Ficha Técnica do LED SMD LTST-C21RKGKT - 3.2x1.6x1.9mm - 2.4V - 75mW - Verde - Documentação Técnica em Inglês

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um diodo emissor de luz (LED) de alto desempenho e montagem em superfície (SMD). O produto é um LED de chip de montagem superior que utiliza um material semicondutor de fosfeto de alumínio, índio e gálio (AlInGaP) de ultrabrilho, emitindo luz verde. Foi projetado para processos modernos de montagem eletrônica, apresentando compatibilidade com equipamentos de colocação automática e soldagem por refluxo infravermelho (IR). O dispositivo está em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), classificando-o como um produto ecológico. É fornecido em fita padrão da indústria de 8 mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro para fabricação eficiente em grande volume.

1.1 Vantagens Principais

• Alto Brilho: Utiliza tecnologia avançada AlInGaP para intensidade luminosa superior.
• Pronto para Fabricação Moderna: Totalmente compatível com sistemas automatizados de pick-and-place e perfis de soldagem por refluxo IR sem chumbo.
• Embalagem Padronizada: Conforme aos padrões da EIA (Electronic Industries Alliance) para embalagem em fita e carretel, garantindo ampla compatibilidade.
• Conformidade Ambiental: Atende aos requisitos da RoHS, tornando-o adequado para mercados globais com regulamentações ambientais rigorosas.
• Flexibilidade de Design: A lente transparente como água proporciona uma aparência neutra que pode se harmonizar com diversos designs de produtos.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

Todos os parâmetros são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C, salvo indicação em contrário. Compreender esses parâmetros é fundamental para um projeto de circuito confiável e para alcançar o desempenho esperado.

2.1 Absolute Maximum Ratings

Essas especificações definem os limites de estresse além dos quais danos permanentes ao dispositivo podem ocorrer. A operação sob ou nesses limites não é garantida e deve ser evitada para um funcionamento confiável.

• Dissipação de Potência (Pd): 75 mW. A potência total máxima que o dispositivo pode dissipar na forma de calor.
• Corrente Direta de Pico (IFP): 80 mA. Corrente máxima permitida em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms). Utilizada para flashes breves e de alta intensidade.
• Corrente Direta Contínua (IF): 30 mA. A máxima corrente direta contínua para operação em estado estacionário.
• Tensão Reversa (VR): 5 V. A tensão máxima que pode ser aplicada na direção reversa através do LED.
• Faixa de Temperatura de Operação: -30°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente para a qual o dispositivo foi projetado para funcionar.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento: -40°C a +85°C. A faixa de temperatura para armazenamento não operacional.
• Condição de Soldagem por Infravermelho: 260°C por 10 segundos. A exposição máxima do perfil térmico durante a soldagem por refluxo.

2.2 Electrical & Optical Characteristics

Estes são os parâmetros de desempenho típicos sob condições de teste padrão (IF = 20mA).

• Intensidade Luminosa (Iv): 28.0 - 180.0 mcd (millicandela). O brilho percebido da fonte de luz conforme medido pelo olho humano (curva CIE). A ampla faixa é gerenciada através de um sistema de binning.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2): 70 graus (típico). O ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade da intensidade a 0 graus (no eixo). Isso define a abertura do feixe.
• Peak Emission Wavelength (λ_P): 574 nm (típico). O comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d): 567.5 - 576.5 nm. O comprimento de onda único que corresponde perceptualmente à cor do LED, derivado do diagrama de cromaticidade CIE. Este é o parâmetro chave para especificação de cor.
• Largura a Meia Altura da Linha Espectral (Δλ): 15 nm (típico). A largura espectral medida na metade da intensidade máxima (Largura a Meia Altura - FWHM). Um valor menor indica uma luz mais monocromática.
• Tensão Direta (V_F): 1.80 - 2.40 V. A queda de tensão no LED quando operando na corrente direta especificada (20mA).
• Corrente Reversa (I_R): 10 μA (máx.) a V_R = 5V. A pequena corrente de fuga que flui quando o dispositivo está polarizado reversamente.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir cor e brilho consistentes na produção, os LEDs são classificados em bins com base em características medidas. Isso permite que os designers selecionem componentes que atendam a requisitos específicos de aplicação para uniformidade.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Classificado com uma corrente de teste de 20mA. A tolerância dentro de cada classe é de +/-15%.

