Ficha Técnica de LED SMD Amarelo AlInGaP - Dimensões do Pacote - Tensão Direta 1.7-2.5V - Intensidade Luminosa 140-450mcd - 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) que utiliza o material semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) para produzir luz amarela. Os LEDs SMD são projetados para processos de montagem automatizada em placas de circuito impresso (PCB), oferecendo um fator de forma compacto ideal para aplicações com restrições de espaço. Sua função principal é servir como indicadores de estado, luminárias de sinalização ou para retroiluminação de painéis frontais numa vasta gama de equipamentos eletrónicos.

1.1 Características

• Conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).
• Embalado em fita de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro para manuseio automatizado.
• Pegada do pacote padronizada EIA para compatibilidade de projeto.
• Entrada/saída compatível com níveis lógicos de circuitos integrados (CI).
• Projetado para compatibilidade com equipamentos de montagem pick-and-place automatizados.
• Adequado para processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR) comumente usados na tecnologia de montagem em superfície (SMT).
• Pré-condicionado para o Nível de Sensibilidade à Umidade JEDEC 3, indicando uma vida útil de 168 horas a <30°C/60% UR após a abertura do saco selado.

1.2 Aplicações

Este LED é adequado para vários sistemas eletrónicos que requerem indicadores visuais confiáveis. As principais áreas de aplicação incluem infraestrutura de telecomunicações, equipamentos de automação de escritório (impressoras, scanners), eletrodomésticos e painéis de controlo industrial. Os seus usos específicos abrangem indicação de estado (ligado, em espera, atividade), iluminação simbólica e retroiluminação para mostradores ou legendas de painéis frontais.

2. Interpretação Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Classificações Absolutas Máximas

Estes valores representam os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida. Todas as classificações são especificadas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Dissipação de Potência (Pd):75 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o pacote do LED pode dissipar como calor sem exceder os seus limites térmicos.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):80 mA. Esta é a corrente direta instantânea máxima, permitida apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms) para evitar sobreaquecimento.
• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima recomendada para uma operação confiável a longo prazo.
• Gama de Temperatura de Operação e Armazenamento:-40°C a +100°C. O dispositivo pode funcionar e ser armazenado dentro desta gama completa de temperatura.

2.2 Características Elétricas e Óticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos em condições de teste padrão (Ta=25°C, I_F=20mA salvo indicação em contrário).

• Intensidade Luminosa (I_V):140 - 450 mcd (milicandela). A quantidade de luz visível emitida, medida dentro de um ângulo de visão específico. O valor real é classificado por binning (ver Secção 3).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade do seu valor de pico (no eixo). Um ângulo de 120° indica um padrão de emissão difuso e amplo, adequado para uma visibilidade abrangente.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):592 nm (típico). O comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):586 - 596 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor (amarela). É derivado das coordenadas de cromaticidade CIE e também é classificado por binning.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):15 nm (típico). A largura espectral da luz emitida à metade da sua potência máxima. Um valor de 15nm é característico dos LEDs AlInGaP, indicando uma cor relativamente pura.
• Tensão Direta (V_F):1.7 - 2.5 V. A queda de tensão no LED quando alimentado a 20mA. Esta gama considera as variações normais da fabricação de semicondutores.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA (máx.) a V_R=5V. Os LEDs não são projetados para operação em polarização reversa; este parâmetro é apenas para teste de corrente de fuga.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

Para garantir a consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados (binning) com base em parâmetros-chave. Isto permite aos projetistas selecionar componentes que correspondam a requisitos específicos da aplicação.

3.1 Classificação de Intensidade Luminosa (I_V)

Os LEDs são categorizados em bins com base na sua intensidade luminosa medida a 20mA. A tolerância dentro de cada bin é de +/-11%.

• R2:140.0 - 180.0 mcd
• S1:180.0 - 224.0 mcd
• S2:224.0 - 280.0 mcd
• T1:280.0 - 355.0 mcd
• T2:355.0 - 450.0 mcd

3.2 Classificação de Comprimento de Onda Dominante (WD)

Os LEDs também são classificados pelo seu comprimento de onda dominante para controlar o matiz da cor. A tolerância para cada bin é de +/- 1 nm.

• H:586.0 - 588.5 nm
• J:588.5 - 591.0 nm
• K:591.0 - 593.5 nm
• L:593.5 - 596.0 nm

Um número de peça completo normalmente inclui estes códigos de bin para especificar tanto o brilho como a cor.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora dados gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica, as seguintes interpretações baseiam-se no comportamento padrão dos LEDs e nos parâmetros fornecidos.

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

A tensão direta (V_F) tem um coeficiente de temperatura positivo e aumenta logaritmicamente com a corrente. A gama especificada de V_Fde 1.7V a 2.5V a 20mA é típica para LEDs amarelos de AlInGaP. Alimentar o LED com uma corrente constante, em vez de uma tensão constante, é essencial para uma saída de luz estável.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A saída de luz (I_V) é aproximadamente proporcional à corrente direta (I_F) dentro da gama de operação recomendada. No entanto, a eficiência pode diminuir a correntes muito altas devido ao aumento do calor. A corrente contínua absoluta máxima é de 30mA.

