Ficha Técnica de LED Amarelo SMD 595nm - Pacote EIA - 30mA - 75mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um LED amarelo de montagem em superfície (SMD) de alto desempenho. O dispositivo utiliza a tecnologia de chip Ultra Bright AlInGaP, fornecendo alta intensidade luminosa em um pacote compacto e padrão do setor. Foi projetado para compatibilidade com processos de montagem automatizados, incluindo soldagem por refluxo infravermelho, tornando-o adequado para ambientes de fabricação de alto volume. O produto está em conformidade com as diretrizes RoHS e é classificado como um produto verde.

2. Análise Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Classificações Absolutas Máximas

Os limites operacionais do dispositivo são definidos a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder essas classificações pode causar danos permanentes.

• Dissipação de Potência (Pd):75 mW. Esta é a potência máxima que o LED pode dissipar na forma de calor.
• Corrente Direta de Pico (I_F(PEAK)):80 mA. Isto é permitido apenas sob condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms) para evitar superaquecimento.
• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA DC. Esta é a corrente máxima recomendada para operação contínua.
• Derating:A corrente direta máxima deve ser reduzida linearmente em 0,4 mA para cada grau Celsius acima de 50°C de temperatura ambiente para manter a confiabilidade.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. Aplicar uma tensão reversa mais alta pode danificar a junção semicondutora do LED.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-55°C a +85°C.
• Condição de Soldagem Infravermelha:Suporta temperatura de pico de 260°C por 5 segundos, compatível com processos sem chumbo (Pb-free).

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Os principais parâmetros de desempenho são medidos em Ta=25°C e uma corrente direta (I_F) de 20 mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (I_V):Varia de um mínimo de 18,0 mcd a um valor típico de 50,0 mcd. Esta é o brilho percebido medido por um sensor filtrado para corresponder à resposta fotópica do olho humano (curva CIE).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus. Este amplo ângulo de visão indica que o LED emite luz sobre uma área ampla, com os pontos de meia intensidade localizados a 65 graus do eixo central.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):595 nm. Este é o comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é mais alta.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):592 nm. Este é o comprimento de onda único que melhor representa a cor percebida do LED, derivado dos cálculos de cromaticidade CIE.
• Largura à Meia Altura Espectral (Δλ):16 nm. Este parâmetro indica a pureza espectral; um valor menor significa uma fonte de luz mais monocromática.
• Tensão Direta (V_F):Tipicamente 2,4 V, com um máximo de 2,4 V a 20 mA. Esta é a queda de tensão através do LED quando está conduzindo corrente.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 10 µA quando um viés reverso de 5V é aplicado.
• Capacitância (C):Tipicamente 40 pF medido a 0V de viés e frequência de 1 MHz.

3. Explicação do Sistema de Binning

A intensidade luminosa dos LEDs é classificada em bins para garantir consistência dentro de um lote de produção. O código do bin define a faixa mínima e máxima de intensidade.

• Código do Bin M:18,0 - 28,0 mcd
• Código do Bin N:28,0 - 45,0 mcd
• Código do Bin P:45,0 - 71,0 mcd
• Código do Bin Q:71,0 - 112,0 mcd
• Código do Bin R:112,0 - 180,0 mcd

Uma tolerância de +/-15% é aplicada a cada bin de intensidade. Este sistema permite que os projetistas selecionem LEDs com níveis de brilho previsíveis para sua aplicação.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica (ex.: Fig.1, Fig.6), curvas típicas para tais dispositivos incluem:

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Mostra a relação exponencial entre a tensão direta e a corrente. A curva terá uma tensão característica de "joelho" em torno de 2,0-2,4V.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:A intensidade geralmente aumenta linearmente com a corrente até um certo ponto, após o qual a eficiência pode cair devido ao aquecimento.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:A intensidade tipicamente diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta devido à redução da eficiência quântica interna e ao aumento da recombinação não radiativa.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de potência radiante relativa versus comprimento de onda, com pico em 595nm e largura à meia altura de 16nm, confirmando a emissão de cor amarela.
• Padrão do Ângulo de Visão:Um gráfico polar ilustrando a distribuição angular da intensidade da luz, confirmando o ângulo de visão total de 130 graus.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Pacote

O LED é acondicionado em um pacote padrão do setor EIA. Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância geral de ±0,10 mm, salvo especificação em contrário. O pacote possui uma lente transparente.

