Ficha Técnica de LED SMD Laranja AlInGaP 0603 - Dimensões 1.6x0.8x0.6mm - Tensão 1.8-2.4V - Potência 72mW - Documento Técnico em Português

Este documento detalha as especificações de um Diodo Emissor de Luz (LED) de montagem em superfície (SMD) miniatura e de alto brilho. O dispositivo é projetado com o formato padrão da indústria 0603, tornando-o adequado para processos automatizados de montagem em placas de circuito impresso (PCB). Seu tamanho compacto é ideal para aplicações com espaço limitado onde é necessária uma indicação de status confiável ou iluminação de fundo.

As principais vantagens deste LED incluem sua compatibilidade com equipamentos automatizados de pick-and-place de alto volume e processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR), que são padrão na fabricação moderna de eletrônicos. Ele é construído usando a tecnologia de semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP), conhecida por produzir luz laranja eficiente e brilhante. O dispositivo está em conformidade com as regulamentações ambientais relevantes.

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 celulares), dispositivos de computação portáteis, hardware de rede, eletrodomésticos e sinalização interna ou iluminação de fundo para displays. Sua função principal é como indicador de status ou fonte de iluminação de baixo nível.

Esta seção fornece uma análise detalhada dos limites absolutos e das características operacionais do dispositivo. Compreender estes parâmetros é crucial para um projeto de circuito confiável e para garantir o desempenho a longo prazo.

As Especificações Máximas Absolutas definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Estas não são condições para operação normal.

Dissipação de Potência (Pd):

72 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o dispositivo pode dissipar como calor sem exceder seus limites térmicos.

Corrente Direta de Pico (I

F(PEAK)

• ):80 mA. Esta corrente é permitida apenas sob condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms) por durações muito curtas, como durante testes.
• Corrente Direta Contínua (I_):30 mA DC. Esta é a corrente máxima recomendada para operação contínua.Tensão Reversa (V
• ):_F5 V. Aplicar uma tensão reversa que exceda este limite pode causar ruptura imediata. O dispositivo não se destina à operação em polarização reversa.Faixa de Temperatura de Operação (T
• opr_R):-40°C a +85°C. O funcionamento do dispositivo é garantido dentro desta faixa de temperatura ambiente.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +100°C. O dispositivo pode ser armazenado sem degradação dentro destes limites.
• Estes parâmetros são medidos sob condições padrão de teste (Ta=25°C, I_{=20mA) e definem o desempenho do dispositivo.}Intensidade Luminosa (I):

90,0 - 280,0 mcd (milicandela). Esta é uma medida do brilho percebido da luz emitida, conforme visto pelo olho humano. A ampla faixa é gerenciada através de um sistema de binagem.

Ângulo de Visão (2θ_F1/2

• ):_V110 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor medido no eixo (diretamente na frente do LED). Um ângulo de 110° indica um padrão de visão amplo.Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ
• ):_{611 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é mais alta.}Comprimento de Onda Dominante (λ):
• 600 - 612 nm. Este é o comprimento de onda único que melhor representa a cor percebida da luz, derivado das coordenadas de cromaticidade. É o parâmetro chave para classificação por cor._PLargura a Meia Altura Espectral (Δλ):17 nm (típico). Isto indica a pureza espectral, medindo a largura do espectro de emissão na metade de sua potência máxima. Um valor menor indica uma fonte de luz mais monocromática.
• Tensão Direta (V_d):1,8 - 2,4 V. Esta é a queda de tensão através do LED quando alimentado com a corrente de teste de 20mA. Ela varia com a corrente e a temperatura.
• Corrente Reversa (I):
• 10 μA (máx.) a V_F=5V. Esta é a pequena corrente de fuga que flui quando o dispositivo está polarizado reversamente dentro de sua especificação máxima.Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados (binados) com base em parâmetros-chave. Isto permite que os projetistas selecionem componentes que atendam a requisitos específicos de brilho, cor e tensão.
• As unidades são medidas em I_R= 20mA. A tolerância para cada bin é de ±0,1V.Bin D2:_R1,8V (Mín.) a 2,0V (Máx.)

