Ficha Técnica do LED SMD LTST-C950RKRKT-5A - Vermelho AlInGaP - 5mA - 180-710mcd - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas de um LED de alto brilho para montagem em superfície, projetado para processos de montagem automatizada. O dispositivo utiliza um material semicondutor avançado de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para produzir luz vermelha, oferecendo eficiência luminosa e pureza de cor superiores em comparação com as tecnologias de LED tradicionais. Encapsulado numa lente domo transparente, o LED é acondicionado num encapsulamento padrão compatível com a norma EIA, tornando-o compatível com uma vasta gama de equipamentos de soldagem por refluxo infravermelho e de colocação automática, comumente utilizados na fabricação eletrônica moderna.

As principais vantagens deste LED incluem o seu fator de forma compacto, adequação para aplicações com espaço limitado e conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas). Foi projetado para fiabilidade em ambientes exigentes, com uma gama de temperaturas de operação especificada. Os principais mercados e aplicações abrangem infraestruturas de telecomunicações, equipamentos de automação de escritório, eletrodomésticos, painéis de controlo industrial e eletrónica de consumo. Casos de uso específicos incluem retroiluminação de teclados e teclados numéricos, indicadores de estado e de alimentação, integração em micro-displays e iluminação de sinalização ou símbolos em vários dispositivos.

2. Interpretação Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os valores máximos absolutos definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Estes valores são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. A corrente direta contínua máxima (DC) é de 30 mA. Para operação pulsada, é permitida uma corrente direta de pico de 80 mA sob condições específicas: um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0,1 ms. A dissipação de potência máxima é de 75 mW. O dispositivo pode operar dentro de uma gama de temperatura ambiente de -30°C a +85°C e pode ser armazenado entre -40°C e +85°C. Uma classificação crítica para montagem é a condição de soldagem por infravermelhos, que é classificada para uma temperatura de pico de 260°C por um tempo máximo de 10 segundos, o que é padrão para processos de refluxo sem chumbo.

2.2 Características Eletro-Ópticas

As características eletro-ópticas são medidas em condições de teste padrão a Ta=25°C e uma corrente direta (IF) de 5 mA, salvo indicação em contrário. A intensidade luminosa (Iv), uma medida chave do brilho, tem uma gama típica ampla de 180,0 mcd (milicandela) a 710,0 mcd, que é ainda categorizada em bins específicos. O ângulo de visão, definido como 2θ1/2 onde a intensidade é metade do valor axial, é de 25 graus, indicando um padrão de feixe relativamente focado. O comprimento de onda de emissão de pico (λP) é tipicamente 639 nm, situando-se no espectro vermelho. O comprimento de onda dominante (λd), que define a cor percebida, é tipicamente 631 nm. A meia-largura espectral (Δλ) é de 20,0 nm, descrevendo a pureza espectral da luz emitida. A tensão direta (VF) varia de um mínimo de 1,6 V a um máximo de 2,2 V a 5 mA. A corrente reversa (IR) é especificada com um máximo de 10 µA quando uma tensão reversa (VR) de 5 V é aplicada.

3. Explicação do Sistema de Binning

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Para garantir consistência no brilho para aplicações de produção, os LEDs são classificados em bins com base na sua intensidade luminosa medida a 5 mA. A lista de códigos de bin é a seguinte: Código de Bin "S" cobre intensidades de 180,0 mcd a 280,0 mcd. Código de Bin "T" cobre intensidades de 280,0 mcd a 450,0 mcd. Código de Bin "U" cobre intensidades de 450,0 mcd a 710,0 mcd. Uma tolerância de +/- 15% é aplicada aos limites de cada bin de intensidade luminosa. Este binning permite aos projetistas selecionar LEDs com níveis de brilho mínimo garantidos para os seus requisitos de aplicação específicos, assegurando uniformidade visual em produtos que utilizam múltiplos LEDs.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora dados gráficos específicos sejam referenciados no documento (por exemplo, Figura 1 para medição espectral, Figura 5 para ângulo de visão), as curvas de desempenho típicas para este tipo de dispositivo geralmente incluiriam várias relações-chave. A curva Corrente Direta vs. Tensão Direta (I-V) mostraria a relação exponencial característica de um díodo, com a tensão a subir abruptamente após o limiar de ativação. A curva Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta mostraria tipicamente um aumento quase linear do brilho com a corrente até um certo ponto, após o qual a eficiência pode diminuir devido a efeitos térmicos. A curva Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente é crucial, pois a saída do LED geralmente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Para um LED vermelho de AlInGaP, a degradação da intensidade com a temperatura é tipicamente menos severa do que para algumas outras tecnologias de LED, mas ainda é um fator de projeto crítico. A curva de Distribuição Espectral mostraria um único pico centrado em torno de 639 nm com uma meia-largura definida, confirmando a pureza da cor.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento e Polaridade

