Ficha Técnica do LED SMD LTST-C19DKFKT-NB - Laranja AlInGaP - 20mA - 50mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas de um Diodo Emissor de Luz (LED) de montagem em superfície (SMD). O dispositivo utiliza um chip semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) para produzir luz laranja. Projetado para montagem automatizada em placas de circuito impresso (PCB), este LED é embalado em fita padrão da indústria de 8mm em bobinas de 7 polegadas, sendo adequado para ambientes de produção em grande volume. Sua pegada minúscula e construção robusta atendem a aplicações com restrição de espaço e foco em confiabilidade em diversos setores eletrônicos.

1.1 Características

• Conforme com as diretivas de Restrição de Substâncias Perigosas (RoHS).
• Utiliza um chip semicondutor AlInGaP de ultra-brilho para alta eficiência luminosa.
• Embalado em fita de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro para máquinas de pick-and-place automatizadas.
• Conforme com os contornos padrão de embalagem da Aliança das Indústrias Eletrônicas (EIA).
• Os níveis lógicos de entrada são compatíveis com saídas padrão de circuitos integrados (CI).
• Projetado para compatibilidade com equipamentos de colocação de tecnologia de montagem em superfície (SMT) automatizada.
• Suporta perfis padrão de soldagem por refluxo infravermelho (IR) usados em processos de montagem sem chumbo (Pb-free).

1.2 Aplicações

O LED é projetado para uma ampla gama de equipamentos eletrônicos onde é necessária indicação ou retroiluminação compacta e confiável. As principais áreas de aplicação incluem:

• Equipamentos de Telecomunicação:Indicadores de status em roteadores, modems e aparelhos.
• Automação de Escritório:Retroiluminação para teclados, teclados numéricos e luzes de status em impressoras e scanners.
• Eletrodomésticos:Indicadores de energia, modo ou função em dispositivos domésticos.
• Equipamentos Industriais:Indicadores de painel para máquinas e sistemas de controle.
• Microdisplays e Sinalização:Iluminação de baixo nível para indicadores simbólicos ou pequenos displays informativos.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

As seções a seguir fornecem uma análise detalhada dos limites operacionais e características de desempenho do dispositivo sob condições definidas. Todas as classificações e características são especificadas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C, salvo indicação em contrário.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estas classificações 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 no projeto do circuito.

• Dissipação de Potência (Pd):50 mW. Esta é a potência total máxima (corrente * tensão direta) que a embalagem pode dissipar como calor sem exceder sua temperatura máxima de junção.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):40 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 gerenciar o aumento térmico.
• Corrente Direta Contínua (I_F):20 mA. Esta é a corrente DC máxima recomendada para operação contínua, garantindo confiabilidade de longo prazo e saída de luz estável.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. A aplicação de uma tensão de polarização reversa superior a este valor pode causar ruptura da junção e falha do dispositivo.
• Faixa de Temperatura de Operação:-30°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente na qual o dispositivo é projetado para funcionar corretamente.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +85°C. A faixa de temperatura para armazenamento não operacional sem degradação.
• Temperatura de Soldagem:Suporta 260°C por 10 segundos, definindo sua compatibilidade com processos de soldagem por refluxo sem chumbo.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros definem o desempenho típico do dispositivo sob condições normais de operação (I_F= 5mA, Ta=25°C).

• Intensidade Luminosa (I_V):8,2 a 28,0 milicandelas (mcd). Medida no eixo usando um sensor filtrado para corresponder à curva de resposta fotópica (olho humano). A ampla faixa é gerenciada através de um sistema de binning.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):50 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor no eixo (0°), definindo a dispersão do feixe.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):Aproximadamente 611 nm. O comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência da luz emitida está no seu máximo.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):595 a 610 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano para representar a cor da luz, derivado das coordenadas de cromaticidade CIE. É o parâmetro chave para especificação de cor.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):Aproximadamente 17 nm. A largura do espectro de emissão na metade de sua potência máxima, indicando a pureza da cor.
• Tensão Direta (V_F):1,70 a 2,30 V. A queda de tensão no LED quando alimentado com 5mA de corrente. Esta faixa também é gerenciada através de binning.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA máximo. A pequena corrente de fuga que flui quando a tensão reversa máxima (5V) é aplicada.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados (binning) com base em parâmetros-chave. Isso permite que os projetistas selecionem componentes que atendam a requisitos específicos de tensão, brilho e cor para sua aplicação.

