LED SMD Amarelo-Verde AlInGaP Ângulo de Visão 120 Graus - Dimensões do Pacote - Tensão Direta 1.8-2.4V @20mA - Intensidade Luminosa 56-180mcd - Ficha Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um Diodo Emissor de Luz (LED) de Montagem em Superfície (SMD) compacto e de alto desempenho. O dispositivo utiliza um material semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) para produzir uma luz de cor Amarelo-Verde. É projetado em um formato de pacote padrão EIA, tornando-o compatível com equipamentos automáticos de montagem pick-and-place e processos padrão de soldagem por refluxo infravermelho (IR). O LED é fornecido em fita padrão da indústria de 12mm montada em carretéis de 7 polegadas de diâmetro, facilitando a fabricação em grande volume.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste LED incluem seu tamanho minúsculo, adequação para montagem automatizada e conformidade com perfis de soldagem por refluxo sem chumbo (Pb-free). É projetado para aplicações com espaço limitado, onde desempenho confiável e montagem eficiente são críticos. Os mercados-alvo abrangem uma ampla gama de eletrônicos de consumo e industriais, incluindo, mas não se limitando a: equipamentos de telecomunicações (ex.: telefones sem fio e celulares), dispositivos de computação portáteis (ex.: notebooks), hardware de rede, eletrodomésticos e sinalização interna ou iluminação de fundo de displays. Sua função principal é como indicador de status, sinal luminoso ou para iluminação de painéis frontais.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Todas as características elétricas e ópticas são especificadas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C, salvo indicação em contrário. Compreender estes parâmetros é crucial para o projeto adequado do circuito e para garantir a confiabilidade de longo prazo.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida e deve ser evitada no projeto.

• Dissipação de Potência (Pd):72 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o pacote pode dissipar na forma de calor.
• Corrente Direta Contínua (IF):30 mA DC. A corrente máxima em estado estacionário para operação confiável.
• Corrente Direta de Pico:80 mA, permitida apenas sob condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso de 0,1ms).
• Tensão Reversa (VR):5 V. O dispositivo não é projetado para operação em polarização reversa; exceder esta tensão pode causar ruptura.
• Faixa de Temperatura de Operação:-40°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente para funcionalidade normal.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +100°C. A faixa de temperatura segura quando o dispositivo não está energizado.

2.2 Características Eletro-Ópticas em Ta=25°C (IF=20mA)

Estes são os parâmetros de desempenho típicos sob condições padrão de teste.

• Fluxo Luminoso (Φv):Varia de um mínimo de 0,17 lm a um máximo de 0,54 lm. A saída total de luz visível.
• Intensidade Luminosa (Iv):Corresponde ao fluxo, variando de 56 mcd (milicandela) a 180 mcd. Esta é uma medida do brilho percebido em uma direção específica.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):120 graus (típico). Definido como o ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade da intensidade no centro (0°). Isto indica um padrão de luz amplo e difuso.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λp):574 nm (típico). O comprimento de onda no qual a saída espectral é mais forte.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Especificado de 564,5 nm a 576,5 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor (Amarelo-Verde).
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):15 nm (típico). A largura de banda do espectro emitido na metade da intensidade de pico, indicando a pureza da cor.
• Tensão Direta (VF):Varia de 1,8 V (mín.) a 2,4 V (máx.) a 20mA. A queda de tensão através do LED quando em condução.
• Corrente Reversa (IR):Máximo de 10 μA em VR=5V. Uma pequena corrente de fuga quando uma tensão reversa é aplicada.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção, os LEDs são classificados em bins de desempenho. Isto permite que os projetistas selecionem componentes que atendam a requisitos específicos de brilho, tensão e cor.

3.1 Binning de Fluxo/Intensidade Luminosa

A saída luminosa é categorizada em cinco bins (A2, B1, B2, C1, C2). Por exemplo, o bin C2 oferece a maior saída, com um fluxo luminoso entre 0,42 lm e 0,54 lm, correspondendo a uma intensidade de 140-180 mcd. O bin A2 é o grau de saída mais baixo. Os projetistas devem consultar a ficha técnica para o binning específico do número de peça encomendado para prever com precisão a saída de luz.

3.2 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada em três categorias (D2, D3, D4) com uma tolerância de ±0,1V dentro de cada bin.

• Bin D2: VF = 1,8V - 2,0V
• Bin D3: VF = 2,0V - 2,2V
• Bin D4: VF = 2,2V - 2,4V

Isto é crítico para projetar circuitos limitadores de corrente, especialmente em aplicações alimentadas por bateria, onde a consistência da tensão afeta a corrente e, portanto, o brilho.

3.3 Binning de Matiz (Comprimento de Onda Dominante)

O matiz da cor é controlado classificando o comprimento de onda dominante em quatro grupos (B, C, D, E), cada um com uma tolerância de ±1 nm.

• Bin B: λd = 564,5 nm - 567,5 nm
• Bin C: λd = 567,5 nm - 570,5 nm
• Bin D: λd = 570,5 nm - 573,5 nm
• Bin E: λd = 573,5 nm - 576,5 nm

Isto garante uniformidade de cor entre múltiplos LEDs usados em uma matriz ou display.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Dados gráficos fornecem uma visão mais profunda do comportamento do dispositivo sob condições variáveis.

