Ficha Técnica do LED SMD LTST-C150KDKT-10A - 1.6x0.8x0.6mm - 2.4V - 50mW - Vermelho AllnGaP - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para uma lâmpada LED de montagem em superfície (SMD). Projetado para montagem automatizada em placas de circuito impresso (PCB), este componente é ideal para aplicações com restrições de espaço em uma ampla gama de equipamentos eletrónicos.

1.1 Características

• Conforme com as diretivas ambientais RoHS.
• Utiliza um chip semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AllnGaP) ultrabrilhante que emite luz vermelha.
• Embalado em fita de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro para manuseio automatizado.
• Pegada de encapsulamento padrão EIA.
• Entrada compatível com níveis lógicos padrão de circuitos integrados (CI).
• Projetado para compatibilidade com equipamentos de montagem automatizada pick-and-place.
• Suporta processos padrão de soldagem por refluxo infravermelho (IR).

1.2 Aplicações Alvo

Este LED é adequado para uma ampla gama de aplicações que requerem uma fonte de luz indicadora ou de retroiluminação compacta e confiável, incluindo, mas não se limitando a:

• Dispositivos de telecomunicações, equipamentos de automação de escritório, eletrodomésticos e sistemas de controlo industrial.
• Retroiluminação de teclados e teclados numéricos.
• Indicadores de estado e de alimentação.
• Micro-displays e indicadores de painel.
• Iluminação de sinalização e simbólica.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

As secções seguintes fornecem uma análise detalhada das especificações elétricas, óticas e ambientais do dispositivo.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores representam os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação nestas condições não é garantida. Todas as classificações são especificadas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Dissipação de Potência (Pd):50 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o dispositivo pode dissipar como calor.
• Corrente Direta de Pico (I_F(PEAK)):40 mA. Esta é a corrente direta instantânea máxima permitida, tipicamente especificada em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms) para evitar sobreaquecimento.
• Corrente Direta Contínua (I_F):20 mA. Esta é a corrente DC máxima recomendada para operação contínua.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. A aplicação de uma tensão de polarização reversa superior a este valor pode causar ruptura da junção.
• Intervalo de Temperatura de Operação:-30°C a +85°C. O intervalo de temperatura ambiente no qual o dispositivo foi projetado para funcionar.
• Intervalo de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +85°C. O intervalo de temperatura para armazenamento não operacional.
• Condição de Soldagem por Refluxo IR:Temperatura de pico de 260°C por um máximo de 10 segundos. Isto define o perfil térmico que o encapsulamento pode suportar durante a montagem.

2.2 Características Eletro-Óticas

Estes parâmetros definem o desempenho típico do dispositivo em condições normais de operação (Ta=25°C, I_F=10mA salvo indicação em contrário).

• Intensidade Luminosa (I_V):2.8 a 28.0 mcd (milicandela). O brilho percebido da luz emitida. A ampla gama é gerida através de um sistema de binning.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor medido no eixo. Um ângulo de visão amplo como este fornece um padrão de luz difuso e amplo, adequado para indicadores.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):650.0 nm (nanómetros). O comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):630.0 a 645.0 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor (vermelho, neste caso). É derivado do diagrama de cromaticidade CIE.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):20 nm (típico). Isto indica a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida, medida como a largura do espetro à metade da sua potência máxima.
• Tensão Direta (V_F):1.6 a 2.4 V. A queda de tensão no LED quando alimentado com a corrente de teste especificada (10mA).
• Corrente Reversa (I_R):10 μA (microamperes) 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 no brilho para aplicações de produção, os LEDs são classificados em grupos de desempenho, ou \"bins\".

3.1 Código de Bin de Intensidade Luminosa

O binning primário para este produto baseia-se na intensidade luminosa medida a 10mA. A tolerância dentro de cada bin é de +/-15%.