3.1 Binning da Tensão Direta (V_F)

Os bins definem a faixa de tensão direta em uma corrente de teste de 5mA. Isto é crítico para projetar circuitos limitadores de corrente, especialmente quando vários LEDs são conectados em paralelo, para garantir compartilhamento uniforme de corrente.

• Bin D1: V_F= 1,7V a 1,9V
• Bin D2: V_F= 1,9V a 2,1V
• Bin D3: V_F= 2,1V a 2,3V
• Tolerância por bin: ±0,1V

3.2 Binning da Intensidade Luminosa (I_V)

Os bins categorizam a saída luminosa mínima e máxima, permitindo a seleção com base nas necessidades de brilho.

• Bin K: I_V= 8,2 mcd a 11,0 mcd
• Bin L: I_V= 11,0 mcd a 18,0 mcd
• Bin M: I_V= 18,0 mcd a 28,0 mcd
• Tolerância por bin: ±15%

3.3 Binning do Comprimento de Onda Dominante (λ_d)

Este binning garante consistência de cor entre diferentes lotes de produção, o que é vital para aplicações que requerem cores combinadas.

• Bin N: λ_d= 595 nm a 600 nm
• Bin P: λ_d= 600 nm a 605 nm
• Bin Q: λ_d= 605 nm a 610 nm
• Tolerância per bin: ±1 nm

4. Análise das Curvas de Desempenho

Os dados gráficos fornecem insights sobre o comportamento do dispositivo sob condições variáveis. Embora curvas específicas sejam referenciadas na ficha técnica, as relações típicas são descritas abaixo.

4.1 Característica Corrente vs. Tensão (I-V)

A tensão direta (V_F) exibe uma relação logarítmica com a corrente direta (I_F). Ela aumenta de forma não linear, com uma subida mais acentuada em correntes muito baixas (próximo à tensão de condução) e um aumento mais linear em correntes mais altas devido à resistência série dentro do chip e da embalagem. Operar o LED dentro da faixa de corrente especificada garante V_Festável e eficiência ideal.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A saída de luz (intensidade luminosa) é aproximadamente proporcional à corrente direta em uma faixa significativa. No entanto, a eficiência (lúmens por watt) pode diminuir em correntes muito altas devido ao aumento dos efeitos térmicos e ao "droop". A condição de operação típica de 5mA na ficha técnica é escolhida para um equilíbrio entre brilho, eficiência e longevidade.

4.3 Dependência da Temperatura

O desempenho do LED é sensível à temperatura. À medida que a temperatura da junção aumenta:

- A tensão direta (V_F) tipicamente diminui.

- A intensidade luminosa diminui para uma dada corrente.

- O comprimento de onda dominante pode mudar ligeiramente (geralmente para comprimentos de onda mais longos para AlInGaP). O gerenciamento térmico adequado no projeto do PCB é essencial para manter o desempenho óptico consistente ao longo da faixa de temperatura de operação.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O dispositivo está em conformidade com um contorno padrão de embalagem SMD. As tolerâncias dimensionais principais são de ±0,1mm, salvo especificação em contrário. A lente é transparente com uma tampa preta, o que melhora o contraste ao reduzir a reflexão de luz difusa e melhorar o brilho percebido da emissão laranja.

5.2 Padrão Recomendado para PCB (Land Pattern)

É fornecido um layout sugerido para as pastilhas de solda para garantir a formação confiável das juntas de solda durante o refluxo. Este padrão é projetado para facilitar boa molhagem da solda, alinhamento adequado e resistência mecânica suficiente, minimizando pontes de solda. Seguir esta recomendação é crucial para o rendimento da montagem.

5.3 Identificação da Polaridade

O cátodo é tipicamente marcado no corpo do dispositivo, muitas vezes indicado por um tom esverdeado na lente, um entalhe ou um ponto. A polaridade correta deve ser observada durante a colocação para garantir o funcionamento adequado do circuito.

6. Diretrizes para Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem por Refluxo IR (Processo sem Chumbo)

O dispositivo é qualificado para soldagem sem chumbo. Um parâmetro crítico é a temperatura máxima do corpo não exceder 260°C por no máximo 10 segundos. Um perfil completo de refluxo inclui:

- Pré-aquecimento/Rampa:Uma rampa controlada para ativar o fluxo e minimizar o choque térmico.

- Zona de Soak (Estabilização):Tipicamente 150-200°C por até 120 segundos para equalizar a temperatura da placa.

- Zona de Refluxo:Temperatura de pico de 260°C máx., com o tempo acima do líquido (TAL) controlado.

