Ficha Técnica da Série 65-21 - LED Mini Top View - Pacote SMT - 2.35V Máx. - Amarelo Verde Brilhante - 60mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série 65-21 representa uma família de Diodos Emissores de Luz (LEDs) Mini Top View projetados para aplicações de tecnologia de montagem em superfície (SMT). Esta variante específica, identificada pelo sufixo do número de peça que indica sua classificação (binning), emite uma luz amarelo-verde brilhante. A filosofia central de projeto está focada numa configuração de montagem de cima para baixo, onde a luz é emitida através da placa de circuito impresso (PCB). Esta arquitetura única, combinada com um inter-refletor integrado, é projetada para otimizar o acoplamento da saída de luz, tornando estes componentes excepcionalmente adequados para aplicações que utilizam guias de luz ou tubos de luz.

O encapsulamento é um dispositivo compacto de montagem em superfície na cor branca. Uma característica de desempenho fundamental é o seu ângulo de visão excepcionalmente amplo, caracterizado como 120 graus (largura total à meia altura, 2θ1/2). Este perfil de emissão amplo garante alta visibilidade a partir de vários ângulos, um fator crítico para aplicações de indicação. O produto está em conformidade com as principais diretivas ambientais e de segurança, incluindo RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), regulamentos REACH da UE, e é fabricado como livre de halogênios (com Bromo <900ppm, Cloro <900ppm e a soma dos dois <1500ppm). É fornecido em fita e carretel para compatibilidade com processos de montagem automatizados pick-and-place.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As vantagens primárias da série 65-21 derivam do seu projeto mecânico e óptico. A emissão top-view através do PCB é a sua característica definidora, permitindo o acoplamento eficiente em guias de luz sem a necessidade de montagem lateral ou em ângulo reto. O refletor integrado dentro do encapsulamento melhora a extração e a direcionalidade da luz. O amplo ângulo de visão de 120 graus proporciona excelente visibilidade omnidirecional. O pacote SMT permite layouts de PCB de alta densidade e é compatível com processos padrão de soldagem por refluxo.

As aplicações-alvo são diversas, focando-se em áreas onde tamanho compacto, indicação confiável e guiamento eficiente de luz são primordiais. Estas incluem: indicadores ópticos de estado em eletrônicos de consumo e equipamentos industriais; retroiluminação para displays de cristal líquido (LCDs), teclados, interruptores e painéis de instrumentos; iluminação geral para publicidade e sinalização; e iluminação automotiva interior, como retroiluminação de painel de instrumentos. O componente é pré-condicionado com base nos padrões JEDEC J-STD-020D Nível 3, indicando sua robustez para processos de soldagem comerciais típicos.

2. Análise de Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma interpretação objetiva e detalhada dos principais parâmetros elétricos, ópticos e térmicos definidos na ficha técnica. Compreender estes limites e características é essencial para um projeto de circuito confiável e para garantir o desempenho a longo prazo do LED.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os Valores Máximos Absolutos definem os limites de tensão além dos quais pode ocorrer dano permanente ao LED. Estas não são condições para operação normal.

• Tensão Reversa (V_R):12V. Exceder esta tensão na direção de polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta Contínua (I_F):25mA. Esta é a corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):60mA. Isto é permitido apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho de 10% a 1kHz) e não deve ser usado para operação DC.
• Dissipação de Potência (P_d):60mW. A potência máxima que o encapsulamento pode dissipar como calor, calculada como Tensão Direta (V_F) × Corrente Direta (I_F).
• Temperatura de Junção (T_j):115°C. A temperatura máxima permitida do próprio chip semicondutor.
• Temperatura de Operação & Armazenamento:-40°C a +85°C (operação), -40°C a +90°C (armazenamento).
• Descarga Eletrostática (ESD):2000V (Modelo do Corpo Humano). São necessários procedimentos adequados de manuseio ESD.
• Temperatura de Soldagem:Para refluxo, é especificado um pico de 260°C por um máximo de 10 segundos. Para soldagem manual, é permitido 350°C por um máximo de 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos numa condição de teste padrão de 25°C de temperatura ambiente e uma corrente direta (I_F) de 20mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (I_V):Varia de um mínimo de 36 milicandelas (mcd) a um máximo de 90 mcd. O valor típico não é especificado, pois as peças são classificadas (binned). Aplica-se uma tolerância de ±11%.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus. Esta é a largura angular onde a intensidade luminosa é pelo menos metade da intensidade de pico medida a 0 graus (no eixo).
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):Aproximadamente 575 nanómetros (nm). Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Varia de 569.5 nm a 577.5 nm. Esta é a percepção de comprimento de onda único da cor do LED pelo olho humano e é o parâmetro chave para a classificação de cor (color binning). A tolerância é de ±1nm.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):Aproximadamente 20 nm. Isto indica a pureza espectral; uma largura de banda menor significa uma cor mais monocromática.
• Tensão Direta (V_F):Varia de 1.75V a 2.35V a 20mA. A tolerância é de ±0.1V. Isto é crítico para projetar o resistor limitador de corrente em série com o LED.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 10 microamperes (μA) quando uma polarização reversa de 12V é aplicada.