• Bin N: 28.0 - 45.0 mcd
• Bin P: 45.0 - 71.0 mcd
• Bin Q: 71.0 - 112.0 mcd
• Bin R: 112.0 - 180.0 mcd

3.2 Classificação por Comprimento de Onda Dominante

Classificado a uma corrente de teste de 20mA. A tolerância para cada bin é de +/- 1nm.

• Bin C: 567.5 - 570.5 nm
• Bin D: 570.5 - 573.5 nm
• Bin E: 573.5 - 576.5 nm

A combinação de bins de intensidade e comprimento de onda (por exemplo, RC, QD) fornece uma especificação precisa para a consistência de cor e brilho em um conjunto.

4. Análise da Curva de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na folha de dados, a análise a seguir baseia-se no comportamento padrão do LED e nos parâmetros fornecidos.

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

O LED exibe uma característica I-V típica de diodo. A tensão direta (V_F) possui uma faixa especificada de 1,80V a 2,40V a 20mA. V_F possui um coeficiente de temperatura negativo, o que significa que diminui ligeiramente à medida que a temperatura da junção aumenta. Para uma operação estável, é altamente recomendável acionar o LED com uma fonte de corrente constante em vez de uma fonte de tensão constante, para evitar a fuga térmica.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A intensidade luminosa é aproximadamente proporcional à corrente direta dentro da faixa de operação. No entanto, a eficiência (lúmens por watt) pode diminuir em correntes muito altas devido ao aumento do calor. Operar na ou abaixo da corrente recomendada de 20mA para testes 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:

• A Saída Luminosa Diminui: A saída de luz diminuirá. O fator exato de derating é específico do produto.
• Diminuição da Tensão Direta: Como observado na característica I-V.
• Deslocamentos de Comprimento de Onda: O comprimento de onda dominante pode deslocar-se ligeiramente, tipicamente para comprimentos de onda mais longos (desvio para o vermelho) com o aumento da temperatura.

Uma gestão térmica adequada na PCB (área de cobre suficiente, possíveis vias térmicas) é essencial para manter o desempenho e a fiabilidade, especialmente quando se opera em temperaturas ambientes elevadas ou próximo das correntes máximas nominais.

5. Mechanical & Packaging Information

5.1 Dimensões do Dispositivo

O encapsulamento está no formato SMD padrão. As dimensões principais incluem um tamanho do corpo e uma configuração dos terminais adequados para montagem automatizada. Todas as tolerâncias dimensionais são tipicamente de ±0,10 mm, salvo indicação em contrário. Os projetistas devem consultar o desenho mecânico detalhado para o projeto preciso do padrão de solda.

5.2 Identificação de Polaridade

O cátodo é tipicamente indicado por um marcador visual no encapsulamento do LED, como um entalhe, um ponto verde ou um canto cortado na lente. A polaridade correta deve ser observada durante a montagem para garantir o funcionamento do dispositivo.

5.3 Layout Sugerido para as Almofadas de Solda

É fornecida uma pegada recomendada (padrão de terminais) para garantir uma junta de solda confiável, um alinhamento adequado e resistência mecânica suficiente. Seguir este layout ajuda a prevenir o efeito "tombstoning" (o componente ficar em pé sobre uma extremidade) durante o refusão e garante uma boa conexão térmica com a PCB.

6. Soldering & Assembly Guidelines

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo IR

O dispositivo é compatível com processos de soldagem sem chumbo (Pb-free). Um perfil de refluxo sugerido é fornecido, em conformidade com os padrões JEDEC. Os parâmetros-chave incluem:

• Pré-aquecimento: 150-200°C
• Tempo de Pré-aquecimento: Máximo de 120 segundos.
• Temperatura de Pico: Máximo de 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus: O dispositivo deve ser exposto à temperatura de pico por no máximo 10 segundos. O processo de refusão deve ser realizado no máximo duas vezes.

