Ficha Técnica de LED SMD Amarelo Difuso - AlInGaP - Ângulo de Visão de 120° - 50mA - 3550mcd - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para um diodo emissor de luz (LED) de montagem superficial (SMD). O dispositivo apresenta uma lente difusa e utiliza um material semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) para produzir luz amarela. Foi concebido para compatibilidade com processos de montagem automatizados, incluindo equipamentos pick-and-place e soldagem por refluxo infravermelho, sendo adequado para fabricação em grande volume. A embalagem é fornecida em fita padrão da indústria de 8mm enrolada em carretéis com diâmetro de 7 polegadas.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Os seguintes parâmetros definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestas condições não é garantida e deve ser evitada para um desempenho confiável.

• Dissipação de Potência (Pd):182 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o dispositivo pode dissipar como calor sem exceder os seus limites térmicos.
• Corrente Direta de Pico (IFP):100 mA. Esta é a corrente máxima permitida em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso de 1ms). É superior à classificação em DC devido ao aquecimento médio reduzido.
• Corrente Direta Contínua (IF):70 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima recomendada para uma operação de longo prazo confiável.
• Tensão Reversa (VR):5 V. A aplicação de uma tensão reversa superior a este valor pode causar ruptura e danificar a junção do LED.
• Faixa de Temperatura de Operação (Topr):-40°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente dentro da qual o dispositivo é especificado para operar corretamente.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento (Tstg):-40°C a +100°C. A faixa de temperatura para armazenar o dispositivo quando não energizado.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros são medidos a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C e representam o desempenho típico sob condições de teste especificadas.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de 1400 mcd (mínimo) a 3550 mcd (máximo típico) a uma corrente direta (IF) de 50 mA. Isto mede o brilho percebido da fonte de luz numa direção específica (ao longo do eixo). A medição utiliza um sensor filtrado para corresponder à resposta fotópica do olho humano (curva CIE).
• Ângulo de Visão (2θ1/2):120 graus (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor axial (no eixo). Um ângulo de visão amplo como 120° indica um padrão de saída de luz difuso, adequado para aplicações que requerem iluminação de área ampla em vez de um feixe focalizado.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λP):591 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência da luz emitida está no seu máximo.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Varia de 584,5 nm a 594,5 nm a IF=50mA. Esta é uma quantidade colorimétrica derivada do diagrama de cromaticidade CIE. Representa o comprimento de onda único de uma luz monocromática que seria percebida pelo olho humano como tendo a mesma cor da luz do LED. É o parâmetro chave para definir o ponto de cor amarela.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):15 nm (típico). Esta é a largura do espectro de emissão a metade da sua potência máxima (Largura Total a Meia Altura, FWHM). Um valor de 15nm indica uma emissão amarela de banda relativamente estreita, característica da tecnologia AlInGaP.
• Tensão Direta (VF):2,2 V (típico) a IF=50mA. Esta é a queda de tensão através do LED quando opera na corrente especificada. É um parâmetro crítico para projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Reversa (IR):10 μA (máximo) a VR=5V. Esta é a pequena corrente de fuga que flui quando a tensão reversa especificada é aplicada.

3. Explicação do Sistema de Binagem

Para garantir consistência na produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave. Isto permite aos projetistas selecionar componentes que atendam a requisitos específicos de cor, brilho e tensão.

3.1 Binagem de Tensão Direta

Classificado numa condição de teste de IF = 50mA. A tolerância dentro de cada bin é de +/-0,1V.

• D2:1,80V (Mín) - 2,00V (Máx)
• D3:2,00V (Mín) - 2,20V (Máx)
• D4:2,20V (Mín) - 2,40V (Máx)
• D5:2,40V (Mín) - 2,60V (Máx)

3.2 Binagem de Intensidade Luminosa

Classificado numa condição de teste de IF = 50mA. A tolerância dentro de cada bin é de +/-11%.

• W2:1400 mcd (Mín) - 1800 mcd (Máx)
• X1:1800 mcd (Mín) - 2240 mcd (Máx)
• X2:2240 mcd (Mín) - 2800 mcd (Máx)
• Y1:2800 mcd (Mín) - 3550 mcd (Máx)

3.3 Binagem de Comprimento de Onda Dominante

Classificado numa condição de teste de IF = 50mA. A tolerância dentro de cada bin é de +/-1nm. Isto controla diretamente o tom de amarelo.

