Ficha Técnica de LED SMD - Vermelho Difuso AlInGaP - Ângulo de Visão de 120° - 2,0V Típico - Potência de 72mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um LED de montagem superficial (SMD) que utiliza uma lente difusa e uma fonte de luz de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), emitindo luz vermelha. Estes LEDs são projetados para processos de montagem automatizada de placas de circuito impresso (PCB), tornando-os ideais para aplicações onde o espaço é limitado e a produção em grande volume é necessária.

1.1 Vantagens Principais e Mercados-Alvo

As principais vantagens deste componente incluem sua compatibilidade com equipamentos automatizados de pick-and-place e processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR), que são padrão na fabricação eletrônica moderna. Ele é embalado em fita de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, facilitando o manuseio e montagem eficientes. O dispositivo é compatível com RoHS, garantindo que atenda às regulamentações ambientais. Suas aplicações-alvo abrangem uma ampla gama de eletrônicos de consumo e industriais, incluindo, mas não se limitando a, equipamentos de telecomunicações (por exemplo, telefones sem fio e celulares), dispositivos de automação de escritório (por exemplo, notebooks), sistemas de rede, eletrodomésticos e sinalização interna. É comumente usado para indicação de status, iluminação simbólica e retroiluminação de painéis frontais.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Absolutas Máximas

Operar o dispositivo além destes limites pode causar danos permanentes. As classificações principais a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C são:

• Dissipação de Potência (Pd):72 mW. Esta é a potência máxima que o encapsulamento do LED pode dissipar com segurança na forma de calor.
• Corrente Direta Contínua (IF):30 mA DC. A corrente máxima em estado estacionário para operação confiável.
• Corrente Direta de Pico:80 mA, permitida apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms).
• Faixa de Temperatura de Operação:-40°C a +85°C.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +100°C.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

O desempenho típico é medido a Ta=25°C e uma corrente direta (IF) de 20 mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 90,0 mcd a um máximo de 280,0 mcd. O valor real é determinado pelo código de bin (ver Seção 3).
• Ângulo de Visão (2θ½):120 graus (típico). Este amplo ângulo de visão, característico de uma lente difusa, garante que a luz seja espalhada por uma área ampla em vez de ser altamente direcional.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):631 nm (típico), com uma tolerância de ±1 nm. Este parâmetro define a cor percebida (vermelho). O comprimento de onda de emissão de pico (λp) é tipicamente 639 nm.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):Aproximadamente 15 nm, indicando a pureza espectral da luz vermelha.
• Tensão Direta (VF):2,0 V (típico), com um máximo de 2,4 V a 20 mA. A tolerância é de ±0,1 V.
• Corrente Reversa (IR):Máximo de 10 µA a uma tensão reversa (VR) de 5V. É crucial observar que este dispositivo não foi projetado para operar sob polarização reversa; esta condição de teste é apenas para caracterização.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência no brilho entre lotes de produção, os LEDs são classificados em bins com base em sua intensidade luminosa medida a 20 mA.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os códigos de bin e suas faixas de intensidade correspondentes são os seguintes. A tolerância dentro de cada bin é de ±11%.

• Q2:90,0 – 112,0 mcd
• R1:112,0 – 140,0 mcd
• R2:140,0 – 180,0 mcd
• S1:180,0 – 224,0 mcd
• S2:224,0 – 280,0 mcd

Este sistema permite que os projetistas selecionem o grau de brilho apropriado para sua aplicação específica, equilibrando desempenho e custo.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora dados gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica, as relações típicas podem ser descritas:

4.1 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)

O material AlInGaP exibe uma curva I-V característica onde a tensão direta aumenta logaritmicamente com a corrente. O Vf típico de 2,0V a 20mA é um parâmetro chave para o projeto do circuito de acionamento.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A saída de luz (intensidade luminosa) é aproximadamente proporcional à corrente direta dentro da faixa de operação recomendada. Exceder a corrente DC máxima não produzirá aumentos proporcionais na luz e corre o risco de danificar o dispositivo.

