LED Vermelho SMD 3.2x1.25x1.1mm - Tensão Direta 2.0V - Corrente 30mA - Potência 72mW - Datasheet Técnico

1. Visão Geral do Produto

1.1 Descrição Geral

Este LED vermelho SMD é fabricado utilizando um chip de diodo emissor de luz vermelha e embalado em um encapsulamento padrão de montagem superficial de 3,2 mm x 1,25 mm x 1,1 mm. O dispositivo é projetado para aplicações gerais de indicação, sinalização e display que exigem alto brilho e amplo ângulo de visão. Com um tamanho compacto, é adequado para montagem automatizada SMT e processos de soldagem por refluxo.

1.2 Características

• Ângulo de visão extremamente amplo: 140 graus (ângulo de meia potência), permitindo visibilidade clara de várias direções.
• Compatível com todos os processos de montagem SMT e soldagem, incluindo refluxo sem chumbo.
• Nível de sensibilidade à umidade (MSL): Nível 3 de acordo com o padrão JEDEC, exigindo manuseio adequado e secagem antes do uso se exposto a condições ambientes além dos limites especificados.
• Conformidade com RoHS, livre de substâncias perigosas como chumbo, mercúrio, cádmio e cromo hexavalente.
• Disponível em múltiplos bins de brilho e comprimento de onda para flexibilidade de projeto.

1.3 Aplicações

• Indicadores ópticos e luzes de status em eletrônicos de consumo, equipamentos industriais e interiores automotivos.
• Retroiluminação de interruptores e símbolos, como em teclados, painéis de controle e sinalização.
• Iluminação geral e aplicações decorativas onde tamanho compacto e baixo consumo de energia são desejados.

2. Parâmetros Técnicos

2.1 Características Elétricas e Ópticas (Ta = 25°C)

A tabela a seguir resume os principais parâmetros elétricos e ópticos medidos a uma corrente direta de 20 mA e temperatura ambiente de 25°C, salvo indicação em contrário.

Nota: Tolerância de medição da tensão direta: ±0,1 V. Tolerância de medição do comprimento de onda dominante: ±2 nm. Tolerância de medição da intensidade luminosa: ±10%.

2.2 Classificações Máximas Absolutas

Tensões além das listadas na tabela abaixo podem causar danos permanentes ao dispositivo. Estas são apenas classificações de tensão e não implica operação funcional do dispositivo nessas ou em quaisquer outras condições além das indicadas nas condições operacionais recomendadas.

A corrente direta máxima permitida deve ser reduzida se a resistência térmica e a temperatura ambiente fizerem a temperatura da junção exceder 95°C. Deve-se empregar dissipação de calor adequada ou redução da corrente de acionamento sob condições de alta temperatura.

3. Sistema de Binning

O LED é oferecido em múltiplos bins para tensão direta (VF), comprimento de onda dominante (λD) e intensidade luminosa (IV). Este binning permite que projetistas selecionem dispositivos com tolerâncias estreitas de parâmetros para desempenho consistente em todo um sistema de iluminação.

3.1 Bins de Tensão Direta

Três bins de VF são definidos: B0 (1,8–2,0 V), C0 (2,0–2,2 V) e D0 (2,2–2,4 V). A tensão direta típica a 20 mA é de cerca de 2,0 V para o bin B0.

3.2 Bins de Comprimento de Onda Dominante

Três bins de comprimento de onda dominante estão disponíveis: F00 (625–630 nm, vermelho profundo), G00 (630–635 nm, vermelho) e H00 (635–640 nm, laranja-vermelho). A emissão de pico típica é de cerca de 630 nm.

3.3 Bins de Intensidade Luminosa

A intensidade luminosa é categorizada em três faixas: 1BS (40–90 mcd), 1DN (90–140 mcd) e 1GK (140–200 mcd). Esses bins permitem a correspondência de brilho em aplicações com múltiplos LEDs.