5.2 Identificação de Polaridade e Design do Pad

A ficha técnica inclui um layout sugerido para os pads de soldagem para garantir a formação adequada da junta de solda e estabilidade mecânica durante o refluxo. O cátodo é tipicamente identificado por um marcador visual no pacote, como um entalhe, marcação verde ou um terminal mais curto. O design de pad recomendado ajuda a prevenir o tombamento (tombstoning) e garante o alinhamento correto.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

Um perfil de refluxo infravermelho (IR) recomendado é fornecido para processos de pasta de solda sem chumbo (SnAgCu). Os parâmetros-chave incluem:

• Pré-aquecimento:Rampa até 120-150°C.
• Tempo de Imersão/Pré-aquecimento:Máximo de 120 segundos para ativar o fluxo e equalizar a temperatura da placa.
• Temperatura de Pico:Máximo de 240°C.
• Tempo Acima do Líquidus:Uma duração específica (implícita pelo perfil) para garantir a formação adequada da junta de solda sem superaquecer o componente.
• Limite Crítico:O corpo do componente não deve exceder 260°C por mais de 5 segundos.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária:

• A temperatura da ponta do ferro não deve exceder 300°C.
• O tempo de soldagem por terminal deve ser limitado a um máximo de 3 segundos.
• Isto deve ser realizado apenas uma vez para evitar estresse térmico no pacote.

6.3 Limpeza

Apenas agentes de limpeza especificados devem ser usados. Os solventes recomendados são álcool etílico ou álcool isopropílico à temperatura ambiente normal. O LED deve ser imerso por menos de um minuto. Produtos químicos não especificados podem danificar a lente de plástico ou o material do pacote.

6.4 Condições de Armazenamento

• Ambiente de armazenamento recomendado: ≤30°C e ≤70% de umidade relativa.
• LEDs removidos de sua embalagem original à prova de umidade devem ser soldados por refluxo dentro de 672 horas (28 dias) para evitar a absorção de umidade.
• Para armazenamento prolongado fora da embalagem original, use um recipiente selado com dessecante ou um dessecador de nitrogênio.
• Componentes armazenados fora da embalagem por mais de 672 horas requerem um pré-tratamento de secagem (aproximadamente 60°C por pelo menos 24 horas) antes da soldagem para remover a umidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" (popcorning) durante o refluxo.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações da Fita e Carretel

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora de 8mm em carretéis de diâmetro de 7 polegadas (178mm), compatíveis com equipamentos padrão de pick-and-place automatizado.

• Peças por Carretel: 3000.
• Quantidade Mínima de Pedido (MOQ) para Restantes:500 peças.
• Fita de Cobertura:Os compartimentos vazios na fita transportadora são selados com uma fita de cobertura superior.
• Componentes Faltantes:Um máximo de dois LEDs faltantes consecutivos ("skips") é permitido por especificação do carretel.
• A embalagem está em conformidade com o padrão ANSI/EIA 481-1-A-1994.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED é adequado para iluminação geral e fins de indicação em equipamentos eletrônicos comuns, incluindo, mas não se limitando a:

• Indicadores de status em eletrônicos de consumo (TVs, roteadores, carregadores).
• Retroiluminação para botões, interruptores ou pequenos painéis.
• Iluminação decorativa em eletrodomésticos.
• Sinalização e elementos de exibição.

Nota Importante:Não é recomendado para aplicações críticas de segurança (ex.: aviação, suporte à vida médico, controle de transporte) sem consulta e qualificação prévias, pois uma falha pode colocar vidas ou a saúde em risco.