• Bin H:2.8 - 4.5 mcd
• Bin J:4.5 - 7.1 mcd
• Bin K:7.1 - 11.2 mcd
• Bin L:11.2 - 18.0 mcd
• Bin M:18.0 - 28.0 mcd

Este sistema permite aos projetistas selecionar um grau de brilho apropriado para a sua aplicação específica, equilibrando custo e desempenho.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora dados gráficos específicos sejam referenciados no documento fonte, as principais relações são aqui descritas com base na física padrão dos LEDs e nos parâmetros fornecidos.

4.1 Característica Corrente vs. Tensão (I-V)

Um LED é um díodo. A sua tensão direta (V_F) tem uma relação logarítmica com a corrente direta (I_F). O intervalo especificado de V_Fde 1.6V a 2.4V a 10mA é típico para um LED vermelho AllnGaP. Operar acima da corrente contínua recomendada (20mA) fará com que V_Faumente ligeiramente, mas irá principalmente gerar calor excessivo, reduzindo a eficiência e a vida útil.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A saída de luz (I_V) é aproximadamente proporcional à corrente direta numa gama significativa. No entanto, a eficiência tende a diminuir em correntes muito altas devido ao aumento dos efeitos térmicos e outros comportamentos não ideais do semicondutor. Alimentar o LED com os valores típicos de 10mA ou 20mA garante eficiência e fiabilidade ótimas.

4.3 Dependência da Temperatura

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

• Tensão Direta (V_F):Diminui. Isto tem um coeficiente de temperatura negativo.
• Intensidade Luminosa (I_V):Diminui. Temperaturas mais altas reduzem a eficiência quântica interna do semicondutor, levando a uma menor saída de luz para a mesma corrente.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Pode deslocar-se ligeiramente, potencialmente alterando a tonalidade de cor percebida.

Uma gestão térmica adequada no design da PCB é crucial para manter um desempenho consistente.

4.4 Distribuição Espectral

O espetro de emissão centra-se num comprimento de onda de pico (λ_P) de 650 nm com uma largura a meia altura típica (Δλ) de 20 nm. Isto resulta numa cor vermelha saturada. O comprimento de onda dominante (λ_d), que define a cor percebida, situa-se entre 630 nm e 645 nm.

5. Informação Mecânica e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo está conforme com um contorno padrão de encapsulamento para montagem em superfície. As dimensões principais incluem um tamanho do corpo de aproximadamente 1.6mm de comprimento, 0.8mm de largura e 0.6mm de altura (desenho específico referenciado na fonte). Todas as tolerâncias dimensionais são ±0.1mm salvo indicação em contrário. A lente é transparente, permitindo que a cor vermelha nativa do chip AllnGaP seja visível.

5.2 Padrão de PCB Recomendado

É fornecida uma sugestão de layout das pastas de solda para a placa de circuito impresso, de forma a garantir uma soldagem fiável e um alinhamento correto. Este padrão é projetado para facilitar a formação de um bom filete de solda durante o refluxo, minimizando o risco de pontes de solda.

5.3 Identificação da Polaridade

O cátodo (terminal negativo) é tipicamente indicado por um marcador visual no encapsulamento do LED, como um entalhe, um ponto verde ou um canto cortado na lente. A polaridade correta deve ser observada durante a montagem, pois a aplicação de tensão reversa pode danificar o dispositivo.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem por Refluxo IR

O dispositivo é compatível com processos de soldagem sem chumbo (Pb-free). É fornecido um perfil de refluxo recomendado, em conformidade com os padrões JEDEC.

• Temperatura de Pré-aquecimento:150°C a 200°C.
• Tempo de Pré-aquecimento:Máximo 120 segundos.
• Temperatura de Pico do Corpo:Máximo 260°C.
• Tempo Acima de 260°C:Máximo 10 segundos.
• Número de Passagens de Refluxo:Máximo duas vezes.

O perfil específico deve ser caracterizado para o design real da PCB, a pasta de solda e o forno utilizados.