4.3 Distribuição Espectral

O espectro de emissão está centrado em torno de 631 nm (comprimento de onda dominante) com uma largura a meia altura típica de 15 nm, produzindo uma cor vermelha saturada.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento e Polaridade

O dispositivo está em conformidade com um padrão de encapsulamento EIA. Desenhos dimensionais detalhados são fornecidos na ficha técnica, com todas as dimensões em milímetros e uma tolerância geral de ±0,2 mm. O cátodo é tipicamente identificado por uma marcação no encapsulamento ou por uma geometria específica do terminal na fita. O layout recomendado dos terminais de fixação na PCB para soldagem por refluxo infravermelho ou por fase de vapor também é especificado para garantir a formação adequada da junta de solda e estabilidade mecânica.

5.2 Embalagem em Fita e Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora embutida com uma fita protetora de cobertura, enrolada em bobinas de 7 polegadas (178 mm) de diâmetro. Cada bobina contém 2000 peças. A embalagem segue as especificações ANSI/EIA 481. Observações importantes incluem: bolsos de componentes vazios são selados, e um máximo de dois componentes faltantes consecutivos ("lâmpadas") é permitido por bobina.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo IR

É fornecido um perfil de temperatura sugerido compatível com J-STD-020B para processos sem chumbo (Pb-free). Parâmetros críticos incluem:

• Pré-aquecimento:150°C a 200°C.
• Tempo de Pré-aquecimento:Máximo de 120 segundos.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus:Recomenda-se seguir as especificações do fabricante da pasta de solda e as diretrizes JEDEC.

Como o projeto da placa, a densidade de componentes e as características do forno variam, este perfil deve ser usado como um alvo genérico e ajustado para a linha de montagem específica.

6.2 Soldagem Manual (Ferro de Solda)

Se um retrabalho manual for necessário, a temperatura da ponta do ferro não deve exceder 300°C, e o tempo de contato deve ser limitado a um máximo de 3 segundos por junta de solda. A re-soldagem deve ser realizada apenas uma vez.

7. Precauções de Armazenamento e Manuseio

7.1 Condições de Armazenamento

• Embalagem Selada:Armazenar a ≤ 30°C e ≤ 70% de Umidade Relativa (UR). A vida útil na prateleira é de um ano quando armazenada na bolsa à prova de umidade original com dessecante.
• Embalagem Aberta:Componentes expostos ao ar ambiente devem ser armazenados a ≤ 30°C e ≤ 60% de UR. É fortemente recomendado completar o processo de refluxo IR dentro de 168 horas (7 dias) após a abertura da bolsa.
• Armazenamento Prolongado (Fora da Bolsa):Para armazenamento além de 168 horas, coloque os componentes em um recipiente selado com dessecante ou em um dessecador de nitrogênio. Componentes armazenados fora da bolsa por mais de 168 horas requerem um tratamento de secagem ("bake-out") a aproximadamente 60°C por pelo menos 48 horas antes da soldagem para remover a umidade absorvida e evitar o "efeito pipoca" durante o refluxo.

7.2 Limpeza

Se a limpeza após a soldagem for necessária, use apenas solventes à base de álcool, como álcool isopropílico (IPA) ou álcool etílico. Imersão do LED por menos de um minuto à temperatura ambiente normal. Não use limpadores químicos não especificados, pois podem danificar a lente de epóxi ou o encapsulamento.

8. Considerações de Projeto para Aplicação

8.1 Projeto do Circuito de Acionamento

LEDs são dispositivos acionados por corrente. Para garantir brilho uniforme ao acionar múltiplos LEDs, é essencial usar um resistor limitador de corrente em série com cada LED. Conectar LEDs diretamente em paralelo sem resistores individuais não é recomendado, pois pequenas variações na tensão direta (Vf) entre os dispositivos podem causar um desequilíbrio significativo de corrente, levando a brilho desigual e potencial sobrecorrente em alguns LEDs. A ficha técnica ilustra o circuito recomendado (Circuito A) com um resistor em série para cada LED.

8.2 Gerenciamento Térmico

Embora a dissipação de potência seja relativamente baixa (72 mW), manter a temperatura de junção do LED dentro da faixa especificada é crucial para a confiabilidade de longo prazo e saída de luz estável. Certifique-se de que uma área adequada de cobre na PCB ou vias térmicas sejam usadas se o LED for operado em ou próximo de sua classificação de corrente máxima, especialmente em ambientes de alta temperatura ambiente.

