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

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um Diodo Emissor de Luz (LED) de montagem em superfície (SMD) no formato miniatura de embalagem 0603. O dispositivo é projetado para processos automatizados de montagem em placas de circuito impresso (PCB), tornando-o adequado para fabricação em grande volume. Seu tamanho compacto é ideal para aplicações com restrição de espaço onde a área da placa é um fator crítico.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste LED incluem sua compatibilidade com equipamentos automatizados de pick-and-place e processos de soldagem por reflow infravermelho (IR), que são padrão na fabricação eletrônica moderna. Ele está em conformidade com os padrões relevantes da indústria, incluindo RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas). O dispositivo é embalado em fita e carretel para manuseio eficiente nas linhas de produção.

As aplicações-alvo são amplas, abrangendo setores como telecomunicações (ex.: indicadores de status em roteadores, telefones), automação de escritório (ex.: retroiluminação para teclados, indicadores de painel), eletrodomésticos, equipamentos industriais e várias aplicações de iluminação para sinais, símbolos e placas internas. Sua função principal é como indicador de status ou fonte de iluminação de baixo nível.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

Esta seção fornece uma análise objetiva e detalhada dos principais parâmetros de desempenho do LED sob condições padrão de teste (Ta=25°C).

2.1 Especificações Absolutas Máximas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Elas não se destinam à operação contínua.

• Dissipação de Potência (Pd):72 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que a embalagem do LED pode dissipar como calor sem degradar o desempenho ou a confiabilidade.
• Corrente Direta Contínua (IF):30 mA DC. A máxima corrente em estado estacionário que pode ser aplicada.
• Corrente Direta de Pico:80 mA, mas apenas sob condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0.1ms). Isso permite flashes breves e de alta intensidade.
• Tensão Reversa (VR):5 V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar falha imediata.
• Faixa de Temperatura de Operação:-40°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente dentro da qual o LED tem garantia de operar dentro da especificação.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +100°C. A faixa de temperatura para armazenamento não operacional.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a uma corrente direta (IF) de 20 mA.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 140.0 mcd a um máximo de 450.0 mcd. O valor real depende do bin de produção (ver Seção 3). Esta é uma medida do brilho percebido pelo olho humano.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):Aproximadamente 110 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor de pico (no eixo). Um ângulo de 110 graus indica um padrão de visão relativamente amplo.
• Comprimento de Onda de Pico (λP):Tipicamente 591 nm, posicionando-o na região amarela do espectro visível.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Especificado entre 584.5 nm e 594.5 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que melhor corresponde à cor do LED.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):Aproximadamente 15 nm. Isso define a dispersão dos comprimentos de onda emitidos em torno do pico, influenciando a pureza da cor.
• Tensão Direta (VF):Entre 1.8 V e 2.4 V a 20 mA. Esta é a queda de tensão no LED durante a operação. A tolerância para qualquer unidade específica é de +/-0.1V em relação ao valor do seu bin.
• Corrente Reversa (IR):Máximo de 10 μA a VR=5V. Esta é uma corrente de fuga sob condições de polarização reversa.

3. Explicação do Sistema de Binning

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

3.1 Binning de Tensão Direta (VF)

Os LEDs são categorizados em três bins de tensão (D2, D3, D4), cada um com uma faixa de 0.2V. Isso é crucial para projetar circuitos limitadores de corrente, especialmente quando vários LEDs são conectados em série, para garantir uma distribuição uniforme da corrente.

3.2 Binning de Intensidade Luminosa (Iv)

A intensidade é classificada em cinco bins (R2, S1, S2, T1, T2), com valores mínimos variando de 140.0 mcd a 355.0 mcd. Isso permite a seleção com base nos níveis de brilho necessários. Uma tolerância de +/-11% se aplica dentro de cada bin.

3.3 Binning de Comprimento de Onda Dominante (WD)

A consistência de cor é gerenciada através de quatro bins de comprimento de onda (H, J, K, L), cobrindo a faixa de 584.5 nm a 594.5 nm. Isso garante um tom amarelo uniforme em todos os LEDs usados em uma montagem.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica, suas implicações são críticas para o projeto.

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

A característica I-V é não linear. Um pequeno aumento na tensão além do VF típico pode levar a um grande aumento, potencialmente destrutivo, na corrente. Portanto, os LEDs devem ser acionados por uma fonte limitada de corrente, não por uma fonte de tensão constante.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A saída de luz é geralmente proporcional à corrente direta, mas essa relação pode se tornar não linear em correntes muito altas. Operar no ou abaixo dos 20mA recomendados garante desempenho estável e longevidade.

