Ficha Técnica do LED SMD LTST-C283KRKT-5A - 2.0x1.25x0.2mm - Vermelho 631nm - 30mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas de uma lâmpada LED de montagem em superfície (SMD). Este componente é projetado para montagem automatizada em placas de circuito impresso (PCB), apresentando um formato miniatura ideal para aplicações com espaço limitado. Sua função principal é servir como uma fonte de luz altamente eficiente para sinalização, retroiluminação e fins de indicação.

1.1 Vantagens Principais e Mercados-Alvo

O dispositivo oferece várias vantagens-chave que o tornam adequado para a fabricação moderna de eletrônicos. Ele está em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas). O encapsulamento é extra fino, medindo apenas 0,2 mm de altura, permitindo uso em produtos ultra finos. Utiliza um material semicondutor de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), conhecido por produzir alta eficiência luminosa no espectro de cor vermelha. O componente é embalado em fita padrão da indústria de 8mm em carretéis de 7 polegadas, tornando-o totalmente compatível com equipamentos automáticos de pick-and-place de alta velocidade. Também é projetado para suportar os processos padrão de soldagem por refluxo infravermelho (IR) usados em linhas de montagem de tecnologia de montagem em superfície (SMT).

As aplicações-alvo são amplas, abrangendo equipamentos de telecomunicações (ex.: telefones sem fio e celulares), dispositivos de automação de escritório (ex.: notebooks, sistemas de rede), eletrodomésticos e equipamentos industriais. Usos específicos incluem retroiluminação de teclado, indicadores de status, micro-displays e várias aplicações de sinalização luminosa.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

Esta seção detalha os limites absolutos e as características operacionais padrão do dispositivo. Todos os parâmetros são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C, salvo indicação em contrário.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação contínua nessas condições não é recomendada.

• Dissipação de Potência (Pd):75 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o dispositivo pode dissipar na forma de calor.
• Corrente Direta de Pico (I_F(PEAK)):80 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 a carga térmica.
• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima recomendada para operação confiável de longo prazo.
• Faixa de Temperatura de Operação:-30°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente na qual o dispositivo é projetado para funcionar.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +85°C. A faixa de temperatura para armazenamento não operacional.
• Condição de Soldagem por Infravermelho:260°C por 10 segundos. O perfil térmico máximo que o encapsulamento pode suportar durante a soldagem por refluxo para processos sem chumbo.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos sob condições de teste padrão.

• Intensidade Luminosa (I_V):4,5 - 45,0 mcd (milicandelas) a I_F= 5mA. Esta ampla faixa é gerenciada através de um sistema de binning (ver Seção 3). A intensidade é medida usando um sensor filtrado para corresponder à curva de resposta fotópica do olho humano padrão CIE.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade do valor medido no eixo central (0°). Um ângulo de visão amplo indica um padrão de emissão de luz mais difuso.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):639 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência da luz emitida atinge seu máximo.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):631 nm (típico) a I_F= 5mA. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor da luz. É derivado das coordenadas de cromaticidade CIE.
• Largura de Meia Altura Espectral (Δλ):20 nm (típico). Esta é a largura de banda espectral medida na metade da intensidade máxima (Largura Total à Meia Altura - FWHM).
• Tensão Direta (V_F):1,70 - 2,3 V a I_F= 5mA. A queda de tensão através do LED durante a operação. Esta faixa também é gerenciada através do binning.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA (máximo) a V_R= 5V. A pequena corrente de fuga que flui quando uma tensão reversa é aplicada.

3. Explicação do Sistema de Binning

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

3.1 Binning da Tensão Direta (V_F)

Para a variante de cor vermelha, a tensão direta é categorizada em três bins quando medida a uma corrente de teste de 5mA. A tolerância dentro de cada bin é de ±0,1V.

• Código de Bin E2: V_Ffaixa de 1,70V a 1,90V.
• Código de Bin E3: V_Ffaixa de 1,90V a 2,10V.
• Código de Bin E4: V_Ffaixa de 2,10V a 2,30V.

3.2 Binning da Intensidade Luminosa (I_V)

A intensidade luminosa é categorizada em cinco bins, também medida a I_F= 5mA. A tolerância em cada bin é de ±15%.

• Código de Bin J:4,50 - 7,10 mcd
• Código de Bin K:7,10 - 11,20 mcd
• Código de Bin L:11,20 - 18,00 mcd
• Código de Bin M:18,00 - 28,00 mcd
• Código de Bin N:28,00 - 45,00 mcd

Este binning permite uma seleção precisa com base nos níveis de brilho necessários, o que é crítico para aplicações como retroiluminação, onde a uniformidade é importante.

4. Análise das Curvas de Desempenho

As curvas de desempenho típicas fornecem uma visão visual do comportamento do dispositivo sob condições variáveis. Essas curvas são essenciais para o projeto do circuito e o gerenciamento térmico.