O LED está alojado num encapsulamento padrão para dispositivo de montagem em superfície (SMD). A cor da lente é transparente e a cor da fonte de luz é vermelha proveniente do chip de AlInGaP. Todas as dimensões críticas do encapsulamento são fornecidas em milímetros, com uma tolerância padrão de ±0,1 mm, salvo indicação em contrário. A ficha técnica inclui um desenho dimensional detalhado mostrando o comprimento, largura, altura, espaçamento dos terminais e outras características mecânicas críticas. A polaridade é indicada pelo design físico do encapsulamento, tipicamente com uma marca de cátodo (como um entalhe, ponto ou canto chanfrado) numa extremidade. A orientação correta durante a colocação na placa de circuito impresso (PCB) é essencial para o funcionamento adequado.

5.2 Pad de Fixação Recomendado para PCB

É fornecido um padrão de soldagem (footprint) recomendado para a PCB, a fim de garantir soldagem fiável e estabilidade mecânica. Este padrão especifica o tamanho e a forma das pastas de cobre para o ânodo e o cátodo, bem como a abertura recomendada para a máscara de solda. Seguir este footprint recomendado ajuda a alcançar a formação adequada do filete de solda, evita o efeito "tombstoning" (componente em pé) e garante uma boa conexão térmica e elétrica.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem por Refluxo IR

Para processos de montagem sem chumbo, é recomendado um perfil de soldagem por refluxo específico. O perfil inclui uma fase de pré-aquecimento na gama de 150°C a 200°C, com um tempo máximo de pré-aquecimento de 120 segundos para aquecer gradualmente a placa e o componente e ativar o fluxo. A temperatura de pico do corpo não deve exceder 260°C. O tempo acima da temperatura de liquidus da solda (tipicamente cerca de 217°C para ligas SAC) e, especificamente, o tempo dentro de 5°C da temperatura de pico devem ser controlados; a ficha técnica especifica um máximo de 10 segundos na temperatura de pico. O dispositivo não deve ser submetido a mais de dois ciclos de refluxo nestas condições. É enfatizado que o perfil ideal depende do design específico da PCB, da pasta de solda e do forno, e deve ser caracterizado em conformidade, usando as normas JEDEC como diretriz.

6.2 Soldagem Manual

Se for necessária soldagem manual com ferro, deve-se ter extremo cuidado. A temperatura da ponta do ferro de soldar não deve exceder 300°C, e o tempo de contacto com o terminal do LED deve ser limitado a um máximo de 3 segundos por junta. A soldagem manual deve ser realizada apenas uma vez para evitar danos por stress térmico ao chip interno e às ligações por fio.

6.3 Armazenamento e Manuseamento

Os LEDs são dispositivos sensíveis à humidade (MSL 3). Quando armazenados na sua embalagem selada à prova de humidade original com dessecante, devem ser mantidos a 30°C ou menos e 90% de humidade relativa (HR) ou menos, e utilizados dentro de um ano. Uma vez aberta a embalagem original, o ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C e 60% de HR. Os componentes removidos da sua embalagem original devem idealmente ser soldados por refluxo IR dentro de uma semana. Para armazenamento mais longo fora da embalagem original, devem ser armazenados num recipiente selado com dessecante ou num dessecador de azoto. Se armazenados sem embalagem por mais de uma semana, é necessário um processo de "bake-out" a aproximadamente 60°C durante pelo menos 20 horas antes da montagem por solda, para remover a humidade absorvida e evitar danos de "popcorning" durante o refluxo.