2.3 Características Térmicas

Embora não listadas explicitamente numa tabela separada, a gestão térmica é implícita através das classificações de Dissipação de Potência (P_d) e Temperatura de Junção (T_j). A curva de derating da corrente direta mostra graficamente como a corrente direta contínua máxima permitida deve ser reduzida à medida que a temperatura ambiente aumenta acima de 25°C para evitar exceder o limite de 115°C da temperatura de junção. Um layout eficaz de PCB com alívio térmico adequado é necessário para aplicações de alta corrente ou alta temperatura ambiente.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

Para garantir consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins. A série 65-21 utiliza bins separados para intensidade luminosa e comprimento de onda dominante.

3.1 Classificação de Intensidade Luminosa

A intensidade luminosa é classificada em quatro bins distintos (N2, P1, P2, Q1) quando medida a I_F= 20mA. Cada bin cobre uma faixa específica:

- N2:36 mcd a 45 mcd

- P1:45 mcd a 57 mcd

- P2:57 mcd a 72 mcd

- Q1:72 mcd a 90 mcd

O número da peça (ex.: G6C-AN2Q1/3T) inclui códigos que especificam a que bins de intensidade e comprimento de onda o dispositivo pertence, permitindo aos projetistas selecionar peças com tolerâncias de desempenho apertadas para a sua aplicação.

3.2 Classificação de Comprimento de Onda Dominante

O comprimento de onda dominante, que define a cor amarelo-verde percebida, é classificado dentro do Grupo A. É dividido em quatro códigos (C16 a C19), cada um abrangendo uma faixa de 2nm:

- C16:569.5 nm a 571.5 nm

- C17:571.5 nm a 573.5 nm

- C18:573.5 nm a 575.5 nm

- C19:575.5 nm a 577.5 nm

Esta classificação precisa garante variação de cor mínima entre LEDs numa única montagem, o que é crucial para aplicações como retroiluminação multi-LED ou matrizes de indicadores.

4. Análise de Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características que ilustram o comportamento do LED sob condições variáveis. Estas são essenciais para considerações de projeto avançado.

4.1 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

Esta curva mostra que a intensidade luminosa não é linearmente proporcional à corrente direta. Embora a intensidade aumente com a corrente, a relação tende a ser sublinear em correntes mais altas devido ao aumento da temperatura de junção e à queda de eficiência. Operar significativamente acima da corrente de teste recomendada de 20mA pode resultar em retornos decrescentes em brilho e acelerar o envelhecimento.

4.2 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Este gráfico demonstra o coeficiente de temperatura negativo da saída luminosa. À medida que a temperatura ambiente aumenta, a saída de luz do LED diminui. Esta é uma característica fundamental das fontes de luz semicondutoras. A curva permite aos projetistas estimar a perda de brilho em ambientes de alta temperatura e compensar, se necessário.

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

A curva I-V é de natureza exponencial, típica de um díodo. Um pequeno aumento na tensão direta resulta num grande aumento na corrente direta. Isto destaca a importância crítica de usar um dispositivo limitador de corrente (quase sempre um resistor) em série com o LED quando alimentado por uma fonte de tensão. Alimentar o LED com uma tensão constante levará à fuga térmica e à destruição.