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

A característica I-V é não linear, típica de um diodo. A curva mostra a relação entre a tensão direta (V_F) e a corrente direta (I_F). Os projetistas usam isso para determinar a tensão de acionamento necessária para uma corrente de operação desejada, que se correlaciona diretamente com a saída de luz. A curva se deslocará com a temperatura.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Esta curva demonstra que a 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 temperatura da junção e outros efeitos. Operar dentro da faixa de corrente contínua recomendada garante desempenho ideal e longevidade.

4.3 Distribuição Espectral

A curva de distribuição espectral traça a intensidade relativa em função do comprimento de onda. Ela confirma o comprimento de onda de emissão de pico (~639 nm) e a meia largura espectral (~20 nm), definindo a saída de cor vermelha pura deste chip de AlInGaP.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo está em conformidade com um contorno de encapsulamento SMD padrão da indústria. As dimensões principais incluem comprimento de 2,0 mm, largura de 1,25 mm e altura de 0,2 mm (perfil ultra fino). Desenhos mecânicos detalhados especificam todas as dimensões críticas, incluindo localizações e tolerâncias dos terminais, que são tipicamente de ±0,1 mm. A lente é transparente.

5.2 Layout Recomendado dos Terminais na PCB

Um projeto de padrão de terminais é fornecido para o layout da PCB. Este padrão garante a formação adequada da junta de solda durante o refluxo, fornece alívio térmico adequado e mantém a estabilidade mecânica. Seguir esta recomendação de footprint é crucial para uma montagem bem-sucedida e confiabilidade.

5.3 Identificação da Polaridade

O componente possui um cátodo marcado (terminal negativo). A ficha técnica ilustra como esta marcação aparece no corpo do dispositivo (tipicamente um entalhe, ponto verde ou outro indicador no lado do cátodo). A orientação correta da polaridade durante a colocação é essencial para o funcionamento do circuito.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Condições de Soldagem por Refluxo IR

Para processos de solda sem chumbo, um perfil de refluxo específico é recomendado. Os parâmetros-chave incluem uma temperatura de pré-aquecimento entre 150-200°C, um tempo de pré-aquecimento de até 120 segundos no máximo, uma temperatura máxima do corpo não excedendo 260°C e um tempo acima de 260°C limitado a 10 segundos no máximo. O dispositivo não deve ser submetido a mais de dois ciclos de refluxo. Esses limites são baseados nos padrões JEDEC para evitar rachaduras no encapsulamento ou degradação dos materiais internos.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, deve ser realizada com extremo cuidado. A temperatura máxima recomendada da ponta do ferro de solda é de 300°C, com um tempo de soldagem limitado a 3 segundos por junta. A soldagem manual deve ser realizada apenas uma vez.

6.3 Limpeza

Se a limpeza pós-soldagem for necessária, apenas solventes especificados devem ser usados. Imersão do LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto é aceitável. Limpadores químicos não especificados podem danificar o encapsulamento plástico ou a lente.

6.4 Condições de Armazenamento

Os LEDs são sensíveis à umidade. Quando armazenados em sua embalagem original selada à prova de umidade com dessecante, devem ser mantidos a 30°C ou menos e 90% de umidade relativa (UR) ou menos, com um período recomendado de uso de um ano. Uma vez que a embalagem original é aberta, o ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C ou 60% de UR. Os componentes removidos de sua embalagem original devem, idealmente, ser soldados por refluxo dentro de uma semana (Nível de Sensibilidade à Umidade 3, MSL 3). Para armazenamento mais longo fora da embalagem original, devem ser mantidos em um recipiente selado com dessecante. Se armazenados por mais de uma semana, recomenda-se um tratamento de secagem a aproximadamente 60°C por pelo menos 20 horas antes da montagem para remover a umidade absorvida e prevenir o efeito "popcorn" durante o refluxo.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificações da Fita e Carretel

Os componentes são fornecidos em fita transportadora relevada com uma fita de cobertura protetora. A largura da fita é de 8 mm. Os carretéis têm um diâmetro padrão de 7 polegadas (178 mm). Cada carretel contém 5000 peças. Para quantidades menores que um carretel completo, aplica-se uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças para lotes remanescentes. A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Um LED é um dispositivo acionado por corrente. Para garantir brilho consistente, especialmente quando vários LEDs são usados em paralelo, um mecanismo limitador de corrente é essencial. O método mais simples é usar um resistor em série. O valor do resistor (R_série) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R_série= (V_fonte- V_F) / I_F. Para um controle mais preciso e eficiente, são recomendados drivers de corrente constante ou circuitos integrados (CIs) driver de LED. Isso evita a concentração de corrente em strings paralelas e garante uma saída de luz uniforme em todos os dispositivos, compensando as variações naturais em V_F.