6.2 Soldagem Manual (Se Necessário)

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

• Temperatura do Ferro:Máximo 300°C.
• Tempo de Soldagem:Máximo 3 segundos por terminal.
• Número de Tentativas de Soldagem:Apenas uma vez por ligação.

A aplicação prolongada de calor pode danificar as ligações internas por fio e o encapsulamento epóxi.

6.3 Condições de Armazenamento

O nível de sensibilidade à humidade (MSL) é um fator crítico para componentes SMD.

• Embalagem Selada (com dessecante):Armazenar a ≤30°C e ≤90% HR. Utilizar dentro de um ano a partir da data da embalagem seca.
• Embalagem Aberta:Armazenar a ≤30°C e ≤60% HR. Os componentes devem ser submetidos a refluxo IR dentro de uma semana (MSL 3).
• Armazenamento Prolongado (Fora da Embalagem):Armazenar num recipiente selado com dessecante ou num dessecador de azoto. Se armazenados por mais de uma semana, é necessário um cozimento a 60°C durante pelo menos 20 horas antes da soldagem para remover a humidade absorvida e prevenir o \"efeito pipoca\" durante o refluxo.

6.4 Limpeza

Se for necessária limpeza pós-soldagem, utilizar apenas solventes à base de álcool aprovados, como álcool isopropílico (IPA) ou etanol. A imersão deve ser à temperatura ambiente por menos de um minuto. Produtos de limpeza químicos não especificados podem danificar a lente do LED ou o material do encapsulamento.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações da Fita e Bobina

Os componentes são fornecidos em fita transportadora relevada para montagem automatizada.

• Largura da Fita Transportadora: 8mm.
• Diâmetro da Bobina:7 polegadas.
• Quantidade por Bobina:3000 peças (bobina completa padrão).
• Quantidade Mínima de Encomenda (MOQ) para Restos:500 peças.
• Selagem dos Bolsos:Bolsos vazios são selados com fita de cobertura.
• Componentes em Falta:É permitido um máximo de duas lâmpadas em falta consecutivas, de acordo com os padrões da indústria (ANSI/EIA 481).

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Design

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Um LED é um dispositivo controlado por corrente. Para garantir brilho uniforme e evitar o acúmulo de corrente, especialmente ao alimentar múltiplos LEDs em paralelo, deve ser utilizado um resistor limitador de corrente em série com cada LED. O valor do resistor (R) é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_SUPPLY- V_F) / I_F, onde V_Fé a tensão direta do LED na corrente desejada I_F. Utilizar o V_Fmáximo da ficha técnica (2.4V) no cálculo garante que a corrente não excede o alvo, mesmo com variações entre dispositivos.

8.2 Considerações de Design

• Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa (50mW máx.), garantir um bom caminho térmico através das pastas da PCB ajuda a manter uma saída de luz estável e longevidade, especialmente em altas temperaturas ambientes ou com correntes de acionamento mais elevadas.
• Proteção contra ESD (Descarga Eletrostática):Os LEDs são sensíveis à eletricidade estática. Controlos adequados de ESD (pulseiras, bancadas aterradas, pavimento condutivo) devem ser implementados durante o manuseamento e montagem.
• Design Ótico:O ângulo de visão de 130 graus fornece uma iluminação ampla. Para uma luz mais focada, podem ser necessárias lentes externas ou guias de luz.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Este LED vermelho AllnGaP oferece vantagens específicas:

• vs. LEDs Vermelhos Tradicionais GaAsP:A tecnologia AllnGaP proporciona uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando numa saída mais brilhante com a mesma corrente, ou brilho equivalente com menor potência.
• vs. LEDs Padrão de Montagem em Orifício:O encapsulamento SMD permite uma densidade de montagem muito maior, é compatível com linhas de produção totalmente automatizadas e elimina a necessidade de dobrar terminais e perfurar orifícios na PCB.
• Vantagem Principal:A combinação do alto brilho do AllnGaP, um amplo ângulo de visão e um encapsulamento compacto e soldável por refluxo torna este dispositivo altamente versátil para a eletrónica moderna.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

10.1 Posso alimentar este LED diretamente a partir de um pino lógico de 3.3V ou 5V?

Não, não sem um resistor limitador de corrente.Ligá-lo diretamente tentaria extrair uma corrente muito alta, limitada apenas pela capacidade do pino e pela resistência dinâmica do LED, o que provavelmente destruiria o LED ou danificaria o CI de acionamento. Utilize sempre um resistor em série.

