Ficha Técnica do LED SMD LTST-B680QEKT - AlInGaP Vermelho - 120mW - 2.6V - 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). Este componente é projetado para processos de montagem automatizada em placas de circuito impresso (PCB) e é adequado para aplicações onde o espaço é uma restrição crítica. O LED utiliza um material semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) para produzir luz vermelha, oferecendo um equilíbrio entre desempenho e confiabilidade para projetos eletrônicos modernos.

1.1 Características e Vantagens Principais

O LED é projetado para atender a vários padrões e requisitos importantes da indústria, oferecendo vantagens distintas para projetistas e fabricantes.

• Conformidade Ambiental:O dispositivo está em conformidade com a diretiva de Restrição de Substâncias Perigosas (RoHS).
• Compatibilidade de Fabricação:É fornecido em fita padrão da indústria de 8mm em bobinas de 7 polegadas, tornando-o totalmente compatível com equipamentos automatizados de montagem pick-and-place de alta velocidade.
• Compatibilidade de Processo:O encapsulamento é projetado para suportar os processos padrão de soldagem por refluxo infravermelho (IR) comumente usados em linhas de montagem de tecnologia de montagem em superfície (SMT).
• Confiabilidade:O componente passa por testes de pré-condicionamento acelerados para o Nível de Sensibilidade à Umidade 3 da JEDEC, indicando uma construção robusta do encapsulamento adequada para condições típicas de manuseio e armazenamento antes da soldagem.
• Interface Elétrica:É compatível com C.I. (Circuito Integrado), permitindo uma integração direta em circuitos de controle digital.

1.2 Aplicações e Mercados-Alvo

Devido ao seu tamanho compacto, confiabilidade e características de desempenho, este LED é direcionado a um amplo espectro de equipamentos eletrônicos. As principais áreas de aplicação incluem:

• Equipamentos de Telecomunicações:Indicadores de status em roteadores, modems e switches de rede.
• Automação de Escritório:Luzes indicadoras em impressoras, scanners e dispositivos multifuncionais.
• Eletrônicos de Consumo:Iluminação de fundo para painéis frontais, indicadores de status de energia e símbolos funcionais em eletrodomésticos e equipamentos de áudio/vídeo.
• Equipamentos Industriais:Painéis de status de máquina, indicação de falha e feedback operacional.
• Uso Geral:Qualquer aplicação que exija um indicador de status vermelho compacto, brilhante e confiável ou uma fonte luminosa simbólica.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta seção fornece uma análise objetiva e detalhada das especificações elétricas, ópticas e térmicas do LED. Compreender estes parâmetros é crucial para o projeto adequado do circuito e para garantir o desempenho a longo prazo.

2.1 Classificações Absolutas Máximas

As Classificações Absolutas Máximas 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):120 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o dispositivo pode dissipar como calor sem danos. Exceder este limite corre o risco de superaquecer a junção semicondutora.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):80 mA. Esta é a corrente direta instantânea máxima permitida, tipicamente especificada sob condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms) para evitar aquecimento excessivo.
• Corrente Direta Contínua (I_F):50 mA. Esta é a corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente sob condições especificadas de temperatura ambiente.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. Aplicar uma tensão reversa maior que este valor pode causar ruptura e falha catastrófica da junção do LED. A ficha técnica observa explicitamente que o dispositivo não foi projetado para operação reversa.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-40°C a +100°C. Isto define os limites de temperatura ambiental tanto para operação ativa quanto para armazenamento inativo, garantindo a integridade do material do encapsulamento e do chip.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos sob condições padrão de teste (Ta=25°C, I_F=20mA) e definem o desempenho do dispositivo.

• Intensidade Luminosa (I_V):450 - 1120 mcd (milicandela). Esta é o brilho percebido do LED conforme medido por um sensor filtrado para corresponder à resposta fotópica do olho humano. A ampla faixa é gerenciada através de um sistema de binagem (ver Seção 3).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor de pico (no eixo). Um ângulo de 120° indica um padrão de emissão amplo e difuso, adequado para indicadores de status.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):631 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é mais alta. É uma propriedade física do material AlInGaP.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):624 nm (típico). Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que melhor corresponde à cor do LED. É derivado das coordenadas de cromaticidade CIE. A tolerância é de +/- 1nm.
• Largura à Meia Altura Espectral (Δλ):15 nm (típico). Isto mede a pureza espectral, indicando a faixa de comprimentos de onda emitidos. Uma meia-largura mais estreita indica uma cor mais monocromática (pura).
• Tensão Direta (V_F):1.8V (Mín) a 2.6V (Máx) a 20mA. Esta é a queda de tensão no LED durante a operação. O projeto do circuito deve levar em conta esta variação para garantir uma corrente consistente.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA (Máx) a V_R=5V. Esta é a pequena corrente de fuga que flui quando uma tensão reversa é aplicada, relevante apenas para fins de teste.