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

A curva I-V é não linear, característica de um diodo. A tensão direta aumenta logaritmicamente com a corrente. Na corrente de operação típica de 20mA, a VF está dentro das faixas de bin especificadas. Os projetistas devem usar esta curva para garantir que o circuito de acionamento forneça tensão adequada, especialmente em baixas temperaturas onde a VF aumenta.

4.2 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

Esta curva mostra que a saída de luz é aproximadamente proporcional à corrente direta na faixa de operação padrão. No entanto, não é recomendado acionar o LED acima de sua corrente DC máxima absoluta (30mA), pois pode levar à degradação acelerada, redução da vida útil e possível falha devido ao calor excessivo.

4.3 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

A intensidade luminosa dos LEDs AlInGaP diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. Esta curva é vital para aplicações que operam em ambientes de temperatura elevada. Os projetistas podem precisar reduzir a saída de luz esperada ou implementar gerenciamento térmico se for necessário brilho consistente em uma ampla faixa de temperatura.

4.4 Distribuição Espectral

O gráfico espectral mostra um pico estreito centrado em torno de 574 nm (Amarelo-Verde) com uma largura a meia altura típica de 15 nm. Isto confirma a pureza da cor e a região específica de comprimento de onda da luz emitida.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote do Dispositivo

O LED está em conformidade com um contorno de pacote SMD padrão. Todas as dimensões críticas são fornecidas em milímetros com uma tolerância geral de ±0,2 mm. O desenho inclui o comprimento, largura e altura do corpo, bem como a localização e o tamanho dos terminais/"pads" de solda. A lente é especificada como "Transparente".

5.2 Layout Recomendado dos Pads de Fixação na PCB

Um diagrama do padrão de solda ("land pattern") é fornecido para projetar a placa de circuito impresso (PCB). Isto mostra o tamanho e espaçamento recomendados dos "pads" de cobre para garantir a formação adequada da junta de solda durante o refluxo, boa adesão mecânica e dissipação de calor eficaz a partir dos terminais do LED.

5.3 Identificação de Polaridade

A ficha técnica deve indicar a identificação do cátodo/ânodo no pacote do dispositivo, tipicamente por meio de uma marcação, um entalhe ou um tamanho de "pad" diferente. A polaridade correta deve ser observada durante a montagem para evitar danos.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo IR

Um perfil detalhado de temperatura de refluxo é fornecido, em conformidade com J-STD-020B para processos sem chumbo (Pb-free). Os parâmetros-chave incluem:

• Pré-aquecimento/Estabilização:Rampa até 150-200°C.
• Tempo Acima do Líquido (TAL):Tempo recomendado mantido.
• Temperatura de Pico:Não deve exceder 260°C.
• Tempo dentro de 5°C do Pico:Deve ser limitado (ex.: máximo de 10 segundos).

O perfil enfatiza uma rampa de aquecimento e resfriamento controladas para minimizar o choque térmico no componente.

6.2 Soldagem Manual (Ferro de Solda)

Se for necessário retrabalho manual, a temperatura da ponta do ferro não deve exceder 300°C, e o tempo de soldagem por terminal deve ser limitado a no máximo 3 segundos. A soldagem deve ser realizada apenas uma vez por "pad" para evitar danificar o pacote ou a fixação interna do "die".

6.3 Limpeza

Se for necessária limpeza pós-soldagem, apenas solventes à base de álcool especificados, como álcool etílico ou isopropílico, devem ser usados. O LED deve ser imerso à temperatura normal por menos de um minuto. Limpadores químicos não especificados podem danificar a lente de epóxi ou o pacote.

6.4 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

Os LEDs são sensíveis à umidade. Quando selados na embalagem original à prova de umidade com dessecante, devem ser armazenados a ≤30°C e ≤70% de UR e usados dentro de um ano. Uma vez aberta a embalagem, a "vida útil no chão de fábrica" ("floor life") começa. Os componentes devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de UR e é recomendado que sejam submetidos ao refluxo IR dentro de 168 horas (7 dias). Para armazenamento além deste período, devem ser mantidos em um recipiente selado com dessecante ou em ambiente de nitrogênio. Componentes que excedam a vida útil no chão de fábrica requerem um procedimento de secagem (aproximadamente 60°C por pelo menos 48 horas) antes da soldagem para remover a umidade absorvida e evitar o "efeito pipoca" ("popcorning") durante o refluxo.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificações da Fita e Carretel

O dispositivo é fornecido em fita transportadora com relevo e uma fita de cobertura protetora. São fornecidas dimensões detalhadas para o bolso da fita, passo e carretel, em conformidade com os padrões ANSI/EIA-481. O carretel padrão tem 7 polegadas de diâmetro e contém 3000 peças. Uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças está disponível para pedidos de restante. A fita garante compatibilidade com equipamentos de montagem automatizada de alta velocidade.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O LED requer um elemento limitador de corrente em série, como um resistor. O valor do resistor (R) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (Vfonte - VF) / IF, onde VF é a tensão direta do LED na corrente desejada IF. Usar o VF máximo do bin garante que a corrente não exceda o limite mesmo com tolerâncias dos componentes. Para precisão ou brilho variável, são recomendados drivers de corrente constante.

