LED SMD Mini Top View Série 65-21 - Dimensões 2.0x1.25x0.7mm - Tensão 2.7-3.5V - Cor Azul - Potência 0.11W - 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 para Montagem em Superfície (SMD). Estes componentes são projetados como fontes ópticas compactas e eficientes, principalmente para fins de indicação e retroiluminação. A série é caracterizada pelo seu encapsulamento branco para montagem em superfície, que abriga o chip LED e fornece proteção ambiental.

A vantagem central desta série reside no seu design óptico. O encapsulamento incorpora características que criam um ângulo de visão amplo, medido tipicamente em 120 graus (2θ1/2). Isto é alcançado através de um design de inter-refletores otimizado dentro do encapsulamento, que melhora a extração e distribuição da luz. Esta característica torna estes LEDs particularmente adequados para aplicações envolvendo guias de luz, onde o acoplamento eficiente e a iluminação uniforme são críticos.

O mercado-alvo inclui eletrônicos de consumo, interiores automotivos, controles industriais e aplicações gerais de iluminação onde é necessária uma iluminação indicadora confiável e de baixa potência.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

O dispositivo é especificado para operar de forma confiável dentro dos seguintes limites, além dos quais pode ocorrer dano permanente:

• Tensão Reversa (V_R):5 V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA. A corrente DC máxima para operação contínua.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA. Isto é permitido apenas sob condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 a 1 kHz.
• Dissipação de Potência (P_d):110 mW. A potência máxima que o encapsulamento pode dissipar a uma temperatura ambiente de 25°C.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente para operação normal.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldagem:Para reflow por infravermelho, a temperatura de pico não deve exceder 260°C por 10 segundos. Para soldagem manual, a temperatura da ponta do ferro não deve exceder 350°C por 3 segundos.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Os parâmetros de desempenho chave são medidos a uma temperatura ambiente (T_a) de 25°C e uma corrente direta (I_F) de 20 mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (I_v):Varia de um mínimo de 180 mcd a um máximo de 360 mcd, com uma tolerância típica de ±11%. Isto define o brilho percebido do LED.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):120 graus (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor de pico.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):468 nm (típico). O comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Varia de 464 nm a 472 nm, com uma tolerância de ±1 nm. Isto define a cor percebida (azul).
• Largura de Banda Espectral (Δλ):20 nm (típico). A largura do espectro emitido na metade da sua potência máxima.
• Tensão Direta (V_F):Varia de 2,7 V (mín.) a 3,5 V (máx.) a 20 mA, com uma tolerância típica de ±0,05V.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 50 μA quando uma tensão reversa de 5V é aplicada.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir a consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros chave.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os LEDs são categorizados em três bins (S1, S2, T1) com base na sua intensidade luminosa medida em I_F=20mA:

- Bin S1:180 mcd a 225 mcd

- Bin S2:225 mcd a 285 mcd

- Bin T1:285 mcd a 360 mcd

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

A cor azul é controlada através de quatro grupos de comprimento de onda (AA1 a AA4):

- Grupo AA1:464,0 nm a 466,0 nm

- Grupo AA2:466,0 nm a 468,0 nm

- Grupo AA3:468,0 nm a 470,0 nm

- Grupo AA4:470,0 nm a 472,0 nm

3.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada em oito bins (B34 a B41), cada um cobrindo uma faixa de 0,1V de 2,70V a 3,50V. Isto permite aos projetistas selecionar LEDs com V_Fcompatível para compartilhamento de corrente em circuitos paralelos.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características que são essenciais para o projeto.