O perfil deve ser caracterizado para o projeto específico de PCB, componentes, pasta de solda e forno utilizados.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldadura manual for necessária:

• Temperatura do Ferro: Máximo 300°C.
• Tempo de Soldagem: Máximo de 3 segundos por terminal.
• Tentativas: A soldagem deve ser realizada apenas uma vez. Evite o aquecimento repetido.

Recomenda-se o uso de um ferro de solda com controle de temperatura e ponta fina.

6.3 Limpeza

Se for necessária a limpeza após a soldagem:

• Utilize apenas agentes de limpeza especificados. Produtos químicos não especificados podem danificar a lente de epóxi ou a embalagem.
• Os solventes recomendados são álcool etílico ou álcool isopropílico à temperatura ambiente normal.
• O tempo de imersão deve ser inferior a um minuto.

6.4 Storage & Handling

• Precauções contra ESD: Os LEDs são sensíveis à descarga eletrostática (ESD). Utilize pulseiras antiestáticas, tapetes antiestáticos e equipamentos devidamente aterrados durante o manuseio.
• Sensibilidade à Umidade: De acordo com os padrões da indústria, o dispositivo é provavelmente sensível à umidade. Se a bolsa selada à prova de umidade original for aberta:
  • Armazene a ≤30°C e ≤60% de umidade relativa.
  • Recomenda-se completar o IR reflow dentro de uma semana após a abertura.
  • Para armazenamento prolongado fora da embalagem original, armazenar em um recipiente selado com dessecante ou em um dessecador de nitrogênio.
  • Devices stored out of bag for >1 week should be baked at approximately 60°C for at least 20 hours before soldering to remove absorbed moisture and prevent "popcorning" during reflow.

7. Packaging & Ordering Information

7.1 Especificações de Fita e Carretel

• Tamanho do Carretel: Diâmetro de 7 polegadas.
• Largura da Fita: 8mm.
• Quantidade por Bobina: 3000 peças (bobina completa padrão).
• Quantidade Mínima por Embalagem: 500 peças para quantidades remanescentes.
• Padrão de Embalagem: Em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481.
• Fita de Cobertura: Os compartimentos vazios de componentes são selados com uma fita de cobertura superior.
• Componentes Ausentes: É permitido um máximo de duas lâmpadas consecutivas ausentes (bolsos vazios) por especificação.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED é adequado para uma ampla gama de aplicações que requerem um indicador verde compacto e brilhante, incluindo, mas não se limitando a:

• Indicadores de status e energia em eletrônicos de consumo (roteadores, carregadores, eletrodomésticos).
• Retroiluminação para teclas em teclados ou painéis de controle.
• Luzes indicadoras de status do painel de exibição.
• Iluminação interior automotiva (funções não críticas, sujeita a qualificação adicional).
• Dispositivos eletrônicos portáteis.

Destina-se a equipamentos eletrônicos comuns. Para aplicações que exigem confiabilidade excepcional, onde uma falha pode comprometer a segurança (aviação, sistemas médicos, sistemas de segurança em transportes), consulta e qualificação específicas são obrigatórias.

8.2 Considerações de Projeto de Circuito

• Limitação de Corrente: SEMPRE use um resistor limitador de corrente em série ou um circuito driver de LED de corrente constante dedicado. O valor é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_supply - V_F) / I_F. Utilize o V_F máximo da folha de dados (2,40V) para garantir que a corrente não exceda os limites mesmo com uma unidade de baixo V_F .
• Conexões em Paralelo: Evite conectar LEDs diretamente em paralelo. Pequenas variações em V_F podem causar desequilíbrio de corrente, onde um LED absorve a maior parte da corrente e falha prematuramente. Use resistores limitadores de corrente separados para cada LED ou um driver de corrente constante com múltiplos canais.
• Conexões em Série: Conectar LEDs em série garante uma corrente idêntica através de cada dispositivo, o que é preferível para um brilho uniforme. Certifique-se de que a tensão de alimentação seja suficiente para a soma de todas as quedas de tensão V_F mais a margem para o regulador de corrente.
• Gerenciamento Térmico: Para operação contínua em correntes elevadas ou em altas temperaturas ambientes, considere o layout da PCB. Fornecer uma pequena almofada de cobre sob o terminal térmico do LED (se presente) ou conectar os terminais do cátodo a um plano de cobre maior pode ajudar a dissipar o calor.
• Proteção contra Tensão Reversa: Embora o LED possa suportar até 5V em reverso, é uma boa prática em circuitos onde a polaridade reversa é possível (por exemplo, módulos instaláveis pelo usuário) incluir proteção, como um diodo em série ou um diodo shunt em paralelo com o LED.