- Zona de Resfriamento:Rampa controlada para baixo para solidificar as juntas de solda.

Os perfis devem ser desenvolvidos com base na montagem específica do PCB, seguindo os padrões JEDEC e as recomendações do fabricante da pasta de solda.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, use um ferro controlado por temperatura ajustado para no máximo 300°C. O tempo de contato com a pastilha de solda deve ser limitado a 3 segundos ou menos por junta, e deve ser realizado apenas uma vez para evitar danos térmicos à embalagem do LED ou aos fios de ligação (wire bonds).

6.3 Armazenamento e Manuseio

- Precauções contra ESD:LEDs são sensíveis à descarga eletrostática (ESD). Manuseie usando pulseiras aterradas, tapetes antiestáticos e em ambientes controlados.

- Sensibilidade à Umidade:A embalagem é classificada no Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL) 3. Se a bolsa selada à prova de umidade original for aberta, os componentes devem ser submetidos ao refluxo IR dentro de uma semana (168 horas) nas condições de fábrica (≤30°C/60% UR). Para armazenamento além deste período, faça o "bake" a 60°C por pelo menos 20 horas antes da soldagem.

- Armazenamento de Longo Prazo:Bolsas não abertas devem ser armazenadas a ≤30°C e ≤90% UR, com uma vida útil recomendada de um ano a partir da data de código.

6.4 Limpeza

A limpeza pós-soldagem, se necessária, deve usar solventes suaves à base de álcool, como álcool isopropílico (IPA) ou etanol. A imersão deve ser à temperatura ambiente por menos de um minuto. Produtos químicos agressivos ou não especificados podem danificar a lente plástica e a embalagem.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

O dispositivo é fornecido em fita transportadora em relevo com uma fita de cobertura protetora, enrolada em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. A embalagem padrão contém 4000 peças por bobina. Para quantidades menores que uma bobina completa, uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças está disponível. As dimensões da fita e da bobina estão em conformidade com os padrões ANSI/EIA-481 para garantir compatibilidade com alimentadores automatizados.

7.2 Interpretação do Número da Peça

O número da peça LTST-C19DKFKT-NB codifica atributos específicos:

- LTST:Identificador da família/série do produto.

- C19DKFKT:Código interno que define o tipo de embalagem, cor e características de desempenho.

- NB:Sufixo que frequentemente indica combinações específicas de bins ou opções especiais (ex.: bins específicos de V_F/I_V/λ_d). Os códigos de bin exatos para este sufixo devem ser confirmados com o fornecedor.

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Limitação de Corrente

Um LED é um dispositivo controlado por corrente. Sempre use um resistor limitador de corrente em série ou um circuito driver de corrente constante. O valor do resistor pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo da ficha técnica (ou do bin selecionado) para garantir que a corrente não exceda a classificação máxima mesmo com variações na tensão da fonte e tolerâncias dos componentes.

8.2 Gerenciamento Térmico

Embora a dissipação de potência seja baixa, um dissipador de calor eficaz através das pastilhas de cobre do PCB melhora a longevidade e mantém a saída de luz estável. Use área de cobre adequada conectada às pastilhas térmicas e considere vias térmicas para as camadas internas ou inferiores para melhor dispersão de calor, especialmente em ambientes de alta temperatura ambiente ou ao operar próximo à corrente máxima.

8.3 Projeto Óptico

O ângulo de visão de 50 graus fornece um feixe amplo. Para aplicações que requerem um feixe mais focado, ópticas secundárias (lentes) podem ser usadas. A tampa preta reduz o brilho lateral, tornando o LED adequado para indicadores de painel frontal onde a visibilidade fora do eixo precisa ser minimizada.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Este LED laranja AlInGaP oferece vantagens distintas em comparação com outras tecnologias:

- vs. GaAsP/GaP Tradicional:O AlInGaP fornece eficiência luminosa e brilho significativamente maiores para a mesma corrente de acionamento, resultando em menor consumo de energia para uma dada saída de luz ou maior visibilidade.

- vs. LEDs Convertidos por Fósforo:LEDs AlInGaP de emissão direta tipicamente têm uma largura de banda espectral mais estreita (≈17nm), oferecendo uma cor laranja mais saturada e pura em comparação com espectros mais amplos de LEDs brancos convertidos por fósforo filtrados para parecer laranja.