8.2 Considerações de Projeto de Circuito

Método de Acionamento:LEDs são dispositivos operados por corrente. Para garantir brilho uniforme ao acionar múltiplos LEDs em paralelo, éfortemente recomendadousar um resistor limitador de corrente individual em série com cada LED (Modelo de Circuito A).

• Modelo de Circuito A (Recomendado):Vcc → Resistor → LED → GND. Isto compensa pequenas variações na tensão direta (V_F) de LEDs individuais, garantindo que cada um receba praticamente a mesma corrente e, portanto, emita brilho similar.
• Modelo de Circuito B (Não Recomendado para Paralelo):Conectar múltiplos LEDs diretamente em paralelo a um único resistor limitador de corrente (Vcc → Resistor → [LED1 // LED2 // ...] → GND) é desencorajado. Pequenas diferenças em V_Fpodem causar um desequilíbrio significativo de corrente, onde o LED com o menor V_Fabsorve a maior parte da corrente, aparecendo mais brilhante e potencialmente sendo sobrecarregado, enquanto os outros aparecem mais fracos.

O valor do resistor (R) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_supply- V_F) / I_F, onde V_Fé a tensão direta típica (ex.: 2,4V) e I_Fé a corrente de operação desejada (ex.: 20mA).

9. Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

O LED é sensível à descarga eletrostática. A ESD pode causar danos latentes ou catastróficos, degradando o desempenho ou causando falha imediata.

Sintomas de Danos por ESD:Alta corrente de fuga reversa, tensão direta (V_F) anormalmente baixa, ou falha em acender com correntes de acionamento baixas.

Medidas de Prevenção de ESD:

• Os operadores devem usar uma pulseira aterrada ou luvas antiestáticas.
• Todos os equipamentos, bancadas e racks de armazenamento devem estar devidamente aterrados.
• Use um ionizador para neutralizar cargas estáticas que possam se acumular na lente do LED devido ao atrito do manuseio.
• Manuseie os componentes em uma área protegida contra ESD (EPA).

Teste para Danos por ESD:Verifique a iluminação e meça V_Fa uma corrente muito baixa (ex.: 0,1mA). Para este produto AlInGaP, um LED "bom" deve ter uma V_F> 1,4V a 0,1mA.

10. Comparação e Diferenciação Técnica

Este LED se diferencia por várias características-chave:

• Tecnologia do Chip:Utiliza AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), conhecido por alta eficiência e estabilidade no espectro de cores vermelho, laranja, âmbar e amarelo, comparado a tecnologias mais antigas como GaAsP.
• Brilho:Oferece alta intensidade luminosa (até 180 mcd no bin mais alto) a partir de um pacote pequeno.
• Amplo Ângulo de Visão:O ângulo de visão de 130 graus fornece iluminação ampla e uniforme, ideal para indicadores de painel.
• Compatibilidade de Processo:Totalmente compatível com montagem SMT automatizada e soldagem por refluxo IR sem chumbo, reduzindo a complexidade e o custo de fabricação.
• Padronização:O footprint do pacote padrão EIA garante fácil segunda fonte e portabilidade de projeto.

11. Perguntas Frequentes (FAQs)

P1: Qual é a diferença entre Comprimento de Onda de Pico (λ_P) e Comprimento de Onda Dominante (λ_d)?

R1: O Comprimento de Onda de Pico é o ponto físico de maior saída espectral. O Comprimento de Onda Dominante é um valor calculado que representa a cor percebida conforme definido pelo diagrama de cromaticidade CIE. Eles são frequentemente próximos, mas não idênticos.

P2: Posso acionar este LED na sua corrente de pico máxima (80mA) continuamente?

R2: Não. A classificação de 80mA é para pulsos muito curtos (largura de 0,1ms) com um ciclo de trabalho baixo (10%). A operação contínua não deve exceder a classificação de corrente direta DC de 30mA, e esta deve ser reduzida (derated) acima de 50°C de temperatura ambiente.