9. Technical Comparison & Differentiation

Em comparação com tecnologias LED mais antigas, como os LEDs verdes padrão de GaP (Fosfeto de Gálio), este dispositivo baseado em AlInGaP oferece vantagens significativas:

• Maior Brilho: O material AlInGaP proporciona uma eficiência luminosa substancialmente maior, resultando em uma maior emissão de luz para a mesma corrente de entrada.
• Melhor Pureza de Cor: A meia largura espectral é relativamente estreita (15nm típico), produzindo uma cor verde mais saturada e pura em comparação com alternativas de espectro mais amplo.
• Compatibilidade com Processos Modernos: A embalagem e os materiais são especificamente projetados para compatibilidade com processos de refluxo por infravermelho de alta temperatura e sem chumbo, o que é essencial para a fabricação contemporânea em conformidade com a RoHS.
• Padronização: O pacote EIA e o formato de fita e carretel garantem uma integração perfeita nas linhas de montagem automatizadas, reduzindo o tempo de configuração e os erros de posicionamento em comparação com componentes não padronizados ou embalados a granel.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

10.1 Qual é a diferença entre Peak Wavelength e Dominant Wavelength?

O Comprimento de Onda de Pico (λ_P) é o comprimento de onda físico no qual o LED emite a maior potência óptica. Comprimento de Onda Dominante (λ_d) é a correspondência de cor perceptual — o comprimento de onda único que o olho humano perceberia como a mesma cor da saída mista do LED. Para LEDs monocromáticos como este verde, eles geralmente são próximos, mas λ_d é o parâmetro chave para especificação de cor no design.

10.2 Posso acionar este LED sem um resistor limitador de corrente se minha fonte de alimentação for exatamente 2.0V?

Não, isso não é recomendado e é arriscado. A tensão direta (V_F) varia de 1,80V a 2,40V. Se você tem uma fonte de 2,0V e um LED com uma V_F de 1,85V, uma pequena diferença de 0,15V fará com que uma corrente grande e descontrolada flua (limitada apenas pela resistência dinâmica do LED e pela resistência parasita do circuito), provavelmente excedendo a corrente máxima e danificando o LED. Sempre use um mecanismo de limitação de corrente.

10.3 Por que existe um sistema de binning e qual bin devo escolher?

Variações no processo de fabricação causam pequenas diferenças na cor e no brilho. O binning classifica os LEDs em grupos para garantir consistência. Escolha um bin com base na sua aplicação:

• Para indicadores individuais, geralmente qualquer bin é aceitável.
• Para múltiplos LEDs que precisam parecer idênticos (por exemplo, uma fileira de luzes de status), especifique o mesmo bin de intensidade e comprimento de onda (por exemplo, todos "QD") para garantir uniformidade visual.
• Para a saída mais brilhante, especifique o bin de intensidade mais alto (R). Para um tom específico de verde, especifique o bin de comprimento de onda correspondente (C, D ou E).

10.4 A folha de dados menciona uma dissipação de potência de 75mW. Como calculo isso?

A dissipação de potência (P_d) em um LED é calculada principalmente como: P_d ≈ V_F * I_F. Por exemplo, na corrente contínua máxima (I_F = 30mA) e um V típico_F de 2,1V, P_d = 0,030A * 2,1V = 63mW, que está abaixo do máximo de 75mW. Sempre use o V máximo_F para o cálculo do pior caso: 0,030A * 2,40V = 72mW. Isso deixa uma pequena margem de segurança. Certifique-se de que suas condições operacionais, incluindo a temperatura ambiente, permitam essa dissipação sem superaquecimento.