Bin D3:

2,0V (Mín.) a 2,2V (Máx.)

Bin D4:

2,2V (Mín.) a 2,4V (Máx.)_FAs unidades são mcd (milicandela) em I

• = 20mA. A tolerância em cada bin é de ±11%.Bin Q2:
• 90 mcd (Mín.) a 112 mcd (Máx.)Bin R1:
• 112 mcd (Mín.) a 140 mcd (Máx.)Bin R2:

140 mcd (Mín.) a 180 mcd (Máx.)

Bin S1:_F180 mcd (Mín.) a 220 mcd (Máx.)

• Bin S2:220 mcd (Mín.) a 280 mcd (Máx.)
• As unidades são nanômetros (nm) em I= 20mA. A tolerância para cada bin é de ±1 nm.
• Bin P:600 nm (Mín.) a 603 nm (Máx.)
• Bin Q:603 nm (Mín.) a 606 nm (Máx.)
• Bin R:606 nm (Mín.) a 609 nm (Máx.)

Bin S:

609 nm (Mín.) a 612 nm (Máx.)_FEmbora dados gráficos específicos sejam referenciados no documento fonte, as curvas de desempenho típicas para tais dispositivos ilustram relações essenciais para o projeto.

• A curva I-V é não linear. A tensão direta (V) aumenta com a corrente, mas tem um coeficiente de temperatura — V
• tipicamente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Isto deve ser considerado em projetos de acionamento por corrente constante.A saída de luz (intensidade luminosa) é aproximadamente proporcional à corrente direta em uma faixa significativa. No entanto, a eficiência pode cair em correntes muito altas devido ao aumento da geração de calor. Operar na ou abaixo da corrente recomendada de 20mA garante eficiência e longevidade ideais.
• O desempenho do LED é dependente da temperatura. A intensidade luminosa geralmente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. O comprimento de onda dominante também pode mudar ligeiramente com a temperatura, afetando a cor percebida, especialmente em aplicações de precisão.O dispositivo está em conformidade com o tamanho de encapsulamento padrão EIA 0603. As dimensões principais (em milímetros) são aproximadamente 1,6mm de comprimento, 0,8mm de largura e 0,6mm de altura. As tolerâncias são tipicamente de ±0,1mm. A lente é transparente, com a cor laranja gerada pelo chip semicondutor de AlInGaP no interior.
• Um padrão de solda (land pattern) é fornecido para soldagem por refluxo infravermelho ou de fase vapor. Este padrão é projetado para garantir a formação adequada da junta de solda, o auto-alinhamento durante o refluxo e a fixação mecânica confiável. Seguir a geometria de pista recomendada é fundamental para evitar tombamento (tombstoning) ou juntas de solda deficientes.O cátodo é tipicamente marcado no dispositivo, muitas vezes por um tom esverdeado no lado correspondente do encapsulamento ou por um pequeno entalhe. A serigrafia da PCB e o footprint devem indicar claramente a polaridade para evitar colocação incorreta.

O dispositivo é compatível com processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR) sem chumbo (Pb-free). Um perfil sugerido em conformidade com a J-STD-020B é referenciado. Os parâmetros-chave incluem:

Pré-aquecimento:

150-200°C

Tempo de Pré-aquecimento:_FMáximo de 120 segundos._FTemperatura de Pico:

Máximo de 260°C.

Tempo Acima do Líquidus:

Recomenda-se seguir as especificações do fabricante da pasta de solda.

Ciclos Máximos de Soldagem:

Duas vezes.

Os perfis devem ser caracterizados para a montagem específica da PCB, considerando a espessura da placa, a densidade de componentes e o tipo de pasta de solda.

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

Temperatura do Ferro:

Máximo de 300°C.

Tempo de Soldagem:

Máximo de 3 segundos por pista.