O código do bin é impresso no rótulo do pacote, juntamente com outros identificadores, como número de lote e código de data.

4. Curvas de Desempenho

As características ópticas e elétricas típicas são mostradas nas curvas abaixo. Essas curvas são destinadas como diretrizes de projeto; o desempenho real pode variar com as condições de operação.

4.1 Tensão Direta vs. Corrente Direta (Fig. 1-6)

O gráfico mostra a relação exponencial típica de um diodo. A 20 mA, a tensão direta é de aproximadamente 2,0 V. A curva pode ser usada para estimar a corrente para uma determinada tensão, mas um resistor limitador de corrente é sempre recomendado.

4.2 Corrente Direta vs. Intensidade Relativa (Fig. 1-7)

A intensidade luminosa relativa aumenta quase linearmente com a corrente direta até 30 mA. Pode ocorrer ligeira saturação em correntes mais altas devido ao aquecimento.

4.3 Temperatura do Pino vs. Intensidade Relativa (Fig. 1-8)

À medida que a temperatura do ponto de solda aumenta, a produção relativa diminui. A 85°C, a intensidade é cerca de 90% da intensidade a 25°C. O gerenciamento térmico é essencial para manter a produção de luz consistente.

4.4 Temperatura do Pino vs. Corrente Direta (Fig. 1-9)

A corrente direta máxima permitida deve ser reduzida à medida que a temperatura do pino aumenta. A 85°C, a corrente máxima é reduzida para aproximadamente 20 mA para manter a temperatura da junção abaixo de 95°C.

4.5 Corrente Direta vs. Comprimento de Onda Dominante (Fig. 1-10)

O comprimento de onda dominante muda ligeiramente com o aumento da corrente, tipicamente menos de 2 nm ao longo da faixa de operação. Isso se deve a efeitos de preenchimento de banda no semicondutor.

4.6 Intensidade Relativa vs. Comprimento de Onda (Fig. 1-11)

A distribuição espectral de potência atinge o pico em aproximadamente 630 nm, com uma meia largura de banda espectral de 15 nm (típica). Isso garante uma cor vermelha saturada.

4.7 Padrão de Radiação (Fig. 1-12)

O LED exibe um padrão de radiação lambertiano amplo com um ângulo de meia potência de 140°. Isso o torna ideal para aplicações que exigem iluminação ampla ou indicação de ângulo amplo.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O corpo do encapsulamento mede 3,2 mm (comprimento) x 1,25 mm (largura) x 1,1 mm (altura). Dois pads de solda são fornecidos na superfície inferior. O pad do ânodo é marcado com um sinal de mais ou identificador no desenho. Desenhos mecânicos detalhados podem ser encontrados no datasheet (Fig. 1-1 a 1-5).

5.2 Padrão de Solda Recomendado

As dimensões recomendadas do pad de cobre para soldagem por refluxo são mostradas no datasheet. Um tamanho de pad adequado garante bom contato térmico e elétrico. Geralmente, recomenda-se uma espessura de estêncil de pasta de solda de 0,12 mm.

5.3 Identificação de Polaridade

O lado do cátodo é tipicamente marcado por um chanfro ou superfície plana no encapsulamento. Na vista inferior, o pad 1 é o ânodo e o pad 2 é o cátodo (conforme Fig. 1-4). A polaridade correta deve ser observada durante a montagem.

6. Soldagem por Refluxo SMT

6.1 Perfil de Refluxo

O perfil de soldagem por refluxo recomendado é baseado nos padrões JEDEC. Os parâmetros principais são:

• Taxa média de rampa ascendente (Tsmax a TP): máximo 3°C/s
• Faixa de temperatura de pré-aquecimento (Tsmin a Tsmax): 150°C a 200°C
• Tempo de pré-aquecimento (ts): 60 a 120 segundos
• Tempo acima de 217°C (tL): 60 a 150 segundos
• Temperatura de pico (TP): 260°C (máximo)
• Tempo dentro de 5°C da temperatura de pico (tp): máximo 30 segundos
• Tempo na temperatura de pico (>255°C): máximo 10 segundos
• Taxa média de resfriamento: máximo 6°C/s
• Tempo de 25°C à temperatura de pico: máximo 8 minutos

A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes. Se decorrerem mais de 24 horas entre dois ciclos de soldagem, os LEDs podem absorver umidade e devem ser secos antes do segundo refluxo.