8.2 Considerações de Projeto

• Gerenciamento Térmico:Embora a dissipação de potência seja baixa, manter a temperatura da junção dentro dos limites é fundamental para a confiabilidade de longo prazo e a estabilidade da saída de luz. Garanta área de cobre adequada na PCB ou vias térmicas sob os terminais do LED para conduzir o calor, especialmente ao operar próximo da corrente máxima.
• Proteção contra ESD:Os LEDs são suscetíveis a danos por descarga eletrostática (ESD). Procedimentos adequados de manuseio de ESD devem ser seguidos durante a montagem, incluindo o uso de estações de trabalho aterradas, pulseiras antiestáticas e recipientes condutivos.
• Projeto Óptico:O amplo ângulo de visão de 130 graus fornece um padrão de luz difuso. Para aplicações que requerem um feixe mais focado, ópticas secundárias (lentes ou guias de luz) podem ser necessárias.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Este LED vermelho baseado em AlInGaP oferece vantagens distintas em comparação com tecnologias mais antigas, como GaAsP (Fosfeto de Arsênio e Gálio). O principal diferencial é uma eficiência luminosa significativamente maior, o que significa que produz mais luz (milicandelas) para a mesma corrente de entrada (mA). Isso resulta em menor consumo de energia para um determinado nível de brilho ou muito mais brilho dentro do mesmo orçamento de energia. O perfil ultra fino de 0,2mm é uma vantagem mecânica fundamental em relação a muitos LEDs SMD padrão, permitindo o projeto em eletrônicos de consumo cada vez mais finos.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

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

Comprimento de Onda de Pico (λ_P) é o comprimento de onda físico onde o LED emite a maior potência óptica. Comprimento de Onda Dominante (λ_d) é um valor calculado baseado na percepção de cor humana (gráfico CIE) que melhor representa a cor percebida. Para LEDs monocromáticos como este vermelho, eles geralmente são próximos, mas não idênticos. Projetistas preocupados com pontos de cor (ex.: em displays) devem consultar o comprimento de onda dominante.

10.2 Por que um resistor limitador de corrente é necessário?

A tensão direta de um LED tem um coeficiente de temperatura negativo e pode variar de unidade para unidade (como visto no binning). Se conectado diretamente a uma fonte de tensão, uma pequena mudança em V_Fpode causar uma grande, potencialmente destrutiva, mudança na corrente. Um resistor em série (ou fonte de corrente constante) fornece realimentação negativa, estabilizando a corrente de operação contra essas variações.

10.3 Posso acionar este LED com uma tensão maior que sua V_F?

Sim, mas você deve sempre incluir um elemento limitador de corrente em série (resistor ou circuito ativo). A tensão de acionamento deve ser maior que a V_Fdo LED para permitir o fluxo de corrente, mas o excesso de tensão é dissipado no componente limitador de corrente para definir a I_F.

11. Exemplo Prático de Caso de Uso

Cenário: Projetando um painel de indicadores de status para um roteador de rede.O painel requer cinco LEDs de status vermelhos. Brilho uniforme é crítico para a experiência do usuário.Etapas de Projeto:1) Determinar o brilho necessário: Selecione o Bin L (11,2-18,0 mcd) para visibilidade clara. 2) Determinar a corrente de acionamento: Escolha I_F= 5mA (condição de teste padrão) para longa vida e baixo calor. 3) Calcular o resistor em série: Supondo uma fonte de 3,3V e uma V_Ftípica de 2,0V (do Bin E3), R = (3,3V - 2,0V) / 0,005A = 260Ω. Use o valor padrão mais próximo (270Ω). 4) Layout: Use o layout recomendado dos terminais na PCB. Conecte todos os cinco LEDs em paralelo, cada um com seu próprio resistor de 270Ω ao barramento de 3,3V. Isso garante controle individual de corrente para uniformidade. 5) Montagem: Siga as diretrizes MSL-3 e o perfil de refluxo especificado.

12. Introdução ao Princípio de Operação

Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através da eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, elétrons da região tipo n e lacunas da região tipo p são injetados na região da junção. Quando esses portadores de carga se recombinam, eles liberam energia. Neste dispositivo específico, o material semicondutor é AlInGaP, projetado para que essa energia liberada esteja na forma de fótons (luz) na porção vermelha do espectro visível (em torno de 631-639 nm). A composição específica dos átomos de alumínio, índio, gálio e fósforo determina a energia da banda proibida e, portanto, a cor da luz emitida.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência geral na tecnologia de LED SMD continua em direção a maior eficiência (mais lúmens por watt), tamanhos de encapsulamento menores e maior confiabilidade. Para LEDs do tipo indicador, o foco está em alcançar saída mais brilhante em correntes mais baixas e desenvolver perfis cada vez mais finos para atender às demandas da eletrônica portátil miniaturizada. Avanços na ciência dos materiais, como técnicas aprimoradas de crescimento epitaxial para AlInGaP e outros semicondutores compostos, contribuem diretamente para esses ganhos de desempenho. Além disso, a padronização de encapsulamentos e processos de montagem garante compatibilidade com as linhas de fabricação automatizadas de alto volume em evolução.