Ficha Técnica do LED SMD LTST-B680VSKT - Amarelo AlInGaP - 20mA - 120mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTST-B680VSKT é um díodo emissor de luz (LED) de montagem superficial (SMD) projetado para montagem automatizada em placas de circuito impresso (PCB). Pertence a uma família de LEDs miniatura adequados para aplicações com restrições de espaço. O dispositivo utiliza um material semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) para produzir luz amarela, encapsulado em uma lente "water-clear". Seus principais objetivos de design são a compatibilidade com processos de fabricação em grande volume e a confiabilidade em diversos ambientes eletrônicos.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste LED incluem sua conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), tornando-o ecologicamente correto para a eletrônica moderna. Ele é embalado em fita de 8mm enrolada em carretéis de 7 polegadas de diâmetro, um formato padrão (EIA) compatível com equipamentos automatizados de pick-and-place. Esta característica agiliza significativamente as linhas de montagem. O componente também foi projetado para ser compatível com processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR), o método predominante para fixar componentes SMD. Seus principais mercados-alvo são equipamentos de telecomunicações, dispositivos de automação de escritório, eletrodomésticos, sistemas de controle industrial e aplicações de sinalização ou exibição internas onde é necessária uma iluminação indicadora compacta e confiável.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

Esta seção fornece uma análise detalhada dos limites operacionais e características de desempenho do LED sob condições padrão.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

As especificações máximas absolutas definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Essas especificações são definidas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. A corrente contínua direta máxima (IF) é de 50 mA. Para operação pulsada, uma corrente de pico de 80 mA é permitida sob um ciclo de trabalho rigoroso de 1/10 com largura de pulso de 0,1ms. A tensão reversa máxima (VR) que pode ser aplicada é de 5V. O dispositivo pode dissipar até 120 mW de potência. A faixa de temperatura de operação e armazenamento é especificada de -40°C a +100°C, indicando robustez para uso em ambientes severos.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros são medidos sob condições típicas de operação (Ta=25°C, IF=20mA) e representam o desempenho esperado. A intensidade luminosa (Iv) tem uma faixa típica de 900 mcd (milicandela) a 1800 mcd, indicando uma saída brilhante adequada para fins de indicação. O ângulo de visão (2θ1/2) é de 120 graus, proporcionando um padrão de feixe muito amplo. O comprimento de onda de emissão de pico (λp) é tipicamente 591 nm, situando-se na região amarela do espectro visível. O comprimento de onda dominante (λd), que define a cor percebida, é especificado entre 584,0 nm e 594,0 nm. A tensão direta (VF) a 20mA varia de um mínimo de 1,8V a um máximo de 2,4V, com um valor típico implícito dentro desta faixa. A corrente reversa (IR) é muito baixa, com um máximo de 10 μA a 5V de polarização reversa.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em grupos de desempenho (bins). Isso permite que os projetistas selecionem componentes que atendam aos requisitos específicos de limite para sua aplicação.

3.1 Classificação da Tensão Direta (Vf)

Os LEDs são classificados com base na queda de tensão direta a 20mA. As classificações são: D2 (1,80V - 2,00V), D3 (2,00V - 2,20V) e D4 (2,20V - 2,40V). Uma tolerância de ±0,1V é aplicada a cada classificação. Selecionar LEDs da mesma classificação Vf ajuda a manter a uniformidade da corrente quando vários LEDs são acionados em paralelo a partir de uma fonte de tensão comum.

3.2 Classificação da Intensidade Luminosa (Iv)

A saída luminosa é categorizada em três classificações: V2 (900 - 1120 mcd), W1 (1120 - 1400 mcd) e W2 (1400 - 1800 mcd). Uma tolerância de ±11% se aplica a cada classificação de intensidade. Esta classificação é crucial para aplicações que exigem níveis de brilho consistentes em múltiplos indicadores.