6.2 Soldagem Manual

Se for necessária soldagem manual, a temperatura da ponta do ferro deve estar abaixo de 300°C e o tempo de soldagem não deve exceder 3 segundos. Apenas uma operação de soldagem manual é permitida por LED.

6.3 Retrabalho e Reparo

Não é recomendado retrabalho após refluxo. Se inevitável, deve-se usar um ferro de solda de ponta dupla para minimizar o estresse térmico. Testes de pré-qualificação são necessários para garantir que não haja danos ao LED.

7. Precauções de Manuseio

7.1 Armazenamento

Os LEDs são enviados em bolsas barreira contra umidade (MBB) com dessecante e cartão indicador de umidade. Antes de abrir a bolsa, armazene a ≤30°C e ≤75% de UR. Após abertura, os LEDs devem ser usados dentro de 168 horas (7 dias) se armazenados a ≤30°C e ≤60% de UR. Se o tempo de armazenamento for excedido ou o cartão indicador de umidade mostrar rosa (indicando absorção de umidade), é necessária secagem: 60±5°C por >24 horas.

7.2 Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

Os LEDs são sensíveis a ESD. Devem ser tomadas precauções adequadas de ESD, incluindo estações de trabalho aterradas, embalagens condutivas e pulseiras antiestáticas. O dispositivo é classificado para 2000V HBM.

7.3 Considerações Químicas e Ambientais

O encapsulante do LED é silicone, que é permeável a certos gases e produtos químicos. Compostos de enxofre no ambiente ou em materiais de contato devem ser mantidos abaixo de 100 ppm. Os teores de bromo e cloro em materiais externos devem ser cada um inferior a 900 ppm, e seu total inferior a 1500 ppm. Compostos orgânicos voláteis (VOCs) podem liberar gases e depositar-se no LED, causando descoloração e perda de luz. Os adesivos usados perto do LED não devem emitir vapores orgânicos.

7.4 Manuseio Mecânico

Não aplique pressão diretamente na lente de silicone. Use pinças para manusear o componente pelas superfícies laterais. Evite dobrar a PCB após a soldagem, pois isso pode rachar o encapsulamento do LED.

7.5 Limpeza

O álcool isopropílico é recomendado para limpeza. Outros solventes devem ser testados quanto à compatibilidade com o encapsulante de silicone. A limpeza ultrassônica não é recomendada, pois pode danificar o LED.

8. Informações de Embalagem e Pedido

8.1 Especificação da Embalagem

Os LEDs são embalados em formato de fita e bobina: 3000 peças por bobina. A fita transportadora é feita de plástico condutivo e possui largura de 8 mm com passo de bolso de 4 mm. O diâmetro da bobina é de 178 mm, com diâmetro do cubo de 60 mm e largura da fita de 8 mm.

8.2 Informações do Rótulo

Cada bobina possui um rótulo contendo as seguintes informações: Número da Peça, Número da Especificação, Número do Lote, Código do Bin (incluindo bins de VF, comprimento de onda e intensidade), quantidade e código de data. O código do bin é essencial para garantir desempenho consistente na produção.

8.3 Embalagem Resistente à Umidade

As bobinas são seladas em uma bolsa barreira contra umidade com dessecante e um cartão indicador de umidade. A bolsa é então embalada em uma caixa de papelão para transporte.

9. Confiabilidade e Testes

9.1 Condições de Teste de Confiabilidade

O produto foi qualificado de acordo com os padrões JEDEC. Os seguintes testes foram realizados com 22 amostras cada, critérios de aceitação: 0 falhas permitidas (Ac=0, Re=1).