4.3 Características de Temperatura

A intensidade luminosa dos LEDs AlInGaP geralmente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Para um desempenho confiável em toda a gama de operação de -40°C a +100°C, a gestão térmica na PCB (área de cobre adequada para dissipação de calor) deve ser considerada, especialmente quando operando perto da corrente máxima ou em altas temperaturas ambientes.

4.4 Distribuição Espectral

A saída espectral está centrada no comprimento de onda de pico de 592nm (amarelo) com uma largura a meia altura típica de 15nm. A classificação por comprimento de onda dominante garante que a cor percebida permaneça dentro de uma tolerância apertada.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Pacote

O LED vem num pacote SMD padrão. Notas dimensionais-chave incluem: todas as dimensões estão em milímetros, e a tolerância geral é de ±0.2 mm salvo indicação em contrário. A cor da lente é transparente, e a cor da fonte é amarela (AlInGaP).

5.2 Identificação de Polaridade e Design das Pistas

O componente tem terminais de ânodo e cátodo. O layout recomendado das pistas de fixação na PCB para soldagem por refluxo infravermelho ou por fase de vapor é fornecido para garantir a formação adequada da junta de solda e estabilidade mecânica. A orientação correta da polaridade durante a montagem é crucial para o funcionamento do dispositivo.

5.3 Embalagem em Fita e Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada de 8mm de largura, selada com uma fita de cobertura. A fita é enrolada em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. A quantidade padrão por bobina é de 5000 peças. A embalagem segue as especificações ANSI/EIA-481. Uma quantidade mínima de encomenda de 500 peças está disponível para remanescentes.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Refluxo IR Recomendado

Para processos de soldagem sem chumbo, o perfil deve cumprir a J-STD-020B. Os parâmetros-chave incluem uma zona de pré-aquecimento (150-200°C, máx. 120 seg), uma temperatura de pico não superior a 260°C, e um tempo acima do líquido (TAL) apropriado para a pasta de solda. O tempo total na temperatura de pico deve ser limitado a um máximo de 10 segundos, e o refluxo deve ser realizado no máximo duas vezes.

6.2 Soldagem Manual

Se for necessária soldagem manual, use um ferro de soldar com temperatura não superior a 300°C. O tempo de contacto deve ser limitado a um máximo de 3 segundos, e deve ser realizado apenas uma vez para evitar danos térmicos ao pacote plástico e ao chip semicondutor.

6.3 Condições de Armazenamento

Saco Selado:Armazenar a ≤30°C e ≤70% de Humidade Relativa (UR). A vida útil no saco de barreira de humidade selado com dessecante é de um ano.
Após a Abertura do Saco:Os componentes têm um Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL) de 3. Devem ser submetidos a soldagem por refluxo IR dentro de 168 horas (7 dias) após serem expostos a um ambiente de ≤30°C/60% UR. Para armazenamento mais longo após a abertura, armazenar num recipiente selado com dessecante ou num dessecador purgado com azoto. Componentes expostos além das 168 horas requerem secagem a aproximadamente 60°C durante pelo menos 48 horas antes da soldagem para remover a humidade absorvida e prevenir o \"efeito pipoca\" durante o refluxo.

6.4 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldagem, use apenas solventes especificados. Mergulhe o LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. Não use limpeza ultrassónica ou líquidos químicos não especificados, pois podem danificar a lente de epóxi ou o pacote.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Um LED é um dispositivo acionado por corrente. Para garantir brilho consistente, especialmente ao acionar múltiplos LEDs em paralelo, use sempre um resistor limitador de corrente em série com cada LED ou cada string paralela. O valor do resistor (R) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F, onde V_Fé a tensão direta do LED na corrente desejada I_F(ex., 20mA). Usar o V_Fmáximo da ficha técnica (2.5V) no cálculo garantirá que a corrente não exceda o alvo mesmo com variações entre peças.

7.2 Considerações de Projeto

• Gestão Térmica:Certifique-se de que o layout da PCB fornece alívio térmico adequado, especialmente ao operar com correntes altas ou em altas temperaturas ambientes, para manter a eficiência e longevidade do LED.
• Proteção ESD:Embora não seja explicitamente declarado como sensível, recomenda-se o manuseio com precauções padrão ESD para todos os dispositivos semicondutores.
• Design Ótico:O amplo ângulo de visão de 120° torna este LED adequado para aplicações que requerem visibilidade ampla. Para feixes focados, seriam necessárias óticas secundárias (lentes).