3.3 Classificação do Comprimento de Onda Dominante (Wd)

A cor (comprimento de onda dominante) é classificada em quatro grupos: H (584,0 - 586,5 nm), J (586,5 - 589,0 nm), K (589,0 - 591,5 nm) e L (591,5 - 594,0 nm). Cada grupo tem uma tolerância de ±1 nm. Isso garante a consistência da cor, o que é vital para displays com múltiplos LEDs ou indicadores de status onde a correspondência de cores é importante.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica, suas implicações são descritas aqui. As curvas típicas incluiriam a relação entre a corrente direta (IF) e a tensão direta (VF), mostrando a característica exponencial I-V do díodo. Outra curva importante plotaria a intensidade luminosa relativa em função da temperatura ambiente, tipicamente mostrando uma diminuição na saída conforme a temperatura aumenta. Uma curva de distribuição espectral ilustraria a largura de banda estreita da emissão de luz centrada em torno de 591 nm, característica da tecnologia AlInGaP e que resulta em uma cor amarela saturada.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O LED vem em um pacote SMD padrão. A cor da lente é "water clear", e a cor da fonte de luz é amarela proveniente do chip AlInGaP. Todas as dimensões do pacote são fornecidas em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,2 mm, salvo indicação em contrário. A ficha técnica inclui desenhos dimensionais detalhados do próprio LED, o layout recomendado das pastilhas de fixação no PCB para soldagem por refluxo infravermelho ou por fase de vapor, e as dimensões da embalagem (fita e carretel).

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Refluxo IR Recomendado

Para processos de soldagem sem chumbo, recomenda-se um perfil de refluxo compatível com J-STD-020B. Os parâmetros-chave incluem uma temperatura de pré-aquecimento entre 150°C e 200°C, um tempo de pré-aquecimento de até 120 segundos no máximo, e uma temperatura de pico no corpo do pacote não superior a 260°C por no máximo 10 segundos. É fundamental observar que o perfil ideal depende do projeto específico do PCB, da pasta de solda e do forno utilizado.

6.2 Condições de Armazenamento

Sacos à prova de umidade não abertos contendo dessecante devem ser armazenados a ≤30°C e ≤70% de Umidade Relativa (UR), com uma vida útil recomendada de um ano. Uma vez que a embalagem original é aberta, os LEDs devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% UR. É fortemente recomendado completar o processo de refluxo IR dentro de 168 horas (7 dias) após a abertura. Para armazenamento além deste período, é necessário um cozimento (baking) a aproximadamente 60°C por pelo menos 48 horas antes da soldagem para remover a umidade absorvida e prevenir danos de \"popcorning\" durante o refluxo.

6.3 Limpeza

Se a limpeza for necessária após a soldagem, apenas solventes à base de álcool especificados, como álcool etílico ou isopropílico, devem ser usados. O LED deve ser imerso à temperatura ambiente por menos de um minuto. Limpadores químicos não especificados devem ser evitados, pois podem danificar o material do pacote.

7. Embalagem e Informações de Pedido

A embalagem padrão é fita de 8mm em carretéis de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Um carretel padrão de 13 polegadas contém 8000 peças. A quantidade mínima de pedido para remanescentes é de 500 peças. A embalagem segue as especificações ANSI/EIA 481, sendo permitido um máximo de dois componentes ausentes consecutivos (bolsas vazias) na fita.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

LEDs são dispositivos acionados por corrente. Para operação confiável e brilho uniforme ao acionar múltiplos LEDs em paralelo, é essencial usar um resistor limitador de corrente individual em série com cada LED. Isso compensa pequenas variações na tensão direta (Vf) de cada dispositivo, prevenindo o \"current hogging\", onde um LED consome mais corrente e parece mais brilhante enquanto outros ficam fracos. Um circuito simples com resistor em série é o método de acionamento recomendado e mais confiável.

