Ficha Técnica de LED SMD Bicolor - Pacote 3.2x2.8x1.9mm - Tensão 2.0V - Potência 75mW - Verde/Amarelo - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de uma lâmpada LED bicolor compacta para montagem em superfície. O dispositivo é projetado para processos de montagem automatizada em placas de circuito impresso (PCB) e é adequado para aplicações onde o espaço é uma restrição crítica. Ele incorpora dois chips LED distintos em um único encapsulamento, permitindo indicação de múltiplos estados ou mistura de cores em uma pegada mínima.

1.1 Características Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste componente incluem sua conformidade com as diretrizes RoHS, a utilização da tecnologia de semicondutor AlInGaP de alto brilho e o encapsulamento compatível com formatos padrão de fita e carretel para montagem em grande volume. Seu design é compatível com processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR). As aplicações-alvo abrangem uma ampla gama de eletrônicos de consumo e industriais, incluindo, mas não se limitando a: equipamentos de telecomunicações (ex.: telemóveis), dispositivos de computação portáteis (ex.: notebooks), hardware de rede, eletrodomésticos, sinalização interna, retroiluminação de teclados e funções de indicador de estado.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

2.1 Classificações Absolutas Máximas

Operar o dispositivo além destes limites pode causar danos permanentes. As classificações principais incluem uma dissipação de potência máxima de 75 mW por chip de cor, uma corrente contínua direta de 30 mA e uma corrente de pico direta de 80 mA em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso de 0,1ms). A tensão reversa máxima permitida é de 5 V. O dispositivo é classificado para uma faixa de temperatura de operação de -30°C a +85°C e uma faixa de temperatura de armazenamento de -40°C a +85°C.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Medidas em uma corrente de teste padrão de 20 mA e temperatura ambiente de 25°C, a tensão direta típica (Vf) para os chips verde e amarelo é de 2,0 V, com uma faixa especificada de 1,5 V (Mín.) a 2,4 V (Máx.). A intensidade luminosa (Iv) é uma métrica de desempenho chave. Para o chip verde, o valor típico é de 35,0 mcd (milicandelas), com um mínimo de 18,0 mcd. O chip amarelo exibe uma saída típica maior, de 75,0 mcd, com um mínimo de 28,0 mcd. O ângulo de visão (2θ1/2), definido como o ângulo total no qual a intensidade cai para metade do seu valor axial, é tipicamente de 130 graus, indicando um padrão de visão amplo. O comprimento de onda dominante (λd) define a cor percebida. Para o verde, tipicamente centra-se em 571 nm (faixa 564-578 nm), e para o amarelo, em 589 nm (faixa 582-596 nm). A meia-largura espectral (Δλ) é tipicamente de 15,0 nm para ambas as cores.

3. Explicação do Sistema de Classificação por Bins

O produto é classificado de acordo com bins de desempenho para garantir consistência na aplicação. Dois parâmetros principais de binning são utilizados: Intensidade Luminosa (Iv) e Comprimento de Onda Dominante (Matiz).

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

O LED verde está disponível nos bins de intensidade M (18,0-28,0 mcd), N (28,0-45,0 mcd) e P (45,0-71,0 mcd). O LED amarelo oferece os bins N (28,0-45,0 mcd), P (45,0-71,0 mcd), Q (71,0-112,0 mcd) e R (112,0-180,0 mcd). Uma tolerância de +/-15% é aplicada dentro de cada bin.

3.2 Binning de Matiz (Comprimento de Onda)

Para o LED verde, o comprimento de onda dominante é classificado como C (567,5-570,5 nm), D (570,5-573,5 nm) e E (573,5-576,5 nm), com uma tolerância de +/-1 nm por bin. Este controle preciso garante a consistência de cor entre lotes de produção, o que é crítico para aplicações que requerem aparência uniforme.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora dados gráficos específicos sejam referenciados no documento original (ex.: Figura 1 para emissão espectral, Figura 5 para ângulo de visão), as curvas típicas para tais dispositivos ilustram relações importantes. A curva Corrente Direta vs. Tensão Direta (I-V) mostra a relação exponencial característica dos díodos. A curva Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta tipicamente mostra um aumento quase linear na saída de luz com a corrente até um certo ponto, após o qual a eficiência pode cair. A curva de distribuição espectral mostraria um único pico para cada chip monocromático, com a meia-largura definindo a pureza da cor. Compreender estas curvas é essencial para o design do circuito, particularmente para acionar o LED com eficiência ótima e prever a saída de luz sob diferentes condições de operação.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Pacote e Atribuição de Pinos