P3: Por que é necessário um resistor em série individual para cada LED em paralelo?

R3: Ele fornece realimentação negativa, estabilizando a corrente. Se um LED tiver uma V_Fligeiramente menor, a queda de tensão em seu resistor aumenta ligeiramente, limitando o aumento da corrente e equilibrando o brilho entre todos os LEDs.

P4: Quão crítico é o tempo de vida útil de 672 horas após abrir a embalagem à prova de umidade?

R4: É muito importante para a confiabilidade do processo. A umidade absorvida pode vaporizar rapidamente durante o refluxo, causando delaminação interna ou rachaduras ("efeito pipoca"). Seguir esta diretriz ou realizar um ciclo de secagem é essencial para um alto rendimento.

12. Estudo de Caso de Implementação

Cenário:Projetando um painel de controle com 10 indicadores de status amarelos. A fonte de alimentação do sistema é 5V.

Etapas do Projeto:

1. Seleção de Corrente:Escolha uma corrente de acionamento. Para um equilíbrio entre brilho e longevidade, 20mA é selecionado a partir da condição de teste da ficha técnica.
2. Topologia do Circuito:Para garantir brilho uniforme, use o Modelo de Circuito A: um resistor por LED.
3. Cálculo do Resistor:Usando V_Ftípica = 2,4V, V_supply= 5V, I_F= 0,020A.
   
   R = (5V - 2,4V) / 0,020A = 2,6V / 0,02A = 130 Ω.
   
   O valor padrão de resistor de 5% mais próximo é 130 Ω ou 120 Ω. Usar 120 Ω resultaria em I_F≈ (5-2,4)/120 = 21,7mA, o que é aceitável.
4. Potência Nominal do Resistor:P = I²* R = (0,020)²* 120 = 0,048W. Um resistor padrão de 1/8W (0,125W) ou 1/10W é mais do que suficiente.
5. Layout:Siga as dimensões sugeridas para os pads de soldagem da ficha técnica para filetes de solda e resistência mecânica ideais.
6. Montagem:Siga o perfil de refluxo IR recomendado. Certifique-se de que os componentes sejam usados dentro do tempo de vida útil de 672 horas ou sejam secos adequadamente.

13. Introdução ao Princípio Tecnológico

Este LED é baseado em material semicondutor AlInGaP cultivado em um substrato. Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. Em um semicondutor de banda proibida direta como o AlInGaP, essa recombinação frequentemente libera energia na forma de fótons (luz) – um processo chamado eletroluminescência. O comprimento de onda específico da luz emitida (amarelo, ~592-595nm) é determinado pela energia da banda proibida da composição da liga AlInGaP. A lente de epóxi transparente encapsula o chip, fornece proteção mecânica e molda o feixe de luz de saída (neste caso, para um amplo ângulo de visão).

14. Tendências da Indústria

O mercado para LEDs SMD continua a evoluir. Tendências gerais observáveis em componentes como este incluem:

• Aumento da Eficiência:Melhorias contínuas no crescimento epitaxial e no design do chip resultam em maior eficácia luminosa (mais saída de luz por watt elétrico).
• Miniaturização:Embora este seja um pacote padrão, a indústria busca footprints menores (ex.: 0402, 0201) para aplicações com restrições de espaço.
• Confiabilidade Aprimorada:Materiais e processos de embalagem melhorados levam a tempos de vida operacional mais longos e melhor desempenho sob estresse térmico e ambiental.
• Padronização e Compatibilidade:A adesão a padrões globais (EIA, JEDEC) e a compatibilidade de processos (sem chumbo, refluxo) permanecem críticas para a integração perfeita na fabricação moderna de eletrônicos.
• Consistência de Cor:Especificações de binning mais rigorosas e tecnologias de fósforo avançadas (para LEDs brancos) são demandadas para aplicações que requerem correspondência precisa de cores.