3. Explicação do Sistema de Binagem

Para gerenciar as variações naturais na fabricação de semicondutores, os LEDs são classificados em bins de desempenho. Isto permite que os projetistas selecionem componentes que atendam a requisitos específicos de brilho.

3.1 Binagem de Intensidade Luminosa

A intensidade luminosa é categorizada em bins distintos, cada um com um valor mínimo e máximo. A tolerância dentro de cada bin é de +/-11%.

• Bin U1:450.0 mcd (Mín) a 560.0 mcd (Máx)
• Bin U2:560.0 mcd (Mín) a 680.0 mcd (Máx)
• Bin V1:680.0 mcd (Mín) a 900.0 mcd (Máx)
• Bin V2:900.0 mcd (Mín) a 1120.0 mcd (Máx)

Os projetistas devem especificar o código de bin necessário ao fazer o pedido para garantir a consistência de brilho entre várias unidades em uma montagem. Para aplicações onde o brilho absoluto é menos crítico, um bin mais amplo ou nenhum bin específico pode ser aceitável.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica (por exemplo, Figura 1, Figura 5), suas implicações são críticas para o projeto.

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

A relação entre a corrente direta (I_F) e a tensão direta (V_F) é não linear, semelhante a um diodo padrão. A faixa especificada de V_F(1.8V-2.6V) a 20mA é o ponto de projeto chave. Acionar o LED com uma corrente constante, em vez de uma tensão constante, é essencial para manter uma saída de luz estável e prevenir a fuga térmica, pois V_Fdiminui com o aumento da temperatura.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A saída de luz (I_V) é aproximadamente proporcional à corrente direta dentro da faixa de operação. No entanto, a eficiência pode cair em correntes muito altas devido ao aumento do calor. Operar no ou abaixo da condição de teste recomendada de 20mA garante desempenho ideal e longevidade.

4.3 Distribuição Espectral

A curva de saída espectral está centrada no comprimento de onda de pico de 631 nm com uma meia-largura típica de 15 nm. Isto define o tom específico de vermelho. O comprimento de onda dominante (624 nm) é o parâmetro chave para correspondência de cor em aplicações onde múltiplos LEDs devem parecer idênticos.

4.4 Dependência da Temperatura

O desempenho do LED é sensível à temperatura. Tipicamente, a intensidade luminosa diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. A ampla faixa de temperatura de operação (-40°C a +100°C) indica que o dispositivo é classificado para funcionar em ambientes extremos, embora a saída varie. Um gerenciamento térmico adequado na PCB é necessário para aplicações de alta corrente ou alta temperatura ambiente para manter o brilho e a vida útil.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões Físicas e Polaridade

O LED está em conformidade com um padrão de encapsulamento SMD padrão EIA. Desenhos dimensionados detalhados são fornecidos na ficha técnica, incluindo comprimento, largura, altura e espaçamento dos terminais. Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,2 mm. O encapsulamento apresenta uma lente transparente, que não difunde a luz, permitindo que a cor vermelha nativa do AlInGaP seja vista. A polaridade (ânodo e cátodo) é indicada por marcações físicas no corpo do componente, que devem ser observadas durante a colocação para garantir a operação correta.

5.2 Padrão Recomendado de Trilhas na PCB

A suggested printed circuit board attachment pad layout is provided for infrared or vapor phase reflow soldering. Following this land pattern is crucial for achieving reliable solder joints, proper self-alignment during reflow, and effective heat dissipation away from the LED junction.

. Soldering and Assembly Guidelines

.1 Reflow Soldering Profile

The device is compatible with lead-free (Pb-free) IR reflow soldering processes. The recommended profile is based on the J-STD-020B standard. Key parameters include:

• Pre-heat Temperature:°C to 200°C.
• Pre-heat Time:Maximum 120 seconds.
• Peak Body Temperature:Maximum 260°C.
• Time Above Liquidus:Recommended to be within standard JEDEC limits (typically 60-150 seconds).
• Maximum Soldering Cycles:Two times.

It is emphasized that the optimal profile depends on the specific PCB design, solder paste, and oven. The JEDEC-based profile should be used as a target, with final tuning based on solder paste manufacturer recommendations and board-level characterization.

6.2 Soldagem Manual

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

• Temperatura do Ferro:Máximo 300°C.
• Tempo de Soldagem:Máximo 3 segundos por terminal.
• Número de Vezes:Apenas uma vez. O aquecimento repetido pode danificar o encapsulamento e a ligação interna do chip.

6.3 Limpeza

Se a limpeza pós-soldagem for necessária, apenas solventes especificados devem ser usados. A ficha técnica recomenda imergir o LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. Limpadores químicos não especificados ou agressivos podem danificar a lente de plástico e o material do encapsulamento.

