI).
• Projetado para compatibilidade com equipamentos de colocação automática.
• Adequado para processos de soldadura por refluxo infravermelho (IR).
• Pré-condicionado para acelerar até ao Nível de Sensibilidade à Humidade 3 da JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council).

1.2 Aplicações

• Equipamentos de telecomunicações (ex.: telefones sem fios, telemóveis).
• Dispositivos de automação de escritório (ex.: computadores portáteis, sistemas de rede).
• Eletrodomésticos e eletrónica de consumo.
• Painéis de controlo industrial e instrumentação.
• Indicadores de estado e de alimentação de uso geral.
• Iluminação de sinais e símbolos.
• Retroiluminação de painéis frontais e displays.

2. Encapsulamento e Dimensões

O LED utiliza um material de lente difusa com um material semicondutor de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) como fonte de luz, produzindo uma cor vermelha. As dimensões do encapsulamento são fornecidas em desenhos mecânicos detalhados (consulte a ficha técnica original para as figuras). Todas as dimensões principais são especificadas em milímetros (mm) com uma tolerância padrão de ±0.2 mm, salvo indicação em contrário. O componente é sensível à polaridade, sendo crucial a orientação correta durante a colocação para um funcionamento adequado.

3. Especificações e Características

3.1 Especificações Absolutas Máximas

Tensões além destes limites podem causar danos permanentes no dispositivo. Todas as especificações são definidas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Dissipação de Potência (Pd):130 mW
• Corrente Direta de Pico (IFP):100 mA (a um ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0.1ms)
• Corrente Direta Contínua (IF):50 mA
• Tensão Inversa (VR):5 V
• Gama de Temperatura de Funcionamento (Topr):-40°C a +85°C
• Gama de Temperatura de Armazenamento (Tstg):-40°C a +100°C

3.2 Perfil de Refluxo IR Sugerido

Para processos de soldadura sem chumbo (Pb-free), recomenda-se um perfil de refluxo conforme J-STD-020B. O perfil inclui tipicamente uma fase de pré-aquecimento, uma etapa de estabilização térmica, uma zona de refluxo com temperatura de pico e uma fase de arrefecimento. O cumprimento dos limites de tempo e temperatura especificados, particularmente a temperatura de pico máxima de 260°C, é essencial para prevenir danos térmicos no encapsulamento do LED e garantir juntas de solda fiáveis.

3.3 Características Elétricas e Óticas

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

• Intensidade Luminosa (Iv):710.0 - 1400.0 mcd (milicandelas). Medida com um filtro que aproxima a curva de resposta fotópica do olho CIE.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):120 graus (típico). Definido como o ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade da intensidade axial (no eixo).
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λP):633 nm (nanómetros, típico). O comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):624 nm (típico). O comprimento de onda único percecionado pelo olho humano, derivado do diagrama de cromaticidade CIE. Tolerância de ±1 nm.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):15 nm (típico). A largura espectral a metade da intensidade máxima.
• Tensão Direta (VF):2.1 V (típico), 2.6 V (máximo). Tolerância de ±0.1 V a IF=20mA.
• Corrente Inversa (IR):10 μA (microamperes, máximo) a VR=5V.

4. Sistema de Classificação por Bins

Para garantir consistência no brilho para aplicações de produção, os LEDs são classificados em bins com base na intensidade luminosa medida a 20mA.

• Código de Bin V1:710.0 mcd (Mín) a 900.0 mcd (Máx)
• Código de Bin V2:900.0 mcd (Mín) a 1120.0 mcd (Máx)
• Código de Bin W1:1120.0 mcd (Mín) a 1400.0 mcd (Máx)

A tolerância dentro de cada bin de intensidade é de aproximadamente ±11%. Os projetistas devem ter em conta esta variação quando múltiplos LEDs são usados num arranjo para obter uma aparência uniforme.

5. Curvas de Desempenho Típicas

A ficha técnica inclui representações gráficas das principais relações (consulte as figuras originais). Estas ilustram tipicamente:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta:Mostra como a saída de luz aumenta com a corrente, geralmente de forma não linear, destacando a importância da regulação de corrente.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra a diminuição da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta, um fator crítico para a gestão térmica.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Descreve a curva característica I-V do díodo.
• Distribuição Espectral:Um gráfico da intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando a banda de emissão estreita característica dos LEDs AlInGaP centrada em torno de 633 nm.