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Mostra a relação exponencial. A curva indica a tensão necessária para alcançar uma corrente de acionamento específica, crucial para selecionar resistores limitadores de corrente ou projetar circuitos de acionamento.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta:Demonstra que a saída de luz aumenta com a corrente, mas pode não ser perfeitamente linear, especialmente em correntes mais altas onde a eficiência pode cair devido ao aquecimento.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Mostra a derivação térmica da saída de luz. A intensidade luminosa diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta, o que deve ser considerado em ambientes de alta temperatura.
• Tensão Direta vs. Temperatura Ambiente:Indica que V_Ftem um coeficiente de temperatura negativo, diminuindo ligeiramente à medida que a temperatura aumenta.
• Padrão de Radiação:Um diagrama polar ilustrando a distribuição espacial da intensidade da luz, confirmando o padrão de emissão amplo, semelhante a Lambertiano.
• Distribuição Espectral:Um gráfico que traça a intensidade relativa em função do comprimento de onda, mostrando o pico de emissão azul característico e estreito centrado em torno de 468 nm.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Contorno do Encapsulamento

O LED possui uma pegada SMD compacta. As dimensões chave incluem um comprimento do corpo de aproximadamente 2,0 mm, uma largura de 1,25 mm e uma altura de 0,7 mm. Os terminais do ânodo e cátodo são claramente definidos. Todas as tolerâncias não especificadas são de ±0,1 mm.

5.2 Design Recomendado da Ilha de Solda

Um design de padrão de ilha é fornecido para garantir soldagem confiável e alinhamento adequado durante o processo de reflow. Seguir esta pegada recomendada ajuda a prevenir o efeito "tombstoning" e garante uma boa conexão térmica e elétrica.

5.3 Identificação de Polaridade

O encapsulamento apresenta um marcador de polaridade, tipicamente um entalhe ou um ponto próximo ao terminal do cátodo (negativo). A orientação correta é vital para a funcionalidade do circuito.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O método de soldagem primário é a Soldagem por Reflow por Infravermelho (IR).

• Perfil de Reflow:A temperatura de pico máxima não deve exceder 260°C, e o tempo acima de 260°C deve ser limitado a no máximo 10 segundos para evitar danos ao encapsulamento plástico e às ligações internas do fio.
• Soldagem Manual:Se necessário, pode ser usado um ferro de soldar com temperatura da ponta não excedendo 350°C, com o tempo de soldagem limitado a 3 segundos por terminal.
• Condições de Armazenamento:Os componentes são embalados em sacos resistentes à umidade com dessecante. Se o saco tiver sido aberto por mais de 72 horas em um ambiente superior a 30°C/60%UR, pode ser necessário pré-aquecer antes do reflow para evitar o efeito "popcorn" durante a soldagem.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações de Embalagem

Os LEDs são fornecidos em fita e carretel para montagem automatizada. A fita carregadora acomoda os componentes, e as dimensões do carretel são padronizadas. Cada carretel contém 2000 peças. A embalagem inclui um saco de alumínio à prova de umidade com um dessecante e um cartão indicador de umidade.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo do carretel contém informações críticas:

- CAT:Código do Bin de Intensidade Luminosa (ex.: S1, T1).

- HUE:Código do Grupo de Comprimento de Onda Dominante (ex.: AA2, AA4).

- REF:Código do Bin de Tensão Direta (ex.: B36, B40).

- Número da Peça (PN), Quantidade (QTY) e Número do Lote (LOT NO) também estão incluídos.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Indicadores Ópticos:Luzes de status em eletrônicos de consumo, eletrodomésticos e equipamentos industriais.
• Acoplamento em Guias de Luz:O ângulo de visão amplo e o design do encapsulamento tornam-no ideal para transferir luz da PCB para um painel frontal ou display através de um guia de luz de acrílico ou policarbonato.
• Retroiluminação:Para displays LCD, teclados, interruptores de membrana e símbolos.
• Iluminação Automotiva Interior:Retroiluminação do painel de instrumentos, iluminação de interruptores e outras funções de iluminação interior de baixa potência, considerando que a faixa de temperatura de operação se estende a +85°C.

8.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Sempre use um resistor em série ou um driver de corrente constante para limitar I_Fao valor desejado (≤30 mA DC). Calcule o resistor usando R = (V_supply- V_F) / I_F.
• Gerenciamento Térmico:Embora a dissipação de potência seja baixa, garanta área de cobre adequada na PCB ou vias térmicas se operar em altas temperaturas ambientes ou altas correntes para manter o desempenho e a longevidade.
• Proteção contra ESD:O dispositivo é classificado para 1000V (HBM). Implemente precauções padrão de manuseio de ESD durante a montagem. Para aplicações sensíveis, considere adicionar supressão de tensão transitória nas linhas.