- vs. Outros Tamanhos de Embalagem:A embalagem padronizada EIA garante ampla compatibilidade com pegadas padrão da indústria para PCB e bicos de pick-and-place, reduzindo a complexidade de projeto e montagem.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P1: Posso acionar este LED diretamente a partir de uma saída lógica de 3,3V ou 5V?

R: Não diretamente sem um resistor limitador de corrente. A tensão direta é de ~1,8V, então conectá-lo diretamente a 3,3V ou 5V causaria fluxo de corrente excessivo, destruindo o LED. Sempre calcule e use um resistor em série apropriado.

P2: Por que há uma faixa tão ampla na intensidade luminosa (8,2 a 28,0 mcd)?

R: Isto se deve a variações naturais na fabricação de semicondutores. O sistema de binning (K, L, M) permite que você selecione o grau de brilho necessário para sua aplicação, garantindo consistência dentro de uma execução de produção.

P3: Qual é a diferença entre Comprimento de Onda de Pico e Comprimento de Onda Dominante?

R: O Comprimento de Onda de Pico (λ_P) é o pico físico do espectro de luz. O Comprimento de Onda Dominante (λ_d) é calculado a partir das coordenadas de cor CIE e representa o comprimento de onda único que o olho humano percebe como a cor. O λ_dé o parâmetro mais relevante para especificação e combinação de cores.

P4: Quantas vezes posso refazer o refluxo deste LED?

R: A ficha técnica especifica que a condição de soldagem (260°C por 10 seg) pode ser aplicada no máximo duas vezes. Isso leva em conta possíveis retrabalhos. É uma prática recomendada minimizar os ciclos de refluxo.

11. Exemplo de Aplicação Prática

Cenário: Projetando um indicador de status para um switch de rede.

O LED indicará "Link Ativo" em cada porta. O projeto usa uma linha de alimentação de 3,3V.

1. Seleção de Corrente:Escolha I_F= 5mA para brilho adequado e longa vida útil.

2. Cálculo do Resistor:Assumindo um V_Fconservador de 2,3V (Máx. da ficha técnica), R = (3,3V - 2,3V) / 0,005A = 200Ω. Um resistor padrão de 220Ω forneceria I_F≈ (3,3-1,8)/220 ≈ 6,8mA, o que ainda é seguro e fornece bom brilho.

3. Binning:Para aparência uniforme em todas as portas de um painel, especifique um bin de Comprimento de Onda Dominante restrito (ex.: Bin P: 600-605nm) e um bin de Intensidade Luminosa consistente (ex.: Bin L: 11-18mcd).

4. Layout do PCB:Use o padrão de pastilhas recomendado. Conecte a pastilha do cátodo a uma área de cobre ligeiramente maior para um pequeno dissipador de calor.

5. Montagem:Siga as diretrizes do perfil de refluxo IR. Certifique-se de que a placa seja "assada" (baked) se os LEDs tiverem sido expostos além do tempo de vida útil do MSL 3.

12. Princípio de Funcionamento

Este LED opera no princípio da eletroluminescência em uma junção p-n semicondutora. A região ativa é composta de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP). Quando uma tensão de polarização direta que excede a tensão de condução da junção é aplicada, elétrons da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa. Aqui, eles se recombinam de forma radiante, liberando energia na forma de fótons. A energia específica da banda proibida (bandgap) da liga AlInGaP determina o comprimento de onda (cor) da luz emitida, que neste caso está no espectro laranja (≈605nm de comprimento de onda dominante). A embalagem com lente de epóxi serve para proteger o chip semicondutor, fornecer estabilidade mecânica e moldar o padrão de luz emitida.

13. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs SMD como este faz parte de tendências mais amplas na optoeletrônica:

- Aumento da Eficiência:A pesquisa contínua em ciência dos materiais visa melhorar a eficiência quântica interna e a eficiência de extração de luz do AlInGaP e outros semicondutores compostos, levando a mais lúmens por watt.

- Miniaturização:A busca por eletrônicos menores e mais densos continua a reduzir os tamanhos das embalagens (ex.: de pegadas métricas 0603 para 0402), mantendo ou melhorando o desempenho óptico.

- Integração:As tendências incluem integrar múltiplos chips de LED (RGB) em um único pacote para mistura de cores, ou combinar CIs de controle com LEDs para soluções de iluminação "inteligentes".

- Confiabilidade e Padronização:Ênfase em padrões de qualidade rigorosos, tempos de vida operacional mais longos e métricas de teste/desempenho padronizadas (ex.: TM-21 para projeção de vida útil) para atender às demandas de aplicações automotivas, industriais e de iluminação profissional.