Limite:

Apenas um ciclo de soldagem. Calor excessivo pode danificar o chip interno ou o encapsulamento plástico.

Os LEDs são dispositivos sensíveis à umidade (MSD).

• Saco Selado:Armazenar a ≤30°C e ≤70% de Umidade Relativa (UR). Usar dentro de um ano a partir da data de selagem do saco.
• Saco Aberto/Exposto:Armazenar a ≤30°C e ≤60% UR. É fortemente recomendado completar o refluxo IR dentro de 168 horas (7 dias) após a exposição ao ar ambiente.
• Exposição Prolongada:Se exposto por mais de 168 horas, é necessário um processo de "baking" (secagem) a aproximadamente 60°C por pelo menos 48 horas antes da soldagem para remover a umidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" (popcorning) durante o refluxo.
• Se a limpeza pós-soldagem for necessária, use apenas solventes à base de álcool aprovados, como álcool isopropílico (IPA) ou etanol. A imersão deve ser à temperatura normal e por menos de um minuto. Produtos químicos agressivos ou não especificados podem danificar o material do encapsulamento ou a lente.O dispositivo é fornecido embalado em fita transportadora embutida de 8mm de largura em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Esta embalagem é compatível com equipamentos padrão de montagem SMD automatizados.
• Quantidade por Bobina:4000 unidades.

Quantidade Mínima de Pedido (MOQ) para Restos:

500 unidades.

Fita de Cobertura:

• Os compartimentos vazios de componentes são selados com uma fita de cobertura superior.Componentes Faltantes:
• Um máximo de dois componentes faltantes consecutivos é permitido por especificação.A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481.
• Um LED é um dispositivo acionado por corrente. Para operação confiável e brilho consistente, especialmente quando vários LEDs são usados, um resistor limitador de corrente deve ser usado em série com cada LED ou com cada string paralela de LEDs. Acionar LEDs diretamente de uma fonte de tensão sem controle de corrente não é recomendado e levará a desempenho inconsistente e possível falha do dispositivo. O valor do resistor em série é calculado usando a Lei de Ohm: R = (Vfonte

- V

) / I

• , onde Vé a tensão direta do LED na corrente desejada I
• Gerenciamento Térmico:Embora a dissipação de potência seja baixa, garantir uma área de cobre adequada na PCB ou alívio térmico pode ajudar a manter temperaturas de junção mais baixas, preservando a saída de luz e a vida útil.
• Derating de Corrente:Para operação em altas temperaturas ambientes (aproximando-se de +85°C), considere reduzir a corrente direta para diminuir o aquecimento interno.

Proteção contra ESD:

Embora não seja explicitamente declarado como altamente sensível, as precauções padrão de manuseio contra ESD devem ser observadas durante a montagem e o manuseio.

Comparado com tecnologias mais antigas, como o Fosfeto de Gálio (GaP), os LEDs de AlInGaP oferecem eficiência luminosa e brilho significativamente maiores para cores laranja e vermelha. O encapsulamento 0603 representa um equilíbrio entre miniaturização e facilidade de manuseio/fabricação. Encapsulamentos menores (por exemplo, 0402) existem, mas podem ser mais desafiadores para algumas linhas de montagem e têm características térmicas ligeiramente diferentes. O amplo ângulo de visão de 110 graus é adequado para aplicações que requerem ampla visibilidade, em oposição aos LEDs de ângulo estreito usados para iluminação focada.

Sim, 30mA é a corrente direta contínua DC máxima especificada. No entanto, para uma longevidade ideal e para considerar a possível elevação térmica na aplicação, projetar para uma corrente menor, como 20mA, é uma prática comum e fornece uma margem de segurança.

Esta faixa representa a variação total em toda a produção. Os dispositivos são classificados em bins específicos de intensidade (Q2, R1, R2, S1, S2). Os projetistas podem especificar um código de bin necessário para garantir a consistência do brilho em seu produto. Se um brilho específico for crítico, os bins S1 ou S2 devem ser especificados.