O dispositivo apresenta uma pegada SMD padrão. As dimensões críticas incluem um tamanho do corpo de aproximadamente 3,2 mm de comprimento e 2,8 mm de largura, com uma altura típica de 1,9 mm. As tolerâncias são tipicamente ±0,1 mm. O encapsulamento utiliza uma lente transparente. A atribuição dos pinos é a seguinte: Os pinos 1 e 3 são atribuídos ao chip verde AlInGaP, enquanto os pinos 2 e 4 são atribuídos ao chip amarelo AlInGaP. Esta configuração permite o controle independente de cada cor.

5.2 Layout Recomendado das Pastilhas de Fixação na PCB

Um padrão de solda (pegada) recomendado é fornecido para garantir soldagem confiável e alinhamento mecânico adequado. Este padrão tipicamente inclui pastilhas ligeiramente maiores que os terminais do dispositivo para facilitar a formação de um bom filete de solda, o que é crítico para a resistência da junta e dissipação térmica.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem por Refluxo IR

Para processos de montagem sem chumbo (Pb-free), um perfil de refluxo específico é recomendado. A temperatura máxima do corpo não deve exceder 260°C, e o tempo acima de 260°C deve ser limitado a um máximo de 10 segundos. Uma fase de pré-aquecimento até 200°C é aconselhada. O perfil deve ser caracterizado para o design específico da PCB, pasta de solda e forno utilizados. O dispositivo é qualificado para um máximo de dois ciclos de refluxo nestas condições.

6.2 Soldagem Manual

Se for necessária soldagem manual com ferro, a temperatura da ponta deve ser controlada para um máximo de 300°C, e o tempo de soldagem por terminal não deve exceder 3 segundos. A soldagem manual deve ser realizada apenas uma vez.

6.3 Armazenamento e Manuseio

Os LEDs são sensíveis à umidade (MSL 3). Quando armazenados na sua embalagem selada original com barreira de umidade e dessecante, devem ser mantidos a ≤30°C e ≤90% de UR e utilizados dentro de um ano. Uma vez aberta a embalagem, os componentes devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de UR. Recomenda-se completar o processo de refluxo IR dentro de uma semana após a abertura da embalagem. Para componentes armazenados fora da embalagem original por mais de uma semana, é necessário um procedimento de secagem (ex.: 60°C por pelo menos 20 horas) antes da soldagem para remover a umidade absorvida e prevenir danos de \"estouro\" (popcorning) durante o refluxo.

6.4 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldagem, apenas solventes especificados devem ser utilizados. Imersão do LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto é aceitável. Produtos químicos não especificados podem danificar o material do encapsulamento.

7. Embalagem e Informações de Pedido

Os componentes são fornecidos em fita transportadora relevada de 8 mm de largura enrolada em carretéis de 7 polegadas (178 mm) de diâmetro, de acordo com os padrões EIA-481. Cada carretel contém 3000 peças. A fita utiliza uma fita de cobertura para selar os compartimentos dos componentes. Para quantidades inferiores a um carretel completo, aplica-se uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças para lotes remanescentes.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED bicolor é ideal para indicação de múltiplos estados. Por exemplo, num router de rede, o chip verde poderia indicar \"energia ligada/operação normal\", enquanto o chip amarelo poderia indicar \"atividade de dados\" ou \"alerta do sistema\". Em eletrónica de consumo, pode servir como um indicador combinado de carregamento/estado. O seu tamanho reduzido torna-o adequado para retroiluminação de teclados miniatura ou ícones em dispositivos portáteis.

8.2 Considerações de Design

Limitação de Corrente:Utilize sempre um resistor limitador de corrente em série para cada chip LED. O valor do resistor pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte - Vf_LED) / I_desejada. Usando o Vf típico de 2,0V e uma corrente desejada de 20 mA com uma fonte de 5V, R = (5V - 2,0V) / 0,020A = 150 Ω.

Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, garantir cobre adequado na PCB em torno das pastilhas térmicas (se existirem) ou terminais ajuda a dissipar calor, especialmente em ambientes de alta temperatura, mantendo a longevidade do LED e a saída de luz estável.

Proteção contra ESD:O dispositivo é sensível à descarga eletrostática (ESD). Controlos adequados de ESD (pulseiras, bancadas aterradas, espuma condutora) devem ser empregues durante o manuseio e montagem.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs SMD monocromáticos, este dispositivo oferece economia de espaço ao combinar duas funções num único pacote, reduzindo a área ocupada na PCB e o tempo de montagem. O uso da tecnologia AlInGaP oferece tipicamente maior eficiência luminosa e melhor estabilidade térmica em comparação com algumas outras tecnologias LED para estas cores específicas (verde e amarelo), resultando numa saída mais brilhante e consistente ao longo da faixa de temperatura de operação.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar os LEDs verde e amarelo simultaneamente na sua corrente DC máxima (30 mA cada)?

R: Tecnicamente sim, mas deve considerar a dissipação total de potência. A operação simultânea a 30mA cada resultaria numa dissipação de potência combinada que pode exceder os limites recomendados se as tensões diretas estiverem no extremo superior da sua faixa. É mais seguro operar abaixo das classificações absolutas máximas, talvez a 20 mA cada, e garantir um design térmico adequado.

P: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?

R: O comprimento de onda de pico (λp) é o comprimento de onda no qual a distribuição de potência espectral é máxima. O comprimento de onda dominante (λd) é o comprimento de onda único da luz monocromática que corresponde à cor percebida do LED quando comparada a uma luz branca de referência. O λd é mais relevante para a especificação de cor em aplicações centradas no ser humano.

P: Por que a condição de armazenamento após abrir a embalagem é tão importante?

R: Os encapsulamentos SMD podem absorver humidade do ar. Durante o processo de soldagem por refluxo em alta temperatura, esta humidade retida pode vaporizar-se rapidamente, criando pressão interna que pode delaminar o encapsulamento ou rachar o chip, uma falha conhecida como \"estouro\" (popcorning). As condições de armazenamento e os procedimentos de secagem especificados previnem isto.

11. Caso Prático de Aplicação

Cenário: Projetando um Indicador de Duplo Estado para um Dispositivo Portátil

Um designer está a criar um leitor de media compacto com um único LED indicador. Os requisitos são: verde fixo para \"reproduzir\", verde intermitente para \"pausa\" e amarelo fixo para \"carregamento/em espera\". Usar este LED bicolor simplifica o design. Um microcontrolador com dois pinos GPIO pode controlar independentemente os chips verde e amarelo através de interruptores de transístor simples ou diretamente se o GPIO puder drenar corrente suficiente. O amplo ângulo de visão de 130 graus garante que o estado seja visível de vários ângulos. O designer seleciona componentes do mesmo bin de intensidade e matiz para garantir cor e brilho uniformes em todas as unidades de produção.

12. Introdução ao Princípio

Díodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz quando uma corrente elétrica os atravessa. Este fenómeno chama-se eletroluminescência. Num LED AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), a energia elétrica faz com que eletrões e lacunas se recombinem dentro da região ativa do semicondutor, libertando energia na forma de fotões (luz). A cor específica da luz é determinada pela energia da banda proibida do material semicondutor, que é projetada ajustando as proporções dos elementos constituintes. Um encapsulamento de LED bicolor aloja dois desses chips semicondutores com diferentes bandas proibidas, eletricamente isolados mas partilhando uma estrutura mecânica comum.

13. Tendências de Desenvolvimento

A tendência geral na tecnologia LED SMD continua em direção a maior eficiência (mais lúmens por watt), permitindo displays mais brilhantes ou menor consumo de energia. A miniaturização permanece um fator chave, permitindo embalagens mais densas e novos fatores de forma em eletrónica de consumo. Há também um foco na melhoria da reprodução de cor e consistência, bem como na confiabilidade aprimorada sob condições ambientais adversas. A integração, como combinar circuitos integrados de controlo com LEDs num único pacote (\"LEDs inteligentes\"), é outra área em crescimento para simplificar o design do sistema.