9.2 Critérios de Falha

Os seguintes critérios definem uma falha após teste de confiabilidade:

• Tensão direta (VF) excede 1,1 vezes o limite superior de especificação (L.S.E.)
• Corrente reversa (IR) excede 2,0 vezes o limite superior de especificação (L.S.E.)
• Fluxo luminoso (Φ) cai abaixo de 0,7 vezes o limite inferior de especificação (L.I.E.)

10. Notas de Aplicação

Ao projetar circuitos com LED, inclua sempre um resistor limitador de corrente para evitar sobrecorrente. O valor do resistor pode ser calculado como R = (V_fonte - VF_típ) / IF_desejada. Por exemplo, com uma fonte de 5V e corrente alvo de 20 mA, R = (5 - 2,0) / 0,02 = 150 Ω. Use os valores VF mín/máx do pior caso para garantir operação segura em todas as condições.

Para conexões em série ou paralelo, considere a divisão de corrente e os efeitos térmicos. LEDs do mesmo bin devem ser usados em paralelo para minimizar a variação de brilho. Deve ser fornecida área de cobre adequada na PCB para dissipação de calor, especialmente quando operando em correntes ou temperaturas ambientes mais altas.

O amplo ângulo de visão torna este LED adequado para aplicações de iluminação de borda e retroiluminação onde se deseja iluminação uniforme.

11. Perguntas Frequentes

P: Por que o brilho do LED diminui à medida que a temperatura aumenta?

R: A eficiência quântica interna do semicondutor diminui com a temperatura, levando a uma menor produção de luz com a mesma corrente de acionamento. O gerenciamento térmico é fundamental.

P: Posso acionar o LED diretamente de uma fonte de tensão?

R: Não, um resistor limitador de corrente ou driver de corrente constante é obrigatório para evitar danos ao LED.

P: O que acontece se uma tensão reversa for aplicada?

R: Tensões reversas acima da ruptura podem causar corrente de fuga e eventualmente destruir o LED. A tensão reversa máxima é condição de teste de 5V; polarização reversa prolongada deve ser evitada.

P: Como devo armazenar LEDs não utilizados?

R: Armazene na bolsa barreira contra umidade original a ≤30°C e ≤75% de UR. Se aberto, use dentro de 168 horas ou seque antes do uso.

P: O LED é compatível com soldagem sem chumbo?

R: Sim, a temperatura de pico de 260°C é compatível com processos de soldagem sem chumbo em conformidade com RoHS.

12. Princípio de Funcionamento

Um LED é um diodo semicondutor que emite luz quando elétrons se recombinam com lacunas na junção PN. Neste LED vermelho, a região ativa é geralmente feita de materiais de fosforeto de alumínio-gálio-índio (AlGaInP) ou fosforeto de arsenieto de gálio (GaAsP). Quando polarizado diretamente, os elétrons do lado N e as lacunas do lado P se recombinam na região ativa, liberando energia na forma de fótons. O comprimento de onda da luz emitida corresponde à energia da banda proibida do material semicondutor—neste caso, cerca de 1,96 eV para luz vermelha (630 nm). O LED é encapsulado em uma lente de silicone transparente ou colorida que também fornece proteção e molda o padrão de radiação.

13. Tendências de Desenvolvimento

Os LEDs vermelhos continuam a evoluir com maior eficiência (maior lm/W) e melhor estabilidade térmica. A tendência é para encapsulamentos menores (por exemplo, 3,2×1,25 mm já é compacto) e bins de maior brilho. Avanços na tecnologia de chip, como extração de luz aprimorada e designs flip-chip, prometem melhorias adicionais de desempenho. Além disso, espera-se que a integração com circuitos de acionamento inteligentes e conectividade IoT expanda as aplicações em iluminação inteligente e displays.