10.2 Por que existe uma gama tão ampla na Intensidade Luminosa (2.8 a 28.0 mcd)?

Isto deve-se a variações naturais na fabricação de semicondutores. O sistema de binning (H a M) classifica as peças pelo brilho medido. Para uma aparência consistente numa aplicação, especifique e utilize LEDs do mesmo bin de intensidade.

10.3 O que acontece se eu exceder a classificação de corrente contínua de 20mA?

Exceder a classificação aumenta a temperatura da junção. Isto acelera a degradação do material semicondutor, levando a uma diminuição permanente e rápida na saída de luz (depreciação de lúmens) e podendo causar falha catastrófica. Projete sempre circuitos para operar dentro dos Valores Máximos Absolutos.

11. Exemplo de Caso de Utilização Prática

11.1 Caso de Design: Painel de Indicadores de Estado

Cenário:Projetar um painel de controlo com 10 indicadores de estado vermelhos idênticos, alimentados por uma linha de 5V. O brilho uniforme é crítico.
Passos de Design:

1. Escolher a Corrente de Acionamento:Selecionar I_F= 10mA para bom brilho e longa vida útil.
2. Calcular o Valor do Resistor:Utilizar o V_Fmáximo (2.4V) para design no pior caso. R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260 Ohms. O valor padrão E24 mais próximo é 270 Ohms.
3. Calcular a Potência do Resistor:P = I²* R = (0.01)²* 270 = 0.027W. Um resistor padrão de 1/8W (0.125W) ou 1/10W é suficiente.
4. Especificar o Bin do LED:Para garantir que todos os 10 indicadores combinem, especifique LEDs de um único bin de intensidade luminosa (ex., Bin L: 11.2-18.0 mcd) na ordem de compra.
5. Layout da PCB:Utilizar o padrão de pastas recomendado. Garantir que o design do painel permite o ângulo de visão de 130 graus para que o indicador seja visível a partir das posições pretendidas do utilizador.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Os Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que convertem energia elétrica diretamente em luz através de um processo chamado eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada à junção p-n, eletrões da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa. Quando estes portadores de carga se recombinam, libertam energia. Num LED AllnGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), esta energia é libertada principalmente como fotões (luz) na porção vermelha do espetro visível. O comprimento de onda específico (cor) é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor, que é projetada durante o processo de crescimento do cristal ajustando as proporções de alumínio, índio e gálio.

13. Tendências e Desenvolvimentos Tecnológicos

O campo da optoeletrónica continua a evoluir. Tendências gerais observáveis na indústria incluem:

• Aumento da Eficiência:A investigação contínua em ciência de materiais e design de chips leva a LEDs que produzem mais lúmens por watt (lm/W), reduzindo o consumo de energia para a mesma saída de luz.
• Miniaturização:Os tamanhos dos encapsulamentos continuam a diminuir (ex., tamanhos métricos 0402, 0201) para permitir densidades ainda maiores em PCBs para dispositivos ultracompactos.
• Melhoria da Consistência de Cor:Avanços no crescimento epitaxial e técnicas de binning permitem tolerâncias mais apertadas no comprimento de onda dominante e intensidade luminosa, dando aos projetistas um controlo mais preciso sobre a cor e o brilho.
• Integração:As tendências incluem integrar múltiplos chips LED (RGB) num único encapsulamento para mistura de cores, ou combinar CIs de controlo com LEDs para soluções de iluminação \"inteligentes\".

Estes desenvolvimentos visam fornecer aos projetistas componentes mais capazes, eficientes e fiáveis para uma gama em expansão de aplicações.