4.4 Distribuição Espectral

O gráfico de distribuição espectral mostra a potência óptica relativa emitida através dos comprimentos de onda. Para este LED amarelo-verde brilhante, o pico está em torno de 575nm com uma largura total à meia altura (FWHM) típica de 20nm. Este gráfico é útil para aplicações sensíveis a conteúdos espectrais específicos.

4.5 Padrão de Radiação

O diagrama de radiação polar confirma visualmente o amplo ângulo de visão de 120 graus. O padrão é provavelmente Lambertiano ou quase-Lambertiano, o que significa que a intensidade é aproximadamente proporcional ao cosseno do ângulo de visão. Este padrão é ideal para iluminação de área ampla e acoplamento com guias de luz.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Pacote e Padrão de Solda (Land Pattern)

A ficha técnica inclui um desenho dimensional detalhado do pacote do LED. As dimensões-chave incluem o comprimento, largura e altura totais, bem como o espaçamento e tamanho dos terminais. Um layout recomendado para as pastilhas de solda (land pattern) na PCB também é fornecido. Aderir a este padrão recomendado é crucial para obter uma junta de solda confiável, garantir o alinhamento adequado durante o refluxo e gerir o stress térmico. O desenho especifica que as tolerâncias são de ±0.1mm, salvo indicação em contrário.

5.2 Identificação de Polaridade

A polaridade deve ser observada para o funcionamento correto. O desenho da ficha técnica indica os terminais do ânodo e do cátodo. Tipicamente, o cátodo pode ser identificado por uma marcação no corpo do pacote, como um ponto, um entalhe ou uma marca verde, ou por um formato de terminal diferente (ex.: terminal mais curto). A conexão de polaridade incorreta durante a soldagem impedirá que o LED acenda quando polarizado diretamente.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O manuseio e soldagem adequados são críticos para evitar danos a estes componentes SMT.

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

É fornecido um perfil de temperatura de refluxo específico sem chumbo (Pb-free). Tipicamente inclui: uma rampa de pré-aquecimento (ex.: 150-200°C por 60-120s), uma rampa controlada até à temperatura de pico, um tempo acima do líquido (ex.: acima de 217°C por 60-150s), uma temperatura de pico não excedendo 260°C por um máximo de 10 segundos, e uma fase de arrefecimento controlada. O perfil enfatiza a minimização do choque térmico e da exposição a temperaturas extremas.

6.2 Precauções Críticas

• Limitação de Corrente:Um resistor externo em série é obrigatório. Sem ele, mesmo um pequeno aumento na tensão de alimentação pode causar um grande e destrutivo aumento na corrente.
• Ciclos de Refluxo:O LED não deve passar por soldagem por refluxo mais de duas vezes para evitar stress térmico excessivo no pacote e nas ligações internas (wire bonds).
• Stress Mecânico:Evite aplicar stress físico ao LED durante o aquecimento (soldagem) ou por empenamento da PCB após a montagem.
• Soldagem Manual:Se necessário, use um ferro de soldar com temperatura da ponta <350°C, aplique calor a cada terminal por ≤3 segundos, e permita um intervalo de arrefecimento de ≥2 segundos entre terminais. Use um ferro de baixa potência (≤25W).
• Reparação:A reparação após a soldagem é desencorajada. Se inevitável, deve ser usado um ferro de soldar de dupla cabeça especializado para aquecer ambos os terminais simultaneamente, evitando que o stress mecânico levante uma das pastilhas.

7. Informações de Embalagem e Encomenda

7.1 Sensibilidade à Humidade e Armazenamento

Os componentes são embalados num saco de barreira resistente à humidade com um dessecante e um cartão indicador de humidade. O saco só deve ser aberto imediatamente antes do uso num ambiente controlado a <30°C e <60% de Humidade Relativa. Se o cartão indicador mostrar exposição excessiva à humidade, os componentes devem ser "cozidos" (baked) a 60°C ±5°C durante 24 horas antes do uso para remover a humidade absorvida e prevenir o efeito "popcorn" durante o refluxo.