8.3 Âmbito e Limitações de Aplicação

Este componente destina-se ao uso em equipamentos eletrônicos padrão. Não foi projetado ou qualificado para aplicações onde alta confiabilidade é crítica para a segurança, como em aviação, controle de transporte, sistemas de suporte à vida médicos ou dispositivos de segurança. Para tais aplicações, a consulta ao fabricante para componentes especificamente qualificados é obrigatória.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias de LED mais antigas, os LEDs de AlInGaP oferecem maior eficiência e melhor saturação de cor para cores vermelhas e âmbar. O encapsulamento com lente difusa fornece um amplo ângulo de visão de 120 graus, o que é vantajoso para aplicações que requerem iluminação de área ampla ou visibilidade de múltiplos ângulos, em oposição aos LEDs de ângulo estreito usados para feixes focados. A compatibilidade com processos padrão de refluxo IR o diferencia dos LEDs que requerem soldagem manual ou por onda, permitindo montagem de alta velocidade e custo-benefício.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

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

Usando a Lei de Ohm (R = (V_fonte - Vf_LED) / I_LED) e assumindo um Vf típico de 2,0V e uma corrente desejada de 20 mA: R = (5V - 2,0V) / 0,020A = 150 Ohms. Um resistor padrão de 150 Ω seria adequado. Sempre calcule usando o Vf máximo possível (2,4V) para garantir que a corrente não exceda a classificação máxima sob as piores condições.

10.2 Posso pulsar este LED com correntes mais altas para flashes mais brilhantes?

Sim, a ficha técnica especifica uma corrente direta de pico de 80 mA sob condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms). Isso pode ser usado para alcançar brilho instantâneo mais alto para aplicações de estroboscópio ou indicador, mas a corrente média ao longo do tempo não deve fazer com que a dissipação de potência exceda 72 mW.

10.3 Como interpreto o código de bin no meu pedido?

O código de bin (por exemplo, R2, S1) corresponde à faixa de intensidade luminosa. Ao fazer o pedido, especificar um código de bin garante que você receba LEDs com brilho dentro dessa faixa específica, o que é importante para a consistência na aparência do seu produto.

11. Exemplo Prático de Projeto e Uso

11.1 Projetando um Painel de Indicadores de Status

Considere um roteador com múltiplos LEDs de status. Usando este LED SMD, o projetista iria:

1. Selecionar o bin de brilho apropriado (por exemplo, R2 para brilho médio) com base na visibilidade necessária.
2. Projetar o layout da PCB usando as dimensões recomendadas dos terminais para garantir soldagem e alinhamento adequados.
3. Para cada LED, calcular e colocar um resistor limitador de corrente em série com base na tensão de alimentação do sistema (por exemplo, 3,3V ou 5V).
4. Seguir o perfil de refluxo IR recomendado durante a montagem.
5. Se a placa de montagem precisar de limpeza, usar apenas álcool isopropílico.

Esta abordagem garante luzes indicadoras confiáveis, uniformes e duradouras.

12. Princípio de Funcionamento

Este LED é baseado no material semicondutor AlInGaP. Quando uma tensão direta que excede o limiar de condução do diodo é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam na região ativa do semicondutor, liberando energia na forma de fótons (luz). A composição específica das camadas de AlInGaP determina a energia da banda proibida, que por sua vez define o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, vermelho a aproximadamente 631 nm. A lente de epóxi difusa contém partículas de dispersão que aleatorizam a direção dos fótons emitidos, criando um ângulo de visão amplo e uniforme em vez de um feixe estreito.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência geral na tecnologia de LED SMD continua em direção a maior eficácia luminosa (mais saída de luz por watt de entrada elétrica), melhor reprodução de cores e tamanhos de encapsulamento menores, permitindo projetos de maior densidade. Há também um foco em melhorar a confiabilidade sob condições operacionais de temperatura e corrente mais altas. A adoção generalizada da soldagem sem chumbo e da conformidade com RoHS, como visto neste componente, permanece um requisito padrão na fabricação eletrônica global.