0402 LED Vermelho RF-RU0402TS-BC-B1 - 1,0x0,5x0,4mm - Tensão Direta 1,7-2,4V - Potência 48mW - Ficha Técnica

1. Visão Geral do Produto

O RF-RU0402TS-BC-B1 é um LED SMD vermelho miniaturizado em um encapsulamento de 1,0mm x 0,5mm x 0,4mm, fabricado com um chip vermelho de alta eficiência. Projetado para indicação visual de uso geral, oferece um ângulo de visão extremamente amplo de 140°, tornando-o adequado para aplicações onde a visibilidade de vários ângulos é crítica. O dispositivo suporta montagem SMT padrão e processos de soldagem por refluxo, e está em conformidade com RoHS, com nível de sensibilidade à umidade 3.

Os principais destaques incluem uma baixa faixa de tensão direta (1,7V a 2,4V a 5mA), uma corrente direta máxima de 20mA e uma dissipação de potência de 48mW. O LED emite luz vermelha com comprimentos de onda dominantes entre 625nm e 640nm, e bins de intensidade luminosa variando de 8 mcd a 65 mcd. O produto está disponível em múltiplos bins de intensidade e comprimento de onda, permitindo ajuste fino para uniformidade em aplicações de grande escala.

2. Análise de Parâmetros Técnicos

2.1 Características Elétricas e Ópticas

A uma temperatura ambiente de 25°C e corrente de teste de 5mA, o LED apresenta as seguintes características típicas:

• Tensão Direta (VF):A tensão direta é agrupada em vários grupos (A2 a D2), cobrindo de 1,7V a 2,4V em etapas de 0,1V. A tolerância de medição é de ±0,1V.
• Comprimento de Onda Dominante (λD):Três bins de comprimento de onda (F00: 625-630nm, G00: 630-635nm, H00: 635-640nm) permitem a seleção de matiz vermelho preciso. Tolerância ±2nm.
• Intensidade Luminosa (IV):Seis bins (A00: 8-12 mcd, B00: 12-18 mcd, C00: 18-28 mcd, D00: 28-43 mcd, E00: 43-65 mcd) cobrem uma ampla gama de opções de brilho. Tolerância ±10%.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):140° típico, garantindo ampla dispersão.
• Corrente Reversa (IR):Menos de 10 µA a VR=5V.
• Resistência Térmica (RTHJ-S):450°C/W (junção ao ponto de solda).

2.2 Valores Máximos Absolutos

O dispositivo não deve exceder os seguintes limites para evitar danos permanentes:

• Dissipação de Potência (Pd): 48 mW
• Corrente Direta (IF): 20 mA (CC); 60 mA de pico para pulso (ciclo 1/10, largura 0,1ms)
• ESD (HBM): 2000 V
• Temperatura de Operação (Topr): -40°C a +85°C
• Temperatura de Armazenamento (Tstg): -40°C a +85°C
• Temperatura de Junção (Tj): 95°C

2.3 Características Térmicas

A resistência térmica de 450°C/W indica capacidade moderada de dissipação de calor. Em operação contínua a 20mA, a elevação da temperatura da junção acima da ambiente é de aproximadamente 9°C (assumindo boa gestão térmica). Deve-se tomar cuidado para manter a junção abaixo do limite de 95°C, especialmente em aplicações de alta densidade. As curvas típicas de redução de desempenho óptico mostram que a intensidade relativa diminui linearmente com o aumento da temperatura ambiente (ver Seção 3).

3. Análise de Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias relações gráficas que auxiliam no projeto de circuitos:

3.1 Tensão Direta vs. Corrente Direta

A Fig 1-6 mostra uma curva exponencial típica de diodo. A 2V de tensão direta, a corrente é de aproximadamente 5mA. A curva torna-se mais íngreme acima de 2V, atingindo 20mA próximo a 2,5V. Esta não linearidade enfatiza a necessidade de resistores limitadores de corrente.

3.2 Intensidade Relativa vs. Corrente Direta

A intensidade relativa aumenta linearmente com a corrente direta até 20mA, e então satura ligeiramente. A 5mA, a intensidade relativa é de cerca de 0,4 (normalizado para 20mA). Esta região linear permite ajuste fácil do brilho via PWM ou controle analógico de corrente.

3.3 Efeitos de Temperatura

A Fig 1-8 demonstra que a intensidade relativa cai aproximadamente 15% quando a temperatura ambiente sobe de 25°C para 85°C. A Fig 1-9 mostra que a corrente direta máxima permitida diminui de 20mA a 25°C para cerca de 8mA a 100°C de temperatura do pino. Estas curvas de redução são cruciais para o projeto térmico.

3.4 Estabilidade do Comprimento de Onda

A Fig 1-10 indica que o comprimento de onda dominante muda ligeiramente (cerca de 2nm) de 5mA para 15mA, permanecendo dentro do bin. Esta estabilidade é aceitável para a maioria das aplicações indicadoras.