• H:584,5 nm (Mín) - 587,0 nm (Máx)
• J:587,0 nm (Mín) - 589,5 nm (Máx)
• K:589,5 nm (Mín) - 592,0 nm (Máx)
• L:592,0 nm (Mín) - 594,5 nm (Máx)

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica (ex.: Figura 1 para saída espectral, Figura 5 para ângulo de visão), os dados fornecidos permitem analisar relações-chave.

• Corrente vs. Intensidade Luminosa (Curva I-Iv):A intensidade luminosa é especificada a 50mA. Tipicamente, para LEDs de AlInGaP, a saída de luz aumenta de forma sublinear com a corrente. Operar acima da corrente DC recomendada pode levar a maior calor, queda de eficiência e degradação acelerada.
• Dependência da Temperatura:A intensidade luminosa e a tensão direta dos LEDs são sensíveis à temperatura. A intensidade geralmente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. A tensão direta tipicamente tem um coeficiente de temperatura negativo, diminuindo aproximadamente 2 mV/°C para AlInGaP. Os projetos devem considerar a gestão térmica para manter o desempenho óptico estável.
• Distribuição Espectral:Com um pico típico a 591 nm e uma largura a meia altura de 15 nm, a emissão está centrada na região amarela do espectro visível. Os bins de comprimento de onda dominante (H a L) garantem consistência de cor ao agrupar LEDs com coordenadas de cromaticidade muito semelhantes.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem do Dispositivo

O LED está em conformidade com um contorno de embalagem SMD padrão EIA. Desenhos dimensionais detalhados são fornecidos na ficha técnica com todas as medidas em milímetros. Características-chave incluem o comprimento, largura e altura totais, bem como a colocação e tamanho das pastilhas de solda e a estrutura da lente. Aplica-se uma tolerância de ±0,2 mm salvo indicação em contrário.

5.2 Identificação de Polaridade

A ficha técnica inclui um diagrama indicando os terminais do cátodo e do ânodo. A polaridade correta deve ser observada durante a montagem. O cátodo é tipicamente marcado por um entalhe, uma marca verde ou um terminal/aba mais curto na parte inferior da embalagem.

5.3 Embalagem em Fita e Carretel

O dispositivo é fornecido em fita transportadora relevada com uma fita de cobertura protetora.

• Largura da Fita:8 mm.
• Diâmetro do Carretel:7 polegadas (178 mm).
• Quantidade por Carretel:2000 unidades.
• Quantidade Mínima de Encomenda (MOQ) para Restos:500 unidades.
• A embalagem segue as especificações ANSI/EIA-481 para garantir compatibilidade com equipamentos de montagem automatizada.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O dispositivo é compatível com processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR). É fornecido um perfil recomendado em conformidade com JEDEC J-STD-020B para soldagem sem chumbo.

• Temperatura de Pré-aquecimento:150°C a 200°C.
• Tempo de Pré-aquecimento:Máximo 120 segundos.
• Temperatura Máxima do Corpo:Máximo 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus (TAL):O tempo recomendado é especificado no gráfico do perfil (tipicamente 60-90 segundos).
• Número Máximo de Passagens:Duas vezes.

6.2 Soldagem Manual

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

• Temperatura do Ferro:Máximo 300°C.
• Tempo de Soldagem por Pasta:Máximo 3 segundos.
• Número Máximo de Vezes:Apenas uma vez por junta.

6.3 Armazenamento e Manuseio

• Embalagem Selada:Armazenar a ≤30°C e ≤70% de Humidade Relativa (HR). Utilizar dentro de um ano.
• Embalagem Aberta:Componentes expostos ao ar ambiente devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% HR. Recomenda-se completar a soldagem por refluxo IR dentro de 168 horas (7 dias) após abrir o saco de barreira de humidade.
• Armazenamento Prolongado (Aberto):Armazenar num recipiente selado com dessecante ou num dessecador de azoto.
• Secagem (Baking):Se os componentes foram expostos por mais de 168 horas, secar a aproximadamente 60°C durante pelo menos 48 horas antes da soldagem para remover a humidade absorvida e prevenir danos de \"pipocagem\" durante o refluxo.

6.4 Limpeza

Se for necessária limpeza pós-montagem, utilizar apenas solventes aprovados.

• Solventes Recomendados:Álcool etílico ou álcool isopropílico.
• Procedimento:Imersão à temperatura ambiente por menos de um minuto. Não utilizar limpeza ultrassónica a menos que seja verificado como seguro para a embalagem.
• Aviso:Não utilizar líquidos químicos não especificados, pois podem danificar a lente do LED ou o material da embalagem.

7. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Projeto do Circuito de Acionamento

Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Para garantir operação estável e longevidade, um mecanismo limitador de corrente é essencial.