8.2 Gerenciamento Térmico

Embora a dissipação de potência seja baixa (72mW máx.), um projeto térmico eficaz na PCB ainda é importante para a longevidade, especialmente em altas temperaturas ambientes ou quando acionado em correntes altas. Garantir uma área de cobre adequada conectada aos "pads" térmicos do LED ajuda a dissipar o calor e mantém a saída de luz estável.

8.3 Projeto para Fabricação (DFM)

Aderir ao layout recomendado dos "pads" da PCB e ao perfil de refluxo especificado. Garantir que o bico da máquina pick-and-place seja compatível com o tamanho do pacote. Verificar se a configuração do alimentador de fita corresponde às especificações da fita e do carretel.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas, como LEDs de Fosfeto de Gálio (GaP), os LEDs AlInGaP oferecem eficiência luminosa significativamente maior, resultando em uma saída mais brilhante na mesma corrente. O ângulo de visão de 120 graus fornece um padrão de luz mais amplo e difuso em comparação com LEDs de ângulo de visão estreito, tornando-o ideal para indicadores de status que precisam ser visíveis de vários ângulos. O pacote padrão EIA garante compatibilidade imediata com um vasto ecossistema de ferramentas de montagem e projetos de PCB existentes.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

10.1 Qual é a diferença entre fluxo luminoso e intensidade luminosa?

Fluxo luminoso (medido em lúmens, lm) é a quantidade total de luz visível emitida pela fonte em todas as direções. Intensidade luminosa (medida em candela ou milicandela, mcd) é a quantidade de luz emitida em uma direção específica. A ficha técnica deste LED fornece ambos, com a intensidade medida ao longo do eixo central (0°).

10.2 Posso acionar este LED sem um resistor limitador de corrente?

Não. Um LED é um dispositivo acionado por corrente. Conectá-lo diretamente a uma fonte de tensão fará com que uma corrente excessiva flua, destruindo-o rapidamente. Sempre use um resistor em série ou um driver de corrente constante.

10.3 Por que a saída de luz diminui em alta temperatura?

Esta é uma característica fundamental dos materiais semicondutores. O aumento da temperatura afeta a eficiência quântica interna da junção emissora de luz, reduzindo o número de fótons gerados por elétron. As curvas de desempenho na ficha técnica quantificam este efeito.

10.4 Como interpreto os códigos de bin ao fazer um pedido?

O número de peça completo pode incluir sufixos que denotam bins específicos para intensidade luminosa (ex.: C2), tensão direta (ex.: D3) e comprimento de onda dominante (ex.: E). Consulte o guia de pedidos do fabricante. Se um bin específico não for solicitado, você receberá peças da distribuição padrão de produção entre os bins especificados.

11. Exemplos Práticos de Projeto e Uso

11.1 Indicador de Status de Baixa Potência

Em um nó de sensor IoT alimentado por bateria, o LED pode ser usado como um indicador de "pulsação" ("heartbeat") de baixa potência. Usando um pino GPIO de um microcontrolador, o LED pode ser pulsado com um baixo ciclo de trabalho (ex.: 10ms ligado, 990ms desligado) para indicar a atividade do dispositivo enquanto consome uma corrente média mínima, estendendo assim a vida útil da bateria.

11.2 Iluminação de Fundo para Teclado de Painel Frontal

Uma matriz desses LEDs, colocada atrás de um difusor, pode fornecer iluminação de fundo uniforme para teclados de membrana ou legendas em painéis de controle. O amplo ângulo de visão de 120 graus ajuda a obter iluminação uniforme na superfície do painel. Os projetistas devem garantir espaçamento e acionamento de corrente adequados para atender ao nível de brilho desejado.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

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, elétrons e lacunas são injetados na região ativa. Eles se recombinam, liberando energia na forma de fótons. A proporção específica de Alumínio, Índio, Gálio e Fosfeto na rede cristalina determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida — neste caso, Amarelo-Verde (~574 nm). A lente de epóxi "Transparente" encapsula o "die" semicondutor, fornece proteção ambiental e molda o padrão de saída de luz.

13. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

A tendência geral nos LEDs SMD é em direção a uma maior eficácia luminosa (mais saída de luz por watt de entrada elétrica), melhor consistência de cor através de binning mais rigoroso e confiabilidade aprimorada sob condições ambientais adversas. Há também desenvolvimento contínuo em miniaturização (tamanhos de pacote menores) e integração (ex.: LEDs com circuitos integrados embutidos para controle). Para aplicações de indicador, o foco permanece na relação custo-benefício, confiabilidade e compatibilidade com processos avançados de montagem, como refluxo duplo. A tecnologia descrita nesta ficha técnica representa uma solução madura e amplamente adotada para necessidades padrão de indicador.