3.5 Distribuição Espectral

O espectro (Fig 1-11) mostra um pico estreito centrado em torno de 630nm com largura total à meia altura (FWHM) de aproximadamente 20nm, típico para LEDs vermelhos AllnGaP.

3.6 Padrão de Radiação

A Fig 1-12 apresenta um diagrama polar que ilustra um padrão de emissão quase Lambertiano. A intensidade relativa cai para 50% a aproximadamente 70° fora do eixo, confirmando o ângulo de visão de 140°.

4. Sistema de Agrupamento (Binning)

O RF-RU0402TS-BC-B1 emprega um sistema de agrupamento multidimensional para cor, brilho e tensão direta:

• Bins de Comprimento de Onda:F00 (625-630nm), G00 (630-635nm), H00 (635-640nm). Cada bin garante aparência de cor consistente.
• Bins de Intensidade Luminosa:A00 a E00 (faixa de 8-65 mcd). Os bins não se sobrepõem, permitindo correspondência precisa para retroiluminação uniforme ou displays matriciais.
• Bins de Tensão Direta:A2 a D2 (1,7-2,4V, passos de 0,1V). O agrupamento de tensão ajuda no projeto de circuitos série/paralelo, minimizando a variação de corrente.

A combinação destes bins é codificada no rótulo do número de peça (por exemplo, campo BIN CODE). Clientes podem solicitar combinações específicas de bins para produção em grande volume, a fim de obter uniformidade rigorosa.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED utiliza um footprint ultra pequeno 0402 (1,0mm × 0,5mm × 0,4mm). O encapsulamento possui dois terminais com uma marcação de cátodo (ver Fig 1-4). A vista inferior indica as dimensões das almofadas: almofada 1 é o ânodo, almofada 2 é o cátodo. O padrão de solda recomendado (Fig 1-5) apresenta almofadas de 0,6mm × 0,6mm com espaçamento de 0,5mm, permitindo a formação confiável de juntas de solda.

5.2 Polaridade e Manuseio

A polaridade é claramente indicada por uma marcação na superfície superior (lado do cátodo). Polaridade incorreta pode causar ruptura reversa (máx. 5V) e danificar o LED. O encapsulamento é extremamente pequeno, portanto é recomendado manuseio cuidadoso com pinças a vácuo ou ferramentas pick-and-place.

6. Guia de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O perfil de refluxo recomendado (Fig 3-1) segue os padrões IPC/JEDEC com temperatura de pico de 260°C (máx. 10 segundos). Parâmetros principais:

• Pré-aquecimento: 150°C a 200°C por 60-120 segundos
• Tempo acima de 217°C (TL): 60-150 segundos
• Temperatura de pico (TP): 260°C (máx. 10 segundos)
• Taxa de resfriamento: ≤6°C/s

Não exceder dois ciclos de refluxo. Se mais de 24 horas se passarem entre as operações de soldagem, é necessária secagem em estufa. A soldagem manual com ferro deve ser limitada a um lado a ≤300°C por ≤3 segundos.

6.2 Precauções de Manuseio

O LED é sensível à umidade (Nível MSL 3). Dispositivos não utilizados devem ser armazenados em saco selado de barreira contra umidade com dessecante. Após a abertura, o tempo de armazenamento é limitado a 168 horas a 30°C/60% UR. Se o cartão indicador de umidade mostrar umidade excessiva, secar em estufa a 60±5°C por ≥24 horas.

Além disso, o encapsulante de silicone é suscetível a ataque químico por enxofre, bromo, cloro e COVs. Os materiais de contato devem conter menos de 100PPM de enxofre,<900PPM cada de bromo e cloro (total<1500PPM). Evite adesivos que liberem vapores orgânicos.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Formato de Embalagem

Os LEDs são fornecidos em fita porta-carregador de 8mm de largura (4000 peças por carretel) com um carretel de 178mm de diâmetro. A fita possui orientação de polaridade e uma fita de cobertura para proteção. Cada carretel é rotulado com número de peça, número de especificação, número de lote, código de bin, quantidade e código de data.

7.2 Armazenamento e Vida Útil

Sacos selados podem ser armazenados a ≤30°C/≤75% UR por até um ano a partir da data de fabricação. Uma vez abertos, siga a vida útil no chão de fábrica do Nível MSL 3 de 168 horas. Se o dessecante mudou de cor ou o tempo expirou, a secagem em estufa é obrigatória.

8. Diretrizes de Aplicação

8.1 Aplicações Típicas

O RF-RU0402TS-BC-B1 é ideal para indicadores de status, retroiluminação de botões, iluminação de símbolos e feedback visual de uso geral em eletrônicos de consumo, wearables, dispositivos IoT e iluminação interna automotiva. Seu footprint minúsculo é adequado para PCBs com espaço restrito.

8.2 Considerações de Projeto de Circuito

Sempre use um resistor em série para limitar a corrente. Para uma fonte de 3,3V, um resistor de 150Ω produz aproximadamente 10mA (assumindo queda direta de 1,8V). Em operação pulsada (por exemplo, ciclo 1/10), corrente de pico de até 60mA é permitida. Para arranjos paralelos, considere usar resistores individuais por LED para evitar desvio de corrente devido à variação do bin de tensão.