9. Confiabilidade e Garantia de Qualidade

O produto passa por uma série abrangente de testes de confiabilidade conduzidos com um nível de confiança de 90% e uma Porcentagem de Defeitos Tolerável por Lote (LTPD) de 10%. Os itens de teste incluem:

- Resistência à Soldagem por Reflow

- Ciclagem de Temperatura (-40°C a +100°C)

- Choque Térmico (-10°C a +100°C)

- Armazenamento em Alta e Baixa Temperatura

- Vida Útil em Operação DC (1000 hrs a 20mA)

- Alta Temperatura/Alta Umidade (85°C/85% UR)

Estes testes validam a robustez do LED sob várias tensões ambientais e operacionais.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: 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 da emissão espectral máxima. O comprimento de onda dominante (λ_d) é o comprimento de onda de uma luz monocromática que pareceria ter a mesma cor do LED para o olho humano. λ_dé mais relevante para a especificação de cor.

P: Posso acionar este LED a 30mA continuamente?

R: Sim, 30mA é a classificação máxima de corrente direta contínua. No entanto, para uma longevidade ideal e para considerar o possível aumento térmico na aplicação, acioná-lo a uma corrente mais baixa, como 20mA, é uma prática comum e fornece um bom equilíbrio entre brilho e confiabilidade.

P: Como interpreto os códigos de binning no rótulo?

R: Os códigos de três letras (ex.: CAT:T1, HUE:AA3, REF:B38) permitem que você selecione LEDs com características rigidamente controladas. Para uma aparência consistente em um produto, especifique e use LEDs dos mesmos ou de bins adjacentes para intensidade luminosa e comprimento de onda dominante.

11. Estudo de Caso de Projeto Prático

Cenário: Projetando um indicador de status para um roteador de consumo usando um guia de luz.

1. Seleção:Escolha um LED da série 65-21 pelo seu amplo ângulo de visão, que acopla eficientemente ao guia de luz.

2. Projeto do Circuito:A fonte de alimentação lógica do roteador é de 3,3V. Visando I_F= 15 mA para brilho adequado e menor potência. Usando uma V_Ftípica de 3,0V (do bin B36), calcule o resistor em série: R = (3,3V - 3,0V) / 0,015A = 20 Ω. Use um resistor padrão de 20 Ω, 1/10W.

3. Layout:Posicione o LED na PCB de acordo com o layout de ilha recomendado. Posicione-o precisamente sob a entrada do guia de luz. Certifique-se de que nenhum componente alto projete sombra.

4. Térmico:A dissipação de potência é mínima (P = V_F* I_F≈ 45 mW), portanto, nenhum dissipador de calor especial é necessário nesta aplicação interna.

12. Introdução ao Princípio Técnico

Este LED é baseado em um chip semicondutor de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN). Quando uma tensão direta que excede o potencial de junção do diodo é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam na região ativa do chip, liberando energia na forma de fótons. A composição específica da liga InGaN determina a energia da banda proibida, que por sua vez define o comprimento de onda da luz emitida—neste caso, no espectro azul (~468 nm). A lente de resina epóxi do encapsulamento é transparente para maximizar a transmissão de luz e é moldada para controlar o ângulo do feixe.

13. Tendências e Contexto da Indústria

A série 65-21 se encaixa na tendência contínua de miniaturização e eficiência na optoeletrônica. Os LEDs SMD continuam a substituir as versões de orifício passante devido à sua adequação para montagem automatizada, pegada menor e perfil mais baixo. A característica de amplo ângulo de visão atende à crescente necessidade de componentes que funcionem efetivamente com guias de luz em designs de produtos modernos e elegantes, onde a fonte de luz geralmente está oculta. Além disso, a disponibilidade de binning preciso permite maior consistência de cor e brilho na produção em massa, o que é cada vez mais importante para aplicações de eletrônicos de consumo e automotivas onde a uniformidade estética é exigida.