7.2 Especificações de Fita e Carretel

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora enrolada em carretéis para montagem automatizada. As especificações-chave incluem: dimensões do carretel (diâmetro, largura, tamanho do cubo), dimensões dos compartimentos da fita transportadora e passo (distância entre compartimentos). A quantidade padrão carregada é de 3000 peças por carretel. Desenhos detalhados para o carretel, fita transportadora e o processo de embalagem do saco à prova de humidade são fornecidos na ficha técnica.

7.3 Explicação do Rótulo

O rótulo do carretel contém vários códigos:

- P/N:O número completo do produto.

- CAT:O código do bin de intensidade luminosa (ex.: Q1).

- HUE:O código do bin de comprimento de onda dominante (ex.: C18).

- REF:A classificação da tensão direta.

- LOT No:Número de lote para rastreabilidade.

8. Considerações de Projeto de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O circuito mais básico e essencial é uma fonte de tensão (V_CC), um resistor limitador de corrente (R_S), e o LED em série. O valor do resistor é calculado usando a Lei de Ohm: R_S= (V_CC- V_F) / I_F, onde V_Fe I_Fsão os pontos de operação desejados. Use sempre o V_Fmáximo da ficha técnica (2.35V) para um projeto de pior caso, garantindo que a corrente não excede os limites. Por exemplo, com uma alimentação de 5V e um I_Falvo de 20mA: R_S= (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5Ω. Um resistor padrão de 130Ω ou 150Ω seria apropriado, com potência nominal P = I_F²× R_S.

8.2 Acoplamento com Guia de Luz

Para aplicações com guia de luz, a emissão top-view através do PCB é ideal. O LED deve ser posicionado diretamente sob a superfície de entrada do guia de luz. O amplo ângulo de visão ajuda a capturar uma grande parte da luz emitida para dentro do guia. O espaço entre a cúpula do LED e o guia de luz deve ser minimizado, e materiais de acoplamento óptico (ex.: silicone, adesivo transparente) podem ser usados para reduzir as perdas por reflexão de Fresnel no espaço de ar.

8.3 Gestão Térmica no Layout da PCB

Embora seja um dispositivo de sinal pequeno, a gestão térmica melhora a longevidade. Use as dimensões recomendadas para as pastilhas de solda. Conectar a pastilha térmica (se presente) ou as pastilhas do cátodo/ânodo a áreas de cobre maiores na PCB ajuda a dissipar calor. Vias térmicas sob o pacote podem transferir calor para as camadas internas ou inferiores. Evite colocar o LED perto de outros componentes geradores de calor.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A série 65-21 diferencia-se principalmente através do seucaminho óptico top-view através do PCB. Comparado com LEDs padrão side-view ou de ângulo reto, este projeto simplifica a integração mecânica com guias de luz, eliminando a necessidade de curvas complexas ou voltas de 90 graus no guia de luz. O inter-refletor integrado é uma característica destinada a melhorar a eficiência óptica especificamente para este método de acoplamento. O ângulo de visão de 120 graus é excepcionalmente amplo para um pacote top-view, oferecendo melhor visibilidade fora do eixo do que muitos concorrentes. A sua conformidade com os mais recentes padrões de soldagem sem halogênios e de alta temperatura (sem chumbo) torna-o adequado para a fabricação eletrônica moderna e ambientalmente consciente.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P1: Posso alimentar este LED diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 3.3V ou 5V?

R: Não. Deve sempre usar um resistor limitador de corrente em série. A curva I-V mostra que uma pequena mudança na tensão causa uma grande mudança na corrente. A tensão de saída de um pino de microcontrolador pode variar, e conectar o LED diretamente provavelmente irá destruí-lo.

P2: Porque é que o meu LED está mais fraco do que o esperado quando o uso num ambiente de alta temperatura?

R: Este é um comportamento normal. Consulte a curva "Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente". A saída de luz do LED diminui à medida que a temperatura aumenta. Pode ser necessário selecionar um bin de brilho mais alto (ex.: Q1) ou aumentar ligeiramente a corrente de acionamento (dentro dos limites absolutos) para compensar, garantindo que os limites térmicos não são excedidos.

P3: O saco foi aberto ontem. Posso usar os LEDs restantes hoje sem "cozer" (baking)?

