Ficha Técnica de LED SMD Amarelo com Chip AlInGaP - 2.0x1.25x1.1mm - 2.4V - 62.5mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de uma lâmpada LED de montagem em superfície (SMD) que utiliza um chip ultrabrilhante de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) para produzir luz amarela. O dispositivo é encapsulado em um pacote compacto e padrão do setor, projetado para processos automatizados de montagem em placas de circuito impresso (PCB), incluindo soldagem por refluxo infravermelho. Seu tamanho minúsculo o torna adequado para aplicações com espaço limitado em diversos setores eletrônicos.

1.1 Vantagens e Características Principais

O LED oferece várias características-chave que aumentam sua usabilidade e confiabilidade na fabricação moderna de eletrônicos:

• Conformidade RoHS:O dispositivo é fabricado para atender às diretivas de Restrição de Substâncias Perigosas, garantindo segurança ambiental.
• Chip AlInGaP de Alta Brilho:Este material semicondutor fornece emissão eficiente de luz amarela com boa intensidade luminosa.
• Embalagem Adequada para Automação:Fornecido em fita de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, compatível com equipamentos de pick-and-place de alta velocidade.
• Footprint Padronizado:Conforme aos padrões de encapsulamento da EIA (Electronic Industries Alliance), garantindo interoperabilidade de projeto.
• Compatibilidade com Circuitos Integrados:Pode ser acionado diretamente por saídas de nível lógico padrão.
• Soldável por Refluxo:Suporta perfis padrão de soldagem por refluxo infravermelho (IR) usados em linhas de montagem de tecnologia de montagem em superfície (SMT).

1.2 Aplicações e Mercados-Alvo

Este componente é projetado para uma ampla gama de funções de indicação e retroiluminação em equipamentos eletrônicos. As principais áreas de aplicação incluem:

• Equipamentos de Telecomunicações:Indicadores de status em telefones sem fio, celulares e hardware de rede.
• Computação e Automação de Escritório:Retroiluminação para teclados de notebooks, luzes de status em periféricos.
• Eletrodomésticos e Eletrônicos de Consumo:Indicadores de energia, modo ou função.
• Equipamentos Industriais:Indicadores de painel para máquinas e sistemas de controle.
• Display e Sinalização:Micro-displays e luminárias simbólicas onde é necessária uma fonte de luz amarela compacta.

2. Análise Detalhada de Parâmetros Técnicos

Esta seção fornece uma análise detalhada dos limites absolutos e características operacionais 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 nestes ou próximos a estes limites não é recomendada para um desempenho confiável.

• Dissipação de Potência (Pd):62,5 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o encapsulamento pode dissipar como calor.
• Corrente Direta Contínua (IF):25 mA DC. A corrente máxima em estado estacionário para operação confiável.
• Corrente Direta de Pico:60 mA, permitida apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms) para lidar com surtos transitórios.
• Tensão Reversa (VR):5 V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Faixa de Temperatura de Operação:-30°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente para operação normal do dispositivo.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +85°C. A faixa de temperatura segura para o dispositivo quando não energizado.
• Temperatura de Soldagem:Suporta 260°C por 10 segundos durante a soldagem por refluxo (processo sem chumbo).

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos sob condições de teste especificadas (IF = 20mA, Ta = 25°C).

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de 28,0 a 180,0 milicandelas (mcd). O valor real depende do código de binagem específico (ver Seção 3). Medido usando um sensor filtrado para a curva de resposta fotópica do olho CIE.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):130 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do valor medido no eixo, indicando um cone de visão amplo.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λP):588 nm. O comprimento de onda no ponto mais alto do espectro de luz emitida.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Varia de 584,5 nm a 597,0 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano para definir a cor (amarelo), derivado do diagrama de cromaticidade CIE. O valor específico é classificado por binagem.
• Largura à Meia Altura Espectral (Δλ):15 nm. A largura do espectro de emissão na metade de sua intensidade máxima, indicando pureza da cor.
• Tensão Direta (VF):Entre 1,8V e 2,4V a 20mA. A queda de tensão no LED quando conduz corrente.
• Corrente Reversa (IR):Máximo de 10 μA quando uma polarização reversa de 5V é aplicada.

2.3 Considerações Térmicas

Embora não explicitamente representado graficamente nos dados fornecidos, o gerenciamento térmico está implícito nas especificações. O limite de dissipação de potência de 62,5mW e a temperatura máxima de operação de 85°C são críticos. Exceder a especificação Pd elevará a temperatura da junção, o que pode levar à depreciação acelerada do lúmen, uma mudança na tensão direta e, finalmente, à falha do dispositivo. Os projetistas devem garantir um layout de PCB adequado e, se necessário, alívio térmico para manter a temperatura da junção dentro dos limites seguros durante a operação.

3. Explicação do Sistema de Binagem

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

3.1 Binagem de Tensão Direta (Vf)

Os LEDs são categorizados pela sua queda de tensão direta em uma corrente de teste de 20mA. Isso é crucial para projetar circuitos limitadores de corrente e garantir brilho uniforme em matrizes multi-LED alimentadas por uma fonte de tensão constante.