4.3 Dependência da Temperatura

O desempenho do LED é sensível à temperatura. Tipicamente, a tensão direta diminui com o aumento da temperatura, enquanto a eficiência luminosa (saída de luz por unidade de potência elétrica) também diminui. Isso deve ser considerado para aplicações que operam em uma ampla faixa de temperatura ambiente.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O dispositivo está em conformidade com o footprint padrão 0603 (1.6mm x 0.8mm). A altura típica é de aproximadamente 0.6mm. Desenhos dimensionais detalhados devem ser consultados para o projeto preciso do padrão de solda do PCB.

5.2 Identificação da Polaridade

O cátodo é tipicamente marcado no dispositivo, muitas vezes por um tom verde no lado correspondente da lente ou por um entalhe na embalagem. O footprint do PCB deve incluir um indicador de polaridade (ex.: um ponto ou marcação "K") para evitar a colocação incorreta.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Reflow IR Recomendado

A ficha técnica recomenda um perfil em conformidade com J-STD-020B para processos sem chumbo. Os parâmetros-chave incluem:

• Pré-aquecimento:150-200°C por no máximo 120 segundos para aquecer gradualmente a placa e os componentes.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus (TAL):Recomenda-se no máximo 10 segundos, e o processo de reflow não deve ser realizado mais de duas vezes.

Estes parâmetros são críticos para evitar choque térmico, defeitos nas juntas de solda ou danos à estrutura interna do LED.

6.2 Condições de Armazenamento

Os LEDs são dispositivos sensíveis à umidade (MSD).

• Embalagem Selada:Armazenar a ≤30°C e ≤70% de UR. Usar dentro de um ano a partir da data de embalagem.
• Embalagem Aberta:Armazenar a ≤30°C e ≤60% de UR. Se exposto ao ar ambiente por mais de 168 horas, é necessário um bake-out a 60°C por pelo menos 48 horas antes da soldagem para evitar o "efeito pipoca" durante o reflow.

6.3 Limpeza

Se a limpeza for necessária após a soldagem, use apenas solventes especificados, como álcool etílico ou isopropílico, à temperatura ambiente por menos de um minuto. Produtos químicos não especificados podem danificar a lente de epóxi ou a embalagem.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificação da Embalagem

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada de 12mm de largura, enrolada em carretéis de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Cada carretel contém 4000 peças. Os compartimentos da fita são selados com uma fita de cobertura para proteger os componentes durante o transporte e manuseio.

7.2 Interpretação do Número da Peça

O número da peça (ex.: LTST-010KSKT) tipicamente codifica informações sobre o tamanho da embalagem (010 para 0603), cor da lente (K para transparente) e o material/cor do chip (SKT provavelmente indicando a formulação específica de AlInGaP amarelo). A decodificação exata deve ser verificada com o guia de nomenclatura do fabricante.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Um LED é um dispositivo acionado por corrente. O método de acionamento mais comum é usar um resistor limitador de corrente em série. O valor do resistor (R) é calculado usando a Lei de Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, onde Vcc é a tensão de alimentação, VF é a tensão direta do LED (use o máximo do bin para confiabilidade) e IF é a corrente direta desejada (ex.: 20mA). Para brilho constante em uma faixa de Vcc ou temperatura, recomenda-se um circuito driver de corrente constante.

8.2 Considerações de Projeto

• Gerenciamento Térmico:Embora a dissipação de potência seja baixa, garantir uma área adequada de cobre no PCB ao redor dos terminais pode ajudar a dissipar calor, especialmente em altas temperaturas ambientes ou quando acionado em correntes mais altas.
• Proteção contra ESD:Os LEDs podem ser sensíveis à descarga eletrostática. Precauções padrão de manuseio de ESD devem ser observadas durante a montagem.
• Projeto Óptico:O amplo ângulo de visão de 110 graus o torna adequado para aplicações onde o indicador precisa ser visto de vários ângulos. Para luz mais direcionada, ópticas secundárias (lentes) podem ser necessárias.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado aos LEDs convencionais mais antigos, este tipo SMD oferece vantagens significativas: tamanho muito menor, adequação para montagem automatizada (custo mais baixo), melhor confiabilidade devido à ausência de terminais e compatibilidade com montagem de PCB dupla face. Dentro da família de LEDs SMD, a embalagem 0603 oferece um equilíbrio entre miniaturização e facilidade de manuseio/fabricação, sendo maior que as embalagens 0402, mas menor que as 0805. O uso da tecnologia AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para luz amarela geralmente oferece maior eficiência e melhor estabilidade térmica em comparação com tecnologias mais antigas, como GaAsP sobre GaP.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

10.1 Posso acionar este LED diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 3.3V ou 5V?

Não, não diretamente.Um pino GPIO de microcontrolador é uma fonte de tensão, não uma fonte de corrente. Conectar o LED diretamente tentaria puxar corrente limitada apenas pela resistência interna do pino e pela resistência dinâmica do LED, provavelmente excedendo a corrente absoluta máxima e destruindo o LED. Sempre use um resistor limitador de corrente em série ou um driver de LED dedicado.