8.3 Gerenciamento Térmico

Apesar da baixa potência, um projeto térmico adequado é recomendado quando muitos LEDs estão agrupados. Mantenha a temperatura da almofada de solda abaixo de 85°C; use vias térmicas e planos de cobre para dissipar o calor. Em ambientes de alta temperatura ambiente, reduza a corrente direta (veja a curva de redução na Fig 1-9).

9. Comparação Competitiva

Comparado a LEDs 0402 padrão de outros fornecedores, o RF-RU0402TS-BC-B1 oferece um ângulo de visão mais amplo (140° vs típico 120°) e opções de agrupamento mais rigorosas (bins de tensão em 0,1V, bins de comprimento de onda em 2nm). A corrente direta máxima nominal de 20mA é ligeiramente maior que alguns concorrentes (frequentemente 18mA), permitindo saída mais brilhante se necessário. A classificação ESD de 2kV (HBM) é comparável às normas do setor. Uma vantagem única é a orientação explícita sobre compatibilidade de materiais (limites de enxofre, halogênios) para evitar degradação do LED, raramente fornecida em fichas técnicas concorrentes.

10. Perguntas Técnicas Comuns

P: Qual é a corrente de operação recomendada para máxima vida útil?R: Para aplicações gerais, operar a 10mA proporciona um bom equilíbrio entre brilho e longevidade. A elevação da temperatura da junção é mínima, e o LED pode durar mais de 50.000 horas.

P: Posso acionar este LED diretamente de um pino lógico de 3,3V?R: Sim, mas apenas com um resistor série adequado. Um resistor de 150Ω limitará a corrente a aproximadamente 10mA (assumindo VF de 1,8V). Muitos pinos lógicos podem fornecer 20mA, mas verifique a ficha técnica do microcontrolador.

P: Como devo limpar a PCB após a soldagem?R: Use álcool isopropílico (IPA) e evite solventes agressivos que possam atacar o silicone. A limpeza ultrassônica não é recomendada a menos que testada quanto à compatibilidade.

P: Qual é o nível de sensibilidade ESD?R: Classe 1C (2000V HBM). Precauções padrão de ESD (estações de trabalho aterradas, sacos antiestáticos, pulseiras) devem ser usadas durante o manuseio e montagem.

11. Estudo de Caso de Projeto

Caso: Rastreador de fitness vestível com 4 LEDs de status

Requisito de projeto: Quatro LEDs vermelhos (frequência cardíaca, Bluetooth, atividade, alerta) devem ser visíveis sob luz solar direta, mas não exceder um orçamento total de potência de 200mW. Usando o RF-RU0402TS-BC-B1 no bin de brilho C00 (18-28 mcd), cada LED é operado a 8mA via uma fonte de 2,0V (conversor boost). A tensão direta é de cerca de 1,8V, portanto um resistor de 25Ω é usado. Potência total: 4 × 1,8V × 8mA = 57,6mW, bem dentro do orçamento. O amplo ângulo de visão de 140° garante visibilidade em ângulos de inclinação do relógio. A proteção ESD está integrada na PCB flexível. Os dados de teste de confiabilidade do dispositivo (teste de vida de 1000h a 5mA) deram confiança para uma garantia de produto de 2 anos.

12. Princípio de Funcionamento

Este LED usa um chip semicondutor AllnGaP (Alumínio Índio Gálio Fósforo) emissor de vermelho. Quando uma polarização direta é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam na região ativa, liberando fótons com energia correspondente ao bandgap (≈1,95 eV, 635nm). O chip é montado em um leadframe e encapsulado com epóxi ou silicone para formar um encapsulamento de montagem em superfície. A forma de lente minúscula (topo plano) contribui para o amplo ângulo de emissão. O calor é conduzido através do terminal traseiro para a PCB.

13. Tendências Tecnológicas

À medida que dispositivos IoT e wearables continuam a diminuir, a demanda por LEDs ultra miniatura como 0402 crescerá. As tendências incluem:

• Maior eficácia:Melhorias no design do chip aumentarão mcd/mA, permitindo o mesmo brilho com correntes mais baixas para economia de bateria.
• Agrupamento mais estreito:Clientes cada vez mais exigem agrupamentos rigorosos de cor e tensão para arranjos uniformes. Os bins de 0,1V e 2nm oferecidos aqui já são competitivos.
• Confiabilidade aprimorada:Foco contínuo na resistência a enxofre/halogênio e testes de vida prolongados (10.000h+).
• Integrações:Encapsulamentos 0402 multicoloridos (RGB) estão surgindo, mas o vermelho sozinho continua sendo um cavalo de batalha para indicadores de status e segurança.

O RF-RU0402TS-BC-B1 está bem posicionado para atender a estas tendências com seu agrupamento abrangente, design robusto e orientação clara de aplicação.