R: Depende das condições do ambiente de fábrica e do nível de sensibilidade à humidade (MSL) do componente, que é implícito pelas instruções de "baking". Se o ambiente foi controlado (<30°C/60% HR) e o tempo de exposição foi curto (provavelmente menos do que a vida útil no chão de fábrica especificada para o MSL, ex.: 168 horas para MSL 3), é provavelmente seguro. Em caso de dúvida, ou se o cartão indicador de humidade mostrar níveis de aviso, "coza" os componentes conforme especificado.

P4: Qual é a diferença entre Comprimento de Onda de Pico e Comprimento de Onda Dominante?

R: O Comprimento de Onda de Pico (λ_p) é o comprimento de onda físico onde o LED emite mais potência óptica. O Comprimento de Onda Dominante (λ_d) é um comprimento de onda único calculado que seria percebido pelo olho humano como tendo a mesma cor do amplo espectro do LED. λ_dé mais relevante para a correspondência de cores em aplicações visuais.

11. Estudo de Caso de Projeto

Cenário: Projetar um painel de indicadores de estado com um guia de luz para um controlador industrial.

1. Requisito:Vários LEDs de estado amarelo-verde precisam ser visíveis a partir do painel frontal através de guias de luz individuais.

2. Seleção de Componentes:A série 65-21 é escolhida pela sua emissão top-view, simplificando o projeto mecânico. O guia de luz pode ser um elemento reto e vertical posicionado diretamente sobre o LED na PCB.

3. Classificação (Binning):Para garantir brilho uniforme em todo o painel, são especificados LEDs do mesmo bin de intensidade luminosa (ex.: todos P2 ou Q1). Para garantir cor uniforme, são especificados LEDs do mesmo bin de comprimento de onda dominante (ex.: todos C18).

4. Projeto do Circuito:É usada uma linha de alimentação comum de 5V. Usando o V_Fmáx. de 2.35V e um I_Falvo de 20mA, é escolhido um resistor de 150Ω em série para cada LED, dissipando 60mW (0.06W) por resistor. Um resistor de 1/8W ou 1/10W é suficiente.

5. Layout da PCB:Os LEDs são colocados de acordo com as posições dos guias de luz. O padrão de solda (land pattern) recomendado é usado. São usadas pequenas conexões de alívio térmico nas pastilhas para auxiliar na soldagem, mantendo alguma condução térmica para o plano de terra/alimentação.

6. Resultado:Um sistema de indicadores limpo e confiável com brilho e cor consistentes, possibilitado pelas vantagens específicas de acoplamento óptico do LED 65-21.

12. Princípio de Funcionamento

O LED é baseado num chip semicondutor de AlGaInP (Fosfeto de Alumínio Gálio Índio). Quando uma tensão direta que excede a tensão de condução do díodo (aproximadamente 1.8-2.0V) é aplicada, elétrons e lacunas são injetados na região ativa do semicondutor. Estes portadores de carga recombinam-se, libertando energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga de AlGaInP determina a energia da banda proibida, que por sua vez dita o comprimento de onda da luz emitida, neste caso, no espectro amarelo-verde (cerca de 575nm). O chip é encapsulado num pacote plástico branco e refletor com uma cúpula de epóxi transparente. O plástico branco reflete a luz emitida lateralmente para cima, e a cúpula atua como uma lente, moldando o padrão de radiação e fornecendo proteção ambiental.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência geral em LEDs indicadores e de retroiluminação é para maior eficiência (mais lúmens por watt), tamanhos de pacote menores que permitem maior densidade, e maior confiabilidade em condições adversas (maior temperatura, humidade). Há também um forte impulso para uma adoção mais ampla de materiais (sem halogênios, sem chumbo) e processos ambientalmente amigáveis. O projeto específico top-view através do PCB exemplificado pela série 65-21 atende a uma necessidade persistente no projeto de interface homem-máquina (HMI) para guiamento eficiente de luz, uma tendência que continua à medida que os dispositivos se tornam mais compactos e integrados. Desenvolvimentos futuros podem incluir pacotes ainda mais finos, circuitos de acionamento integrados ou opções de cor ajustáveis dentro da mesma pegada de um único pacote.