6. Guia do Utilizador e Manuseamento

6.1 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldadura ou devido a contaminação, use apenas solventes especificados. Mergulhe o LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. Não use limpeza ultrassónica ou líquidos químicos não especificados, pois podem danificar a lente de epóxi ou o encapsulamento.

6.2 Layout Recomendado para as Pistas do PCB

É fornecido um padrão de pistas (footprint) sugerido para o PCB para garantir a formação adequada do filete de solda e estabilidade mecânica durante a soldadura por refluxo infravermelho ou em fase de vapor. Seguir esta recomendação ajuda a prevenir o efeito "tombstoning" (o componente levantar-se numa ponta) e garante uma ligação elétrica fiável.

6.3 Embalagem: Fita e Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada com uma fita de cobertura protetora, enrolada em bobinas de 7 polegadas (178 mm) de diâmetro. As especificações principais incluem:

• Passo dos Bolsos:8 mm.
• Quantidade por Bobina:2000 unidades.
• Máximo de Componentes em Falta Consecutivos:Dois bolsos.
• A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481.

Este formato de embalagem é padrão para linhas de montagem automática de alta velocidade.

7. Precauções e Notas de Aplicação Importantes

7.1 Aplicação Pretendida

Este LED é projetado para uso em equipamentos eletrónicos comerciais e industriais padrão. Não se destina a aplicações críticas para a segurança onde uma falha possa colocar diretamente em risco a vida ou a saúde (ex.: aviação, suporte de vida médico, controlo de transportes). Para tais aplicações, é obrigatória a consulta ao fabricante para componentes com qualificações de fiabilidade excecionais.

7.2 Condições de Armazenamento

O armazenamento adequado é vital para prevenir a absorção de humidade, que pode causar "popcorning" (fissuração do encapsulamento) durante a soldadura por refluxo.

• Embalagem Selada:Armazenar a ≤30°C e ≤70% de Humidade Relativa (HR). Usar dentro de um ano.
• Embalagem Aberta:Se o saco de barreira à humidade for aberto, os componentes devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% HR. É fortemente recomendado completar o processo de refluxo IR dentro de 168 horas (7 dias) após a exposição.
• Armazenamento Prolongado (Aberto):Para armazenamento além de 168 horas, coloque os componentes num recipiente selado com dessecante ou num dessecador de azoto. Componentes armazenados fora do saco por mais de 168 horas requerem um pré-condicionamento de cozedura de pelo menos 48 horas a aproximadamente 60°C antes da soldadura para remover a humidade absorvida.

7.3 Recomendações de Soldadura

Cumpra as seguintes condições de soldadura para prevenir danos térmicos:

• Soldadura por Refluxo:
  • Pré-aquecimento: 150–200°C
  • Tempo de Pré-aquecimento: 120 segundos máximo
  • Temperatura de Pico: 260°C máximo
  • Tempo acima do Líquidus: 10 segundos máximo (máximo de dois ciclos de refluxo permitidos)
• Soldadura Manual (Ferro de Soldar):
  • Temperatura da Ponta do Ferro: 300°C máximo
  • Tempo de Contacto: 3 segundos máximo (uma única vez por terminal)

Note que o perfil de refluxo ótimo depende do design específico do PCB, da pasta de solda e do forno. O perfil fornecido, baseado em normas JEDEC, serve como um alvo genérico.

7.4 Design do Circuito de Acionamento

Os LEDs são dispositivos operados por corrente. A sua tensão direta (VF) tem uma tolerância e um coeficiente de temperatura negativo. Para garantir brilho uniforme ao acionar múltiplos LEDs, especialmente em paralelo, deve ser usado um resistor limitador de corrente em série comcadaLED. Não é recomendado acionar LEDs em paralelo sem resistores individuais (como no Modelo de Circuito B), pois pequenas variações na VF causarão diferenças significativas na partilha de corrente e, consequentemente, na intensidade luminosa.

7.5 Sensibilidade à Descarga Eletrostática (ESD)

Como a maioria dos dispositivos semicondutores, os LEDs são suscetíveis a danos por descarga eletrostática. Devem ser observadas as precauções padrão de manuseamento ESD durante a montagem e manuseamento. Isto inclui o uso de estações de trabalho aterradas, pulseiras condutoras e recipientes condutores.

8. Análise Técnica Aprofundada e Considerações de Design

8.1 Tecnologia de Material: AlInGaP

O uso de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) como material semicondutor ativo é fundamental para o desempenho deste LED. A tecnologia AlInGaP permite emissão de alta eficiência na região do vermelho ao âmbar-laranja do espetro visível. Comparada com tecnologias mais antigas como GaAsP, os LEDs AlInGaP oferecem eficácia luminosa superior, melhor estabilidade térmica e maior tempo de vida operacional. A lente difusa alarga ainda mais o ângulo de visão para 120 graus, tornando-o ideal para aplicações que requerem visibilidade de ângulo largo.