• Código de Bin F2:VF = 1,80V a 2,10V (±0,1V de tolerância por bin).
• Código de Bin F3:VF = 2,10V a 2,40V (±0,1V de tolerância por bin).

3.2 Binagem de Intensidade Luminosa (Iv)

Esta binagem classifica os LEDs com base na intensidade de sua saída de luz, medida em milicandelas (mcd) a 20mA.

• Código de Bin N:28,0 - 45,0 mcd
• Código de Bin P:45,0 - 71,0 mcd
• Código de Bin Q:71,0 - 112,0 mcd
• Código de Bin R:112,0 - 180,0 mcd

Uma tolerância de ±15% se aplica a cada bin de intensidade.

3.3 Binagem de Matiz (Comprimento de Onda Dominante)

Esta classificação garante consistência de cor classificando os LEDs de acordo com seu comprimento de onda dominante, que define a tonalidade percebida de amarelo.

• Código de Bin H:584,5 - 587,0 nm
• Código de Bin J:587,0 - 589,5 nm
• Código de Bin K:589,5 - 592,0 nm
• Código de Bin L:592,0 - 594,5 nm
• Código de Bin M:594,5 - 597,0 nm

Uma tolerância apertada de ±1nm é mantida para cada bin de comprimento de onda.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora dados gráficos específicos sejam referenciados no documento, as curvas típicas para tal dispositivo fornecem insights essenciais sobre seu comportamento em condições variáveis.

4.1 Característica Corrente vs. Tensão (I-V)

A curva I-V para um LED AlInGaP é não linear, semelhante a um diodo padrão. Abaixo da tensão direta (VF), muito pouca corrente flui. Uma vez que VF é atingida, a corrente aumenta rapidamente com um pequeno aumento na tensão. Isso ressalta a importância de acionar LEDs com uma fonte de corrente constante em vez de uma tensão constante para evitar fuga térmica e garantir uma saída de luz estável. A faixa típica de VF de 1,8V a 2,4V a 20mA é um parâmetro de projeto chave para o circuito acionador.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A saída de luz (intensidade luminosa) é aproximadamente proporcional à corrente direta em uma faixa significativa. No entanto, a eficiência (lúmens por watt) pode atingir um pico em uma certa corrente e depois diminuir em correntes mais altas devido ao aumento dos efeitos térmicos e ao "droop". Operar na ou abaixo da corrente de teste recomendada de 20mA garante eficiência e longevidade ideais.

4.3 Dependência da Temperatura

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

• Tensão Direta (VF):Diminui. Isso pode afetar a regulação de corrente em circuitos simples limitados por resistor.
• Intensidade Luminosa (Iv):Diminui. A saída de luz cai à medida que a temperatura sobe.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Pode mudar ligeiramente, potencialmente causando uma mudança sutil de cor.

Estes efeitos destacam a necessidade de um bom projeto térmico, especialmente em aplicações de alta potência ou alta temperatura ambiente.

4.4 Distribuição Espectral

O espectro de emissão é caracterizado por um pico em 588 nm (amarelo) com uma largura à meia altura relativamente estreita de 15 nm. Isso indica boa saturação de cor. O comprimento de onda dominante (λd), que define a cor percebida, é cuidadosamente classificado por binagem para garantir consistência visual entre diferentes lotes de produção.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Dispositivo e Polaridade

O encapsulamento do LED tem dimensões nominais. O cátodo é tipicamente marcado por uma tonalidade verde no lado correspondente do dispositivo ou por um entalhe no encapsulamento. A polaridade correta deve ser observada durante a montagem para garantir o funcionamento adequado. A lente é transparente, permitindo que a luz amarela nativa do chip AlInGaP seja emitida sem filtragem de cor.

5.2 Layout Recomendado de Pads de Fixação na PCB

Um padrão de land (footprint) recomendado para a PCB é fornecido para garantir soldagem confiável. Este padrão inclui tamanhos e espaçamentos de pads apropriados para obter um bom filete de solda, garantir estabilidade mecânica e facilitar a soldagem por refluxo adequada. Seguir este layout recomendado ajuda a evitar tombamento (componente em pé em uma extremidade) e outros defeitos de soldagem.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem por Refluxo Infravermelho

O dispositivo é compatível com processos de soldagem por refluxo infravermelho sem chumbo (Pb-free). Um perfil sugerido é crítico para uma montagem bem-sucedida sem danificar o LED.

• Zona de Pré-aquecimento:150°C a 200°C.
• Tempo de Pré-aquecimento:Máximo de 120 segundos para elevar gradualmente a temperatura e ativar o fluxo.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C. O dispositivo pode suportar esta temperatura por um tempo limitado.
• Tempo Acima do Líquidus (no pico):Máximo de 10 segundos. O dispositivo não deve ser submetido à temperatura de pico por mais do que esta duração, e o refluxo não deve ser realizado mais de duas vezes.

Estes parâmetros estão alinhados com os padrões JEDEC. O perfil real deve ser caracterizado para a montagem específica da PCB, considerando a espessura da placa, densidade de componentes e especificações da pasta de solda.