• Exceder o número máximo recomendado de ciclos de soldagem (dois para refluxo, um para soldagem manual) expõe o dispositivo a estresse térmico cumulativo. Isto pode degradar as ligações internas (wire bonds), danificar o chip semicondutor ou causar delaminação do encapsulamento plástico, levando a falha prematura ou redução da confiabilidade.Sim. A vida útil de 168 horas (7 dias) é uma diretriz crítica para dispositivos sensíveis à umidade. Se os componentes foram expostos às condições ambientes além deste período sem armazenamento seco adequado (por exemplo, em um dessecador), o processo de "baking" obrigatório (60°C por 48 horas) é necessário para expelir a umidade absorvida e prevenir danos por pressão de vapor durante o processo de soldagem por refluxo em alta temperatura.
• Cenário:Projetando um painel de indicadores de status para um roteador de rede com cinco indicadores LED laranja idênticos.
• Etapas de Projeto:Seleção de Parâmetros:
• Escolha códigos de bin para consistência. Por exemplo, especifique o Bin de Comprimento de Onda Dominante R (606-609nm) e o Bin de Intensidade Luminosa S1 (180-220 mcd) para garantir cor e brilho uniformes.Projeto do Circuito:

A fonte de alimentação lógica interna do roteador é de 3,3V. Usando a V

típica de 2,1V (do Bin D3) e uma I

alvo de 20mA, calcule o resistor em série: R = (3,3V - 2,1V) / 0,020A = 60 Ohms. Um resistor padrão de 62 ohms seria usado.

Layout da PCB:_{Use o padrão de solda (land pattern) recomendado. Posicione os cinco LEDs com orientação consistente. Inclua marcações claras de polaridade na serigrafia.}Montagem:_FCertifique-se de que os LEDs sejam usados dentro de 168 horas após a abertura do saco de barreira de umidade ou que tenham sido adequadamente submetidos ao "baking". Siga o perfil de refluxo IR recomendado._FResultado:_FCinco indicadores com cor e brilho visualmente correspondentes, fornecendo informações claras de status ao usuário final._F.

Os Diodos Emissores de Luz são dispositivos semicondutores de junção p-n. Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região da junção (a camada ativa). Quando esses portadores de carga (elétrons e lacunas) se recombinam, energia é liberada. Em um LED, essa energia é liberada na forma de fótons (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida (bandgap) do material semicondutor usado na camada ativa. Para este LED laranja, o material é o Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP), que possui uma banda proibida correspondente à luz na parte laranja/vermelha do espectro visível. A lente de epóxi transparente serve para proteger o chip semicondutor e moldar o feixe de luz de saída.

• A tendência geral em LEDs indicadores continua em direção a maior eficiência (mais saída de luz por unidade de potência elétrica), o que permite o mesmo brilho com correntes de acionamento mais baixas, reduzindo o consumo de energia do sistema e a geração de calor. A miniaturização do encapsulamento também está em andamento, com encapsulamentos 0402 e até 0201 se tornando mais comuns para projetos extremamente limitados em espaço. Além disso, há um foco em melhorar a consistência de cor e ampliar a gama de cores saturadas disponíveis através de avanços em materiais semicondutores e tecnologia de fósforo. A busca por automação e confiabilidade na fabricação reforça a importância de componentes totalmente compatíveis com processos padrão de pick-and-place e soldagem por refluxo, conforme exemplificado por este dispositivo.Although power dissipation is low, ensuring adequate PCB copper area or thermal relief can help maintain lower junction temperatures, preserving light output and lifespan.
• Current Derating:For operation at high ambient temperatures (approaching +85°C), consider derating the forward current to reduce internal heating.
• ESD Protection:While not explicitly stated as highly sensitive, standard ESD handling precautions should be observed during assembly and handling.