7.3 Uso Pretendido e Limitações

Este LED é projetado para uso em equipamentos eletrónicos comuns. Não é classificado para aplicações onde a falha possa colocar diretamente em risco a vida ou a saúde, como em aviação, controlo de transportes, sistemas médicos de suporte à vida ou dispositivos de segurança críticos. Para tais aplicações, consulte o fabricante para componentes com qualificações de confiabilidade apropriadas.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Este LED Amarelo AlInGaP oferece um equilíbrio de características de desempenho. Comparado com a tecnologia mais antiga de LEDs amarelos (ex., baseados em GaAsP), o AlInGaP fornece maior eficiência luminosa, resultando numa saída mais brilhante para a mesma corrente de acionamento, e melhor pureza de cor (largura espectral mais estreita). O amplo ângulo de visão de 120° é um diferenciador-chave em relação aos LEDs com lente \"água clara\" que têm um feixe muito mais estreito, tornando esta peça ideal para aplicações onde o indicador precisa de ser visto de uma ampla gama de ângulos sem difusores adicionais. A classificação MSL 3 e a compatibilidade com perfis de refluxo sem chumbo padrão tornam-no uma escolha robusta para linhas de montagem SMT modernas e de alto volume.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

9.1 Que resistor devo usar com uma fonte de 5V?

Usando o V_Fmáximo de 2.5V e um I_Falvo de 20mA: R = (5V - 2.5V) / 0.02A = 125 Ohms. O valor padrão mais próximo de 120 Ohms ou 130 Ohms seria adequado. A potência nominal do resistor deve ser pelo menos P = I²R = (0.02)²* 120 = 0.048W, portanto um resistor padrão de 1/8W (0.125W) ou 1/10W é suficiente.

9.2 Posso acionar este LED a 30mA continuamente?

Sim, 30mA é a corrente direta contínua máxima recomendada. No entanto, operar na classificação absoluta máxima pode reduzir a confiabilidade a longo prazo e aumentar a temperatura da junção, o que pode diminuir a saída de luz. Para uma vida útil e estabilidade ideais, é aconselhável acionar a 20mA ou menos se a intensidade luminosa atender ao requisito da aplicação.

9.3 O que significa \"Código de Bin\" ao encomendar?

O código de bin especifica o mínimo e máximo garantidos para intensidade luminosa (ex., T1: 280-355 mcd) e comprimento de onda dominante (ex., K: 591.0-593.5 nm). Especificar códigos de bin garante que receba LEDs com brilho e cor consistentes de encomenda para encomenda, o que é crítico para painéis com múltiplos indicadores ou produtos onde a uniformidade visual é importante.

9.4 Quanto tempo posso deixar estes LEDs na bancada após abrir o saco?

Para uma soldagem confiável, tem 168 horas (7 dias) em condições de fábrica (≤30°C/60% UR) após abrir o saco selado contra humidade. Se este tempo for excedido, os LEDs devem ser secos a 60°C durante 48 horas antes de tentar a soldagem por refluxo para prevenir danos internos no pacote devido à vaporização rápida da humidade.

10. Caso de Uso Prático

Cenário: Projetar um painel de indicadores de estado para um router de rede.O painel requer 10 LEDs amarelos para mostrar atividade de ligação e estado do sistema. Para garantir uma aparência uniforme, o projetista seleciona LEDs do mesmo bin de intensidade (ex., S2: 224-280 mcd) e bin de comprimento de onda (ex., J: 588.5-591.0 nm). Cada LED é acionado por um pino GPIO de um microcontrolador através de um resistor limitador de corrente de 120 ohms para uma linha de 3.3V, resultando numa corrente direta de aproximadamente ((3.3V - 2.1V típico)/120Ω) ≈ 10mA, o que fornece brilho suficiente enquanto economiza energia. O amplo ângulo de visão de 120° garante que os indicadores sejam visíveis de qualquer lugar à frente do dispositivo. O layout da PCB inclui a pegada recomendada das pistas de solda e é projetado para montagem usando um perfil de refluxo sem chumbo padrão com uma temperatura de pico de 250°C.

11. Introdução ao Princípio

Este LED é baseado na tecnologia semicondutora de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP). Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, eletrões e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. A energia libertada durante esta recombinação é emitida como fotões (luz). A composição específica da liga AlInGaP determina a energia da banda proibida, que por sua vez define o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, amarelo (~592 nm). A lente de epóxi transparente encapsula o chip semicondutor, fornece proteção mecânica e molda o padrão de saída de luz para alcançar o ângulo de visão especificado de 120°.

12. Tendências de Desenvolvimento

A tendência geral nos LEDs indicadores SMD continua em direção a uma maior eficácia luminosa (mais saída de luz por unidade de entrada elétrica), permitindo menor consumo de energia para o mesmo brilho. Os tamanhos dos pacotes também estão a miniaturizar ainda mais, permitindo matrizes de indicadores mais densas. Há uma ênfase crescente em tolerâncias de binning mais apertadas tanto para cor como para intensidade para atender às demandas da eletrónica de consumo, onde a consistência visual é primordial. Além disso, a compatibilidade com regulamentações ambientais cada vez mais rigorosas (além da RoHS, como a REACH) e a capacidade de suportar perfis de soldagem sem chumbo a temperaturas mais altas permanecem como impulsionadores-chave do desenvolvimento. A tecnologia é madura, com melhorias incrementais focadas no rendimento de fabrico, redução de custos e confiabilidade em condições adversas.