6.4 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldagem, apenas devem ser utilizados solventes especificados. A imersão do LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura normal por menos de um minuto é aceitável. O uso de produtos de limpeza químicos não especificados pode danificar a lente de epóxi e o material do encapsulamento.

6.5 Precauções contra Descarga Eletrostática (ESD)

O LED é sensível a descargas eletrostáticas e correntes de surto, que podem degradar ou destruir a junção semicondutora. Controlos adequados de ESD devem ser implementados durante o manuseamento e montagem. Isto inclui o uso de pulseiras de aterramento, luvas antiestáticas e garantir que todo o equipamento e superfícies de trabalho estão devidamente aterrados.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os LEDs são fornecidos embalados para montagem automatizada. São montados em fita transportadora relevada com uma largura de 12 mm. A fita é enrolada numa bobina padrão de 7 polegadas (178 mm) de diâmetro. Cada bobina contém 2000 peças. Para quantidades inferiores a uma bobina completa, está disponível uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças para stock remanescente. A fita tem uma selagem de cobertura superior para proteger os componentes. A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481. É permitido um máximo de dois componentes em falta consecutivos (bolsas vazias) por bobina.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Design do Circuito de Acionamento

Um LED é um dispositivo operado por corrente. Para garantir brilho consistente e longevidade, deve ser acionado com uma corrente controlada, não com uma tensão fixa. O método de acionamento mais simples e recomendado é usar uma resistência limitadora de corrente em série para cada LED, como mostrado no "Circuito A" da ficha técnica. Esta configuração, alimentada por uma fonte de tensão (Vcc), garante que as variações na tensão direta (VF) de LEDs individuais não causem diferenças significativas na corrente e, portanto, no brilho, quando vários LEDs estão conectados em paralelo. O valor da resistência (R) é calculado usando a Lei de Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, onde IF é a corrente direta desejada (por exemplo, 5 mA para teste, até 30 mA máximo contínuo).

8.2 Gestão Térmica

Embora o encapsulamento seja pequeno, gerir o calor é importante para manter o desempenho e a fiabilidade. A intensidade luminosa diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Em aplicações onde o LED é acionado na sua corrente máxima ou próximo dela, ou em altas temperaturas ambientes, deve ser dada atenção ao layout da PCB. Fornecer uma área de cobre adequada em torno dos pads do LED pode funcionar como um dissipador de calor, ajudando a dissipar o calor do dispositivo. Também é aconselhável evitar a colocação perto de outros componentes geradores de calor.

8.3 Limitações de Aplicação

O dispositivo destina-se a ser utilizado em equipamentos eletrónicos comuns. Para aplicações que requerem fiabilidade excecional onde uma falha pode colocar em risco a vida ou a saúde (como na aviação, suporte de vida médico ou sistemas críticos de segurança), é necessária consulta e qualificação específicas, uma vez que componentes comerciais padrão podem não ser adequados.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas, como LEDs vermelhos de GaAsP (Fosfeto de Arsénio e Gálio), o chip de AlInGaP utilizado neste dispositivo oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando num brilho muito maior para a mesma corrente de acionamento. A lente transparente, em oposição a uma lente difusa ou colorida, maximiza a saída de luz e proporciona um ponto de cor mais vibrante e saturado. O encapsulamento padrão EIA garante ampla compatibilidade com linhas de montagem e bibliotecas de footprints padrão da indústria, reduzindo a complexidade de design e fabrico. A compatibilidade do dispositivo com soldagem por refluxo infravermelho e o seu nível de sensibilidade à humidade (MSL 3) são típicos para componentes SMD modernos, alinhando-o com processos de fabrico de alto volume e mainstream.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?
R: O comprimento de onda de pico (λP) é o comprimento de onda no qual a distribuição de potência espectral é máxima (639 nm). O comprimento de onda dominante (λd) é derivado do diagrama de cromaticidade CIE e representa o comprimento de onda único da luz monocromática que corresponderia à cor do LED (631 nm). O comprimento de onda dominante está mais intimamente relacionado com a cor percebida.