7. Precauções de Armazenamento e Manuseio

7.1 Sensibilidade à Umidade e Armazenamento

O encapsulamento do LED é sensível à umidade. A exposição prolongada à umidade ambiente pode levar ao "efeito pipoca" (cracking) durante o processo de soldagem por refluxo em alta temperatura.

• Embalagem Selada:Os dispositivos devem ser armazenados a ≤30°C e ≤70% de Umidade Relativa (UR). A vida útil na embalagem original à prova de umidade com dessecante é de um ano.
• Embalagem Aberta:Uma vez que a bolsa selada é aberta, o ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C e 60% UR.
• Vida Útil no Chão de Fábrica:Componentes removidos de sua embalagem original devem ser submetidos à soldagem por refluxo IR dentro de 168 horas (7 dias).
• Armazenamento Estendido:Para armazenamento além de 168 horas, os LEDs devem ser mantidos em um recipiente selado com dessecante ou em um dessecador de nitrogênio.
• Secagem (Baking):Componentes expostos além da vida útil no chão de fábrica de 168 horas requerem uma secagem a aproximadamente 60°C por pelo menos 48 horas antes da montagem para remover a umidade absorvida.

7.2 Projeto do Circuito de Acionamento

Um LED é um dispositivo acionado por corrente. Para garantir brilho uniforme e evitar a concentração de corrente, especialmente ao acionar múltiplos LEDs em paralelo, um resistor limitador de corrente deve ser usado em série com cada LED. A ficha técnica recomenda fortemente esta configuração (Circuito A) em vez de conectar LEDs diretamente em paralelo sem resistores individuais (Circuito B), o que pode levar a brilho desigual e possível falha devido à distribuição desigual de corrente causada por pequenas variações de V_Fentre as unidades.

8. Informações de Embalagem e Pedido

8.1 Especificações da Fita e da Bobina

O componente é fornecido para montagem automatizada em fita transportadora em relevo enrolada em bobinas de 7 polegadas (178 mm) de diâmetro.

• Passo dos Bolsos:8 mm.
• Quantidade por Bobina:2000 peças.
• Quantidade Mínima de Pedido (MOQ):500 peças para quantidades remanescentes.
• Fita de Cobertura:Os bolsos vazios de componentes são selados com uma fita de cobertura superior.
• Componentes Faltantes:Um máximo de duas lâmpadas faltantes consecutivas (bolsos vazios) é permitido de acordo com a especificação de embalagem.
• Padrão:A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481.

9. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

9.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED destina-se ao uso em equipamentos eletrônicos comuns, incluindo automação de escritório, telecomunicações, eletrodomésticos e controles industriais gerais. É adequado para indicação de status, iluminação de fundo de símbolos em painéis frontais e sinalização luminosa de uso geral.

9.2 Considerações de Projeto

• Controle de Corrente:Sempre use um resistor em série ou um driver de corrente constante dedicado para definir a corrente direta. Não conecte diretamente a uma fonte de tensão.
• Gerenciamento Térmico:Embora o encapsulamento seja pequeno, garanta uma área de cobre adequada nas trilhas da PCB para atuar como dissipador de calor, especialmente ao operar próximo à corrente contínua máxima (50mA).
• Proteção contra ESD:Embora não seja explicitamente declarado como sensível, manusear LEDs com as precauções padrão contra Descarga Eletrostática (ESD) é considerado uma boa prática.
• Projeto Óptico:A lente transparente produz um feixe focado com um ângulo de visão de 120°. Para iluminação mais ampla ou mais difusa, lentes externas ou guias de luz podem ser necessárias.

10. Comparação e Diferenciação Técnica

Embora uma comparação direta com outros números de peça não seja fornecida nesta ficha técnica independente, as principais características diferenciadoras deste componente podem ser inferidas:

• Material (AlInGaP):Oferece alta eficiência e boa estabilidade de cor para LEDs vermelhos em comparação com tecnologias mais antigas como GaAsP.
• Ângulo de Visão Amplo (120°):Proporciona ampla visibilidade, tornando-o excelente para indicadores de status montados em painel.
• Pré-condicionamento Nível 3 JEDEC:Indica um bom nível de resistência à umidade adequado para a maioria das aplicações comerciais sem exigir armazenamento ultra-seco, simplificando a logística.
• Embalagem Padronizada:A conformidade com os padrões de encapsulamento EIA e as especificações de bobina ANSI/EIA-481 garante integração perfeita em linhas de montagem automatizadas.

11. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Posso acionar este LED sem um resistor limitador de corrente?

R: Não. Um LED deve ser acionado com uma corrente controlada. Conectá-lo diretamente a uma fonte de tensão fará com que uma corrente excessiva flua, potencialmente destruindo o dispositivo instantaneamente. Sempre use um resistor em série ou um circuito de corrente constante.