. Technical Comparison and Differentiation

Compared to older technologies like Gallium Phosphide (GaP), AlInGaP LEDs offer significantly higher luminous efficiency and brightness for orange and red colors. The 0603 package represents a balance between miniaturization and ease of handling/manufacturing. Smaller packages (e.g., 0402) exist but may be more challenging for some assembly lines and have slightly different thermal characteristics. The wide 110-degree viewing angle is suitable for applications requiring broad visibility, as opposed to narrow-angle LEDs used for focused illumination.

. Frequently Asked Questions (Based on Technical Parameters)

.1 Can I drive this LED at 30mA continuously?

Yes, 30mA is the maximum rated continuous DC forward current. However, for optimal longevity and to account for potential thermal rise in the application, designing for a lower current such as 20mA is common practice and provides a safety margin.

.2 Why is there such a wide range in luminous intensity (90-280 mcd)?

This range represents the total spread across all production. Devices are sorted into specific intensity bins (Q2, R1, R2, S1, S2). Designers can specify a required bin code to ensure brightness consistency in their product. If a specific brightness is critical, the S1 or S2 bins should be specified.

.3 What happens if I solder this LED more than two times?

Exceeding the maximum recommended soldering cycles (two for reflow, one for hand soldering) exposes the device to cumulative thermal stress. This can degrade the internal wire bonds, damage the semiconductor die, or cause delamination of the plastic package, leading to premature failure or reduced reliability.

.4 Is baking always necessary if the bag has been open for a week?

Yes. The 168-hour (7-day) floor life is a critical guideline for moisture-sensitive devices. If the components have been exposed to ambient conditions beyond this period without proper dry storage (e.g., in a desiccator), the mandatory bake-out (60°C for 48 hours) is required to drive out absorbed moisture and prevent vapor pressure damage during the high-temperature reflow soldering process.

. Practical Application Case Study

Scenario:Designing a status indicator panel for a network router with five identical orange LED indicators.

Design Steps:

1. Parameter Selection:Choose bin codes for consistency. For example, specify Dominant Wavelength Bin R (606-609nm) and Luminous Intensity Bin S1 (180-220 mcd) to ensure uniform color and brightness.
2. Circuit Design:The router's internal logic supply is 3.3V. Using the typical V_Fof 2.1V (from Bin D3) and a target I_Fof 20mA, calculate the series resistor: R = (3.3V - 2.1V) / 0.020A = 60 Ohms. A standard 62-ohm resistor would be used.
3. PCB Layout:Use the recommended land pattern. Place the five LEDs with consistent orientation. Include clear polarity markings on the silkscreen.
4. Assembly:Ensure the LEDs are used within 168 hours of opening the moisture barrier bag or are properly baked. Follow the recommended IR reflow profile.
5. Result:Five indicators with visually matched color and brightness, providing clear status information to the end-user.

. Operating Principle Introduction

Light Emitting Diodes are semiconductor p-n junction devices. When a forward voltage is applied, electrons from the n-type region and holes from the p-type region are injected into the junction region (the active layer). When these charge carriers (electrons and holes) recombine, energy is released. In an LED, this energy is released in the form of photons (light). The specific wavelength (color) of the emitted light is determined by the bandgap energy of the semiconductor material used in the active layer. For this orange LED, the material is Aluminum Indium Gallium Phosphide (AlInGaP), which has a bandgap corresponding to light in the orange/red part of the visible spectrum. The clear epoxy lens serves to protect the semiconductor chip and shape the light output beam.

. Technology Trends

The general trend in indicator LEDs continues toward higher efficiency (more light output per unit of electrical power), which allows for the same brightness at lower drive currents, reducing system power consumption and heat generation. Package miniaturization is also ongoing, with 0402 and even 0201 packages becoming more common for extremely space-constrained designs. Furthermore, there is a focus on improving color consistency and broadening the range of available saturated colors through advances in semiconductor materials and phosphor technology. The drive for automation and reliability in manufacturing reinforces the importance of components that are fully compatible with standard pick-and-place and reflow soldering processes, as exemplified by this device.