10.2 Por que há uma faixa tão ampla na Intensidade Luminosa (140-450 mcd)?

Esta faixa representa a dispersão total em todos os bins de produção. Ao especificar um código de bin específico (ex.: T2), você pode garantir LEDs com uma faixa de intensidade muito mais estreita (355-450 mcd), assegurando brilho consistente em seu produto. O sistema de binning permite a otimização de custos usando bins diferentes para diferentes requisitos de brilho.

10.3 O que acontece se eu soldar este LED com um perfil de solda com chumbo padrão?

Perfis de solda com chumbo têm temperaturas de pico mais altas (frequentemente > 260°C). Exceder o pico recomendado de 260°C pode causar vários problemas: degradação da lente de epóxi (amarelamento), danos aos fios de ligação internos da embalagem ou estresse térmico levando a falha prematura. Sempre use o perfil sem chumbo recomendado ou um perfil de baixa temperatura cuidadosamente controlado.

11. Caso Prático de Projeto e Uso

Caso: Projetando um Painel de Indicadores de Status para um Switch de Rede

Um projetista precisa de vários LEDs amarelos de status para indicadores de atividade de porta no painel frontal de um switch de rede. O painel tem restrição de espaço, exigindo um componente pequeno. A embalagem 0603 é selecionada. Para garantir aparência uniforme, o projetista especifica um único bin de comprimento de onda (ex.: K: 589.5-592.0 nm) e um único bin de intensidade (ex.: S2: 224-280 mcd) para todos os LEDs na Lista de Materiais (BOM). O circuito de acionamento usa uma linha de 3.3V. Assumindo um VF de 2.2V (meio do bin D3) e um IF alvo de 20mA, o resistor limitador de corrente é calculado como R = (3.3V - 2.2V) / 0.020A = 55 Ohms. Um resistor padrão de 56 Ohms é escolhido. O padrão de solda do PCB é projetado de acordo com o layout de terminais recomendado pela ficha técnica para garantir soldagem confiável e auto-alinhamento adequado durante o reflow.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Um LED é um diodo semicondutor. Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons do semicondutor tipo n e lacunas do semicondutor tipo p são injetados na região ativa (a junção). Quando um elétron se recombina com uma lacuna, energia é liberada. Em um LED, essa energia é liberada na forma de um fóton (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz é determinado pela energia da banda proibida dos materiais semicondutores usados na região ativa. Para este LED amarelo, o sistema de material é AlInGaP, que possui uma banda proibida correspondente à luz amarela (~590 nm). A lente de epóxi transparente encapsula o chip, fornece proteção mecânica e ajuda a moldar o feixe de luz de saída.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência geral nos LEDs SMD está direcionada para várias áreas-chave:

1. Maior Eficiência:Melhorias contínuas na ciência dos materiais (como melhor epitaxia de AlInGaP e InGaN) produzem mais lúmens por watt (lm/W), reduzindo o consumo de energia para a mesma saída de luz.
2. Miniaturização:As embalagens continuam a encolher (ex.: 0402, 0201) para permitir produtos finais cada vez menores, embora isso apresente desafios para o gerenciamento térmico e manuseio.
3. Maior Confiabilidade e Estabilidade:Melhorias nos materiais e processos de embalagem levam a vidas úteis mais longas e melhor consistência de desempenho ao longo da temperatura e do tempo.
4. Soluções Integradas:Há uma tendência para LEDs com resistores limitadores de corrente integrados ou até mesmo circuitos integrados drivers simples no mesmo pacote, simplificando o projeto de circuito para o usuário final.
5. Consistência de Cor:Tolerâncias de binning mais apertadas e processos de fabricação aprimorados estão continuamente melhorando a uniformidade de cor entre lotes de produção.

Este LED amarelo AlInGaP 0603 em particular representa uma solução madura, confiável e econômica dentro desta paisagem tecnológica em evolução.