8.2 Considerações de Projeto

Os projetistas devem considerar o gerenciamento térmico. Embora o dispositivo possa operar até 100°C, a saída luminosa diminui com o aumento da temperatura da junção. Uma área adequada de cobre no PCB ou vias térmicas podem ser necessárias para aplicações de alta corrente ou alta temperatura ambiente. O amplo ângulo de visão de 120 graus torna este LED adequado para aplicações onde o indicador precisa ser visível de uma ampla gama de posições, mas não para aplicações de feixe focalizado.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas como o Fosfeto de Gálio (GaP), os LEDs AlInGaP oferecem maior eficiência e saída mais brilhante para cores na faixa do vermelho ao amarelo. A lente "water-clear", em oposição a uma lente difusa ou colorida, proporciona a maior saída de luz possível do chip, maximizando a intensidade luminosa. A combinação de um pacote EIA padrão, embalagem em fita e carretel e compatibilidade com refluxo IR torna este dispositivo altamente adequado para a fabricação eletrônica automatizada moderna, oferecendo vantagens em custo e velocidade de montagem em relação aos LEDs de montagem em orifício (through-hole).

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED diretamente de uma fonte lógica de 3,3V ou 5V?

R: Não. Você deve sempre usar um resistor limitador de corrente em série. O valor do resistor necessário pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte - Vf_LED) / I_desejada. Por exemplo, com uma fonte de 5V, um Vf de 2,2V e uma corrente desejada de 20mA, R = (5 - 2,2) / 0,02 = 140 Ohms.

P: Por que existe um sistema de classificação (binning) para Vf, Iv e Wd?

R: A fabricação de semicondutores tem variações naturais. O binning classifica as peças em grupos de desempenho, permitindo que os projetistas escolham o nível de consistência necessário para sua aplicação, garantindo um comportamento previsível no produto final.

P: O que acontece se eu exceder as especificações máximas absolutas?

R: Exceder esses limites, mesmo momentaneamente, pode causar danos imediatos ou latentes, reduzindo a vida útil ou causando falha catastrófica. Projete sempre com uma margem de segurança.

11. Exemplo Prático de Caso de Uso

Considere projetar um painel de controle para um aparelho industrial com múltiplos indicadores de status amarelos. O projetista seleciona LEDs da classificação de intensidade W1 (1120-1400 mcd) e da classificação de comprimento de onda K (589,0-591,5 nm) para garantir brilho e cor uniformes. Os LEDs são colocados no PCB com o layout de pastilhas recomendado. Um pino GPIO de um microcontrolador, configurado como saída de dreno aberto, aciona cada LED através de um resistor de 150 ohms em série conectado a um barramento de 3,3V. Esta configuração fornece aproximadamente 18mA de corrente ((3,3V - 2,2V)/150Ω ≈ 7,3mA, recálculo necessário para o Vf real), garantindo operação confiável dentro das especificações. O painel é montado usando um processo de refluxo IR com um perfil que segue as diretrizes da ficha técnica.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Um LED é um díodo semicondutor de junção p-n. Quando uma tensão direta que excede o limiar do díodo é aplicada, elétrons da região tipo-n se recombinam com lacunas da região tipo-p dentro da camada ativa (neste caso, feita de AlInGaP). Este processo de recombinação libera energia na forma de fótons (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida (bandgap) do material semicondutor. O AlInGaP tem uma banda proibida correspondente à luz nas regiões espectrais vermelha, laranja, âmbar e amarela.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência geral na tecnologia de LED SMD é em direção a uma eficácia luminosa cada vez maior (mais saída de luz por watt de entrada elétrica), melhor reprodução e saturação de cores, e maior densidade de potência em pacotes menores. Há também um esforço contínuo para maior confiabilidade e maior vida operacional. Além disso, a integração com eletrônica de controle, como reguladores de corrente embutidos ou drivers de modulação por largura de pulso (PWM), está se tornando mais comum em pacotes de LED avançados, embora o dispositivo descrito aqui seja um componente discreto básico.