6.2 Soldagem Manual (Se Necessário)

Se reparo manual for necessário, extrema cautela é necessária:

• Temperatura do Ferro de Solda:Máximo de 300°C.
• Tempo de Soldagem:Máximo de 3 segundos por junta de solda.
• Frequência:A soldagem manual deve ser realizada apenas uma vez para minimizar o estresse térmico.

6.3 Limpeza

Se a limpeza pós-soldagem for necessária, apenas solventes especificados devem ser usados para evitar danos ao encapsulamento plástico. Agentes recomendados incluem álcool etílico ou isopropílico. O LED deve ser imerso à temperatura normal por menos de um minuto. Líquidos químicos não especificados não devem ser usados.

6.4 Condições de Armazenamento e Manuseio

Sensibilidade à Descarga Eletrostática (ESD):Embora não classificado explicitamente como altamente sensível, cautela é aconselhada. Recomenda-se manuseio com pulseira aterrada ou luvas antiestáticas. Todos os equipamentos e estações de trabalho devem estar devidamente aterrados para evitar danos por eletricidade estática ou surtos.

Sensibilidade à Umidade:O dispositivo possui uma classificação de Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL). Para pacotes que foram abertos e expostos à umidade ambiente:

• O refluxo deve ser concluído dentro de uma semana (indicativo de MSL 3).
• Para armazenamento além de uma semana, os dispositivos devem ser mantidos em um recipiente selado com dessecante ou em ambiente de nitrogênio.
• Se armazenado fora da embalagem original por mais de uma semana, uma secagem a aproximadamente 60°C por pelo menos 20 horas é necessária antes da soldagem para remover a umidade absorvida e evitar o "efeito pipoca" durante o refluxo.
• Sacos à prova de umidade não abertos, com dessecante, têm uma vida útil de um ano quando armazenados a ≤30°C e ≤90% de umidade relativa.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificações de Fita e Bobina

Os LEDs são fornecidos em um formato de embalagem otimizado para montagem automatizada:

• Largura da Fita:8 mm.
• Diâmetro da Bobina:7 polegadas (178 mm).
• Quantidade por Bobina:3000 peças.
• Quantidade Mínima de Pedido:500 peças para quantidades remanescentes.
• Vedação dos Bolsos:Bolsos de componentes vazios são selados com fita de cobertura.
• Componentes Faltantes:Um máximo de dois LEDs faltantes consecutivos é permitido por especificação.
• Padrão:A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481.

8. Recomendações de Projeto de Aplicação

8.1 Considerações de Projeto de Circuito

Limitação de Corrente:Um LED é um dispositivo acionado por corrente. Um resistor limitador de corrente em série ou um circuito acionador de corrente constante dedicado é obrigatório ao conectar a uma fonte de tensão. O valor do resistor pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (Vfonte - VF) / IF, onde VF é a tensão direta (use o valor máximo do bin para segurança) e IF é a corrente direta desejada (ex.: 20mA).

Conexões em Paralelo:Conectar vários LEDs em paralelo diretamente a uma única fonte de corrente geralmente não é recomendado devido às variações na tensão direta (binagem Vf). Pequenas diferenças em Vf podem fazer com que um LED consuma significativamente mais corrente que os outros, levando a brilho desigual e possível sobrecarga. Uma conexão em série ou controle de corrente individual para cada LED é preferível.

Proteção contra Tensão Reversa:Embora o LED possa tolerar até 5V em reverso, é uma boa prática evitar expô-lo à polarização reversa. Em circuitos CA ou bipolares, um diodo de proteção em paralelo (polarizado reversamente em relação ao LED) pode ser necessário.

8.2 Gerenciamento Térmico na Aplicação

Para aplicações operando em altas temperaturas ambientes ou em correntes próximas à especificação máxima, considere o seguinte:

• Use uma PCB com vias térmicas sob o pad térmico do LED (se aplicável) para conduzir calor para outras camadas ou um dissipador de calor.
• Forneça área de cobre adequada na PCB conectada aos pads de solda do LED para atuar como dissipador de calor.
• Reduza a corrente máxima de operação à medida que a temperatura ambiente aumenta acima de 25°C para manter a temperatura da junção dentro dos limites.

8.3 Integração Óptica

O amplo ângulo de visão de 130 graus torna este LED adequado para aplicações que requerem ampla visibilidade. Para luz focada ou direcionada, lentes externas ou guias de luz podem ser empregados. A lente transparente garante absorção mínima da luz amarela emitida.

9. Confiabilidade e Isenção de Responsabilidade do Escopo de Aplicação

O dispositivo destina-se ao uso em equipamentos eletrônicos comerciais e industriais padrão, incluindo escritório, comunicação e eletrodomésticos. Para aplicações que requerem confiabilidade excepcional onde a falha pode comprometer a segurança, saúde ou vida—como em aviação, transporte, sistemas médicos ou de segurança crítica—consulta e qualificação específicas com o fabricante do componente são essenciais antes da incorporação ao projeto. As especificações padrão do produto podem não ser suficientes para tais aplicações de alta confiabilidade.