P: Posso acionar este LED a 20 mA continuamente?
R: Sim. A corrente direta contínua máxima é de 30 mA. Acioná-lo a 20 mA está dentro da especificação. Note que a intensidade luminosa tipicamente aumenta com a corrente, mas o valor exato a 20 mA precisaria de ser estimado a partir das curvas de desempenho típicas ou medido, uma vez que a ficha técnica especifica a intensidade a 5 mA.

P: Por que é necessária uma resistência em série mesmo se a tensão da minha fonte de alimentação corresponder à tensão direta do LED?
R: A tensão direta (VF) tem uma gama (1,6V a 2,2V). Se a tensão de alimentação for fixa em, digamos, 2,0V, um LED com uma VF de 1,6V experimentaria uma corrente muito maior do que a pretendida, potencialmente levando a sobreaquecimento e falha. A resistência em série fornece uma corrente estável e previsível, independentemente da variação natural de VF de um LED para outro.

P: Como seleciono o bin correto para a minha aplicação?
R: Escolha um bin com base no brilho mínimo exigido para o seu design nas suas condições de acionamento específicas. Se a uniformidade for crítica (por exemplo, numa matriz de luzes de estado), especificar um único bin mais restrito (como T ou U) e encomendar todas as unidades desse bin garantirá uma aparência consistente. Para aplicações menos críticas, um bin mais amplo ou bins mistos podem ser aceitáveis para economizar custos.

11. Caso Prático de Design e Utilização

Caso: Projetar um Painel de Indicadores de Estado para um Router de Rede
Um projetista está a criar um painel com quatro LEDs vermelhos de estado que indicam a atividade de "Alimentação", "Internet", "Wi-Fi" e "Ethernet". Os LEDs precisam de ser claramente visíveis num ambiente de escritório bem iluminado. A linha de alimentação do sistema é de 3,3V. O projetista seleciona este LED pelo seu alto brilho e encapsulamento padrão. Para obter uma indicação brilhante, decidem acionar cada LED a 10 mA. Usando a VF típica de 1,9V, calculam a resistência em série: R = (3,3V - 1,9V) / 0,01A = 140 Ohms. É escolhida uma resistência padrão de 150 Ohm. Para garantir que todos os quatro LEDs tenham brilho igual, o projetista especifica o Bin "T" (280-450 mcd) na lista de materiais. O layout da PCB inclui o padrão de soldagem recomendado e uma pequena área de cobre em torno dos pads para um ligeiro alívio térmico. A casa de montagem utiliza o perfil de refluxo IR fornecido, e o produto final exibe indicadores de estado consistentes, brilhantes e fiáveis.

12. Introdução ao Princípio

Díodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz quando uma corrente elétrica os atravessa. Este LED em particular utiliza um semicondutor composto de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para a sua região ativa. Quando uma tensão direta é aplicada, os eletrões do material tipo-n e as lacunas do material tipo-p são injetados na região ativa. Quando estes portadores de carga se recombinam, libertam energia na forma de fotões (luz). A energia específica da banda proibida do material AlInGaP determina o comprimento de onda (cor) da luz emitida, que neste caso está na porção vermelha do espectro visível (aproximadamente 631-639 nm). A lente de epóxi transparente encapsula o chip, protege-o do ambiente e molda o feixe de saída de luz.

13. Tendências de Desenvolvimento

A tendência geral na tecnologia de LED SMD continua em direção a uma maior eficiência (mais lúmens por watt), o que permite maior brilho com a mesma potência ou consumo de energia reduzido para a mesma saída de luz. Há também uma tendência para a miniaturização, com encapsulamentos a tornarem-se ainda mais pequenos enquanto mantêm ou melhoram o desempenho ótico. Fiabilidade aprimorada e tempos de vida operacional mais longos são objetivos constantes, alcançados através de melhorias no design do chip, materiais de encapsulamento e gestão térmica. Além disso, binning mais apertado e melhor consistência de cor são cada vez mais importantes para aplicações que requerem alta qualidade visual, como retroiluminação de displays e iluminação automotiva. A integração de eletrónica de controlo, como drivers de corrente constante, dentro do próprio encapsulamento do LED é outra tendência crescente, simplificando o design do circuito para o utilizador final.