P: O que significa o "Código de Bin" ao fazer um pedido?

R: O código de bin (por exemplo, V1, U2) especifica a intensidade luminosa mínima e máxima garantida dos LEDs naquele lote. Especificar um bin garante consistência de brilho entre todos os LEDs no seu produto. Se a consistência de cor for crítica, você também pode precisar especificar bins de comprimento de onda.

P: Por quanto tempo posso armazenar estes LEDs após abrir a bolsa?

R: Para uma soldagem confiável, você deve usá-los dentro de 168 horas (7 dias) se armazenados em um ambiente ≤30°C/60% UR. Se armazenados por mais tempo, eles devem ser secos a 60°C por 48 horas antes do uso.

P: Este LED é adequado para aplicações automotivas ou médicas?

R: A ficha técnica afirma que ele se destina a equipamentos eletrônicos comuns. Para aplicações que exigem confiabilidade excepcional ou onde a falha pode comprometer a segurança (aviação, automotiva, médica, suporte à vida), é necessária consulta ao fabricante para avaliar a adequação e potencialmente qualificar o componente para esse uso específico.

P: Posso usar soldagem por onda para este LED SMD?

R: A ficha técnica fornece apenas diretrizes para soldagem por refluxo IR e soldagem manual. Componentes SMD deste tipo geralmente não são recomendados para soldagem por onda devido ao choque térmico e potencial de contaminação. A soldagem por refluxo é o processo de montagem pretendido e recomendado.

12. Exemplo Prático de Projeto

Cenário:Projetando um indicador de "LIGADO" para um dispositivo alimentado por uma linha de 5V DC. O objetivo é alcançar boa visibilidade com uma corrente direta de aproximadamente 15mA (abaixo do ponto de teste de 20mA para maior vida útil).

Cálculo:

Suponha uma tensão direta típica (V_F) de 2.2V.

A queda de tensão necessária no resistor em série (R_S) é: V_fonte- V_F= 5V - 2.2V = 2.8V.

Usando a Lei de Ohm: R_S= V / I = 2.8V / 0.015A = 186.67 Ω.

O valor de resistor padrão mais próximo é 180 Ω ou 200 Ω.

Seleção:Escolha um resistor de 180 Ω. Recalculando a corrente: I = (5V - 2.2V) / 180Ω ≈ 15.6mA. Isto é seguro e dentro dos limites.

Potência no Resistor:P = I²R = (0.0156)² * 180 ≈ 0.044W. Um resistor padrão de 1/8W (0.125W) ou 1/10W é suficiente.

Layout da PCB:Coloque o resistor de 180Ω em série com o ânodo do LED. Siga o padrão de trilhas recomendado da ficha técnica para as trilhas do LED, garantindo área de cobre suficiente para dissipação de calor. Inclua marcação de polaridade (por exemplo, "+" para ânodo) na serigrafia da PCB.

13. Princípio de Funcionamento

Os diodos emissores de luz são dispositivos semicondutores que convertem energia elétrica diretamente em luz através de um processo chamado eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, elétrons do material tipo n se recombinam com lacunas do material tipo p na região ativa. Em um LED de AlInGaP, este evento de recombinação libera energia na forma de fótons (partículas de luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida, neste caso vermelho em ~624-631 nm, é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio usado na construção do chip. O encapsulamento epóxi transparente encapsula e protege o chip semicondutor, forma a lente para moldar a saída de luz e contém a armação de terminais metálica que fornece as conexões elétricas e suporte mecânico.

14. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs SMD como este faz parte de tendências mais amplas na optoeletrônica e fabricação eletrônica. As principais tendências que influenciam tais componentes incluem:

• Miniaturização:Demanda contínua por tamanhos de encapsulamento menores para permitir layouts de PCB mais densos e produtos finais mais compactos.
• Aumento da Eficiência:A pesquisa contínua em ciência dos materiais visa melhorar a eficácia luminosa (lúmens por watt) dos LEDs coloridos, reduzindo o consumo de energia para uma determinada saída de luz.
• Confiabilidade Aprimorada:Melhorias nos materiais de encapsulamento (epóxi, silicone) e técnicas de fixação do chip levam a tempos de vida operacional mais longos e melhor desempenho sob condições de alta temperatura e alta umidade.
• Padronização:A adoção de padrões de encapsulamento, tamanhos de bobina e métricas de desempenho (como classificações JEDEC MSL) da indústria agiliza a cadeia de suprimentos e simplifica a incorporação ao projeto para engenheiros.
• Integração:Embora este seja um componente discreto, existe uma tendência de integrar eletrônica de controle (como reguladores de corrente ou drivers) diretamente nos encapsulamentos de LED, criando módulos de LED "inteligentes".