11. Practical Design & Usage Examples

11.1 Exemplo 1: Circuito Indicador Simples de 5V

Objetivo: Alimentar um único LED a partir de uma fonte de 5V DC com I_F = 20mA. Cálculo: Suponha o pior caso de V_F = 2,40V._R = 5V - 2,40V = 2,60V._R / I_F = 2,60V / 0,020A = 130 Ω. Seleção de Componentes: Escolha o valor padrão de resistor mais próximo, por exemplo, 130Ω ou 150Ω. Um resistor de 150Ω resultaria em I_F ≈ (5V - 2.40V)/150Ω = 17.3mA, o que é seguro e ainda brilhante. Potência Nominal do Resistor: P_resistor = I² * R = (0.020)² * 150 = 0.06W. Um resistor padrão de 1/8W (0.125W) ou 1/4W é mais do que suficiente.

11.2 Exemplo 2: Acionando Múltiplos LEDs a partir de uma Fonte de 12V

Objetivo: Alimentar três LEDs em série a partir de uma fonte de 12V em I_F = 20mA. Cálculo: V total do LED_F (pior caso máximo): 3 * 2.40V = 7.20V._R = 12V - 7.20V = 4.80V. Vantagem: A conexão em série garante uma corrente idêntica através dos três LEDs, assegurando um brilho uniforme mesmo que seus valores de V_F sejam diferentes. Apenas um resistor limitador de corrente é necessário, melhorando a eficiência em comparação com três resistores separados.

12. Introdução à Tecnologia

12.1 Princípio do Semicondutor AlInGaP

AlInGaP (Aluminum Indium Gallium Phosphide) é um material semicondutor composto III-V utilizado principalmente para LEDs de alta luminosidade nas cores vermelha, laranja, amarela e verde. Ao ajustar precisamente as proporções de alumínio, índio, gálio e fósforo na rede cristalina durante o crescimento epitaxial, os engenheiros podem "sintonizar" a banda proibida do material. A energia da banda proibida determina o comprimento de onda (cor) da luz emitida quando os elétrons se recombinam com as lacunas através da junção. O AlInGaP oferece maior eficiência quântica e estabilidade térmica para cores no espectro do amarelo ao vermelho em comparação com materiais mais antigos, resultando em dispositivos mais brilhantes e confiáveis. A emissão verde desta parte específica é alcançada ao levar a composição para uma energia de banda proibida mais alta.

13. Tendências da Indústria

13.1 Evolução dos LEDs Indicadores

A tendência nos LEDs indicadores SMD continua em direção a:

• Maior Eficiência: Desenvolvimento de novos materiais semicondutores e estruturas de chips (como designs flip-chip) para fornecer mais lúmens por watt, reduzindo o consumo de energia para um determinado brilho.
• Miniaturização: Os pacotes estão se tornando menores (por exemplo, tamanhos métricos 0402, 0201) para economizar espaço valioso na placa de circuito impresso em dispositivos cada vez mais compactos, como wearables e smartphones ultrafinos.
• Enhanced Reliability & Robustness: Melhoria dos materiais e processos de encapsulamento para suportar temperaturas de refluxo mais altas, condições ambientais mais severas e oferecer melhor resistência à umidade.
• Soluções Integradas: Desenvolvimento de LEDs com resistores limitadores de corrente ou drivers de CI integrados ("LED drivers in package") para simplificar o projeto de circuitos e reduzir a quantidade de componentes.
• Ampliação da Gama de Cores: Pesquisas contínuas sobre materiais como nitreto de gálio (GaN) em diferentes substratos e tecnologia de pontos quânticos para obter cores verde e ciano mais puras e saturadas, que são valiosas para telas de cores completas e iluminação.

Dispositivos como o documentado aqui, com sua conformidade RoHS, compatibilidade com reflow e alto brilho, representam o padrão mainstream atual para aplicações de indicadores de uso geral.