• Resistor em Série (Modelo de Circuito A):O método mais comum e recomendado. Um resistor (R) é colocado em série com o LED. O valor é calculado usando a Lei de Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, onde Vcc é a tensão de alimentação, VF é a tensão direta do LED (usar o valor máximo do bin para cálculo de corrente no pior caso), e IF é a corrente de operação desejada (ex.: 20mA, 50mA). Este método fornece excelente regulação de corrente por LED e é simples de implementar.
• Aviso sobre Conexão em Paralelo:Não é recomendado conectar múltiplos LEDs diretamente em paralelo com um único resistor limitador de corrente (Modelo de Circuito B). Pequenas variações na tensão direta (VF) entre LEDs individuais, mesmo dentro do mesmo bin, causarão um desequilíbrio significativo na partilha de corrente. Um LED pode consumir a maior parte da corrente, levando a sobreaquecimento e falha prematura, enquanto outros permanecem fracos. Utilize sempre um resistor em série separado para cada LED ou empregue um driver ativo de corrente constante.

7.2 Gestão Térmica

Embora a dissipação de potência seja relativamente baixa, um projeto térmico eficaz é crucial para manter o desempenho e a confiabilidade.

• Layout da PCB:Utilizar área de cobre adequada (pastilhas térmicas ou preenchimentos) conectada às pastilhas de solda do LED para atuar como dissipador de calor e conduzir o calor para longe do dispositivo.
• Temperatura Ambiente:Garantir que a temperatura ambiente de operação está dentro da faixa especificada. Considerar o calor contribuído por outros componentes na placa.
• Derating de Corrente:Para operação em altas temperaturas ambientes (aproximando-se de +85°C), considerar reduzir (derating) a corrente de operação para baixar a temperatura da junção e prevenir a depreciação acelerada do lúmen.

7.3 Cenários de Aplicação Típicos

A combinação de uma lente difusa, ângulo de visão amplo e cor amarela torna este LED adequado para várias aplicações:

• Luzes de Estado e Indicadores:Ligado/desligado, modo de espera, atividade do sistema, indicadores de aviso em eletrónica de consumo, painéis de controlo industrial e instrumentação.
• Retroiluminação:Retroiluminação lateral ou direta para legendas em interruptores de membrana, teclados e painéis frontais onde se deseja iluminação uniforme e de ângulo amplo.
• Iluminação Interior Automotiva:Luzes de aviso, iluminação de interruptores e iluminação ambiente geral (sujeito a qualificação para normas automotivas específicas).
• Sinalização e Iluminação Decorativa:Iluminação de destaque em elementos arquitetónicos ou exposições decorativas.

8. Introdução Tecnológica e Tendências

8.1 Tecnologia AlInGaP

Este LED é baseado no material semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP). O AlInGaP é particularmente eficiente na produção de luz nas regiões vermelha, laranja, âmbar e amarela do espectro. Vantagens-chave incluem alta eficácia luminosa (lúmens por watt) e boa pureza de cor (largura espectral estreita) nestas cores em comparação com tecnologias mais antigas como o Fosfeto de Gálio (GaP). O sistema de material permite o ajuste preciso da banda proibida e, portanto, do comprimento de onda emitido, através do ajuste das proporções dos elementos constituintes.

8.2 Lente Difusa vs. Lente Clara

O material da lente difusa (leitoso ou fosco) contém partículas de dispersão. Quando a luz do minúsculo chip semicondutor passa por esta lente, é dispersa em muitas direções. Isto resulta num ângulo de visão muito mais amplo (120° neste caso) e numa aparência mais uniforme e suave, com redução do brilho e sem \"ponto quente\" visível do chip. Isto contrasta com uma lente clara (transparente), que produz um feixe mais focalizado com um ângulo de visão mais estreito e um ponto central distinto e brilhante.

8.3 Tendências da Indústria

A tendência geral nos LEDs SMD é para maior eficiência, maior confiabilidade e tamanhos de embalagem menores. Embora esta ficha técnica represente um produto maduro e confiável, novos desenvolvimentos em LEDs amarelos convertidos por fósforo (usando um chip azul com fósforo amarelo) podem oferecer diferentes compensações em eficácia, reprodução de cor e custo. Além disso, avanços em materiais de embalagem e técnicas de gestão térmica continuam a expandir os limites de densidade de potência e vida útil para todas as tecnologias de LED. A busca pela miniaturização também leva a pegadas de embalagem ainda menores, mantendo ou melhorando a saída de luz.