8.2 Gestão Térmica

A dissipação de potência máxima é de 130 mW. Embora pareça baixa, um dissipador de calor eficaz através do PCB continua a ser importante. A intensidade luminosa do LED diminui à medida que a sua temperatura de junção aumenta, como mostrado nas curvas de desempenho. Para designs que operam a altas temperaturas ambiente ou perto da corrente direta máxima, garantir um alívio térmico adequado no design das pistas do PCB (ex.: vias térmicas para planos de terra internos) pode ajudar a manter o brilho consistente e a longevidade.

8.3 Integração do Design Ótico

O ângulo de visão de 120 graus com uma lente difusa fornece um feixe suave e largo, adequado para aplicações de indicador onde o LED pode ser visto de vários ângulos. Os projetistas devem considerar este padrão de feixe ao projetar guias de luz, lentes ou molduras para evitar criar pontos quentes ou sombras indesejadas. O comprimento de onda dominante de 624 nm situa-se na região vermelho-alaranjada, que é altamente visível para o olho humano e é uma cor padrão para indicadores de estado "ligado" ou "ativo".

8.4 Fiabilidade e Tempo de Vida

A gama de temperatura de funcionamento especificada de -40°C a +85°C e a gama de armazenamento até 100°C indicam uma construção robusta. O pré-condicionamento para o Nível 3 da JEDEC sugere que o encapsulamento pode suportar condições típicas de chão de fábrica por um tempo limitado. A fiabilidade a longo prazo é influenciada pela corrente de funcionamento e pela temperatura da junção; reduzir a corrente de funcionamento do máximo absoluto de 50mA prolongará significativamente a vida operacional do dispositivo.

9. Comparação e Orientação de Seleção

Ao selecionar um LED SMD para uma aplicação de indicador vermelho, os principais diferenciadores incluem:

• Ângulo de Visão:O ângulo de 120° deste componente é mais largo do que muitos LEDs padrão (frequentemente 60-90°), oferecendo melhor visibilidade fora do eixo.
• Classificação por Intensidade (Binning):A disponibilidade de múltiplos bins de intensidade (V1, V2, W1) permite aos projetistas selecionar o nível de brilho apropriado para a sua aplicação, potencialmente otimizando o custo.
• Tensão Direta:Uma VF típica de 2.1V é relativamente baixa, reduzindo o consumo de energia e facilitando o design para sistemas de baixa tensão em comparação com algumas outras tecnologias de LED.
• Compatibilidade do Encapsulamento:O encapsulamento padrão EIA garante compatibilidade com uma vasta biblioteca de footprints de PCB existentes e bibliotecas de bicos de pick-and-place.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Posso acionar este LED diretamente a partir de uma saída lógica de 3.3V ou 5V?

R: Não. Deve usar um resistor limitador de corrente em série. Por exemplo, com uma alimentação de 5V e uma corrente alvo de 20mA, usando a VF típica de 2.1V, o valor do resistor seria R = (5V - 2.1V) / 0.02A = 145 Ohms. Um resistor padrão de 150 Ohm seria adequado.

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

R: O Comprimento de Onda de Pico (λP) é o comprimento de onda físico onde o LED emite a maior potência ótica. O Comprimento de Onda Dominante (λd) é o comprimento de onda único percetível que corresponde à cor vista pelo olho humano, calculado a partir das coordenadas de cor CIE. O λd é frequentemente mais relevante para a especificação de cor.

P: Por que é a humidade de armazenamento tão crítica?

R: O encapsulamento de plástico do LED pode absorver humidade. Durante o processo de soldadura por refluxo a alta temperatura, esta humidade retida pode vaporizar-se rapidamente, criando pressão interna que pode delaminar o encapsulamento ou fissurar a lente de epóxi, levando a falhas imediatas ou latentes.

P: Como interpreto o valor de intensidade luminosa (ex.: 900 mcd)?

R: A intensidade luminosa mede o brilho percetível de uma fonte de luz pontual numa direção específica (candelas). 900 mcd (0.9 cd) é bastante brilhante para um LED indicador padrão. O valor é medido no eixo. Devido ao ângulo de visão de 120°, a intensidade diminui significativamente em ângulos mais largos.