Ficha Técnica LED SMD 17-21/BHC-AP1Q2/3T - Azul - 2.0x1.25x0.8mm - 3.3V - 75mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um LED azul compacto de montagem em superfície, projetado para aplicações eletrónicas modernas. O dispositivo utiliza um chip semicondutor de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) para produzir luz azul com um comprimento de onda dominante típico de 468 nm. As suas principais vantagens derivam do seu encapsulamento SMD (Dispositivo de Montagem em Superfície) miniatura, que permite reduções significativas na área ocupada na PCB (Placa de Circuito Impresso), possibilita uma maior densidade de componentes e contribui para a miniaturização geral do equipamento. A natureza leve do encapsulamento torna-o ainda mais adequado para aplicações portáteis e com restrições de espaço.

1.1 Características Principais e Conformidade

O LED é fornecido em fita de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, sendo totalmente compatível com equipamentos automáticos de montagem pick-and-place. Foi concebido para ser utilizado com processos padrão de soldadura por refluxo por infravermelhos e fase de vapor. O dispositivo é do tipo monocromático (azul). Do ponto de vista dos materiais e da conformidade ambiental, é isento de chumbo (Pb-free), está em conformidade com a diretiva RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), é compatível com os regulamentos REACH da UE e cumpre as normas sem halogéneos, com limites de Bromo (Br) < 900 ppm, Cloro (Cl) < 900 ppm e a sua soma (Br+Cl) < 1500 ppm.

1.2 Aplicações Alvo

As aplicações típicas para este LED incluem retroiluminação de painéis de instrumentos, interruptores e símbolos. Nas telecomunicações, serve como indicador ou retroiluminação em dispositivos como telefones e máquinas de fax. Também é adequado como fonte de retroiluminação plana para LCDs e para uso geral como indicador onde é necessária uma fonte de luz azul compacta e fiável.

2. Análise Profunda das Especificações Técnicas

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não se destinam a operação contínua. As especificações máximas absolutas são definidas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Tensão Inversa (VR):5 V. Exceder esta tensão em polarização inversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta Contínua (IF):20 mA.
• Corrente Direta de Pico (IFP):40 mA, permitida apenas em condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 a 1 kHz.
• Dissipação de Potência (Pd):75 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o dispositivo pode dissipar sob a forma de calor.
• Descarga Eletrostática (ESD) Modelo Corpo Humano (HBM):150 V. Devem ser seguidas as devidas precauções de manuseamento ESD.
• Gama de Temperatura de Operação (Topr):-40°C a +85°C.
• Gama de Temperatura de Armazenamento (Tstg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura (Tsol):Para soldadura por refluxo, é especificada uma temperatura de pico de 260°C durante um máximo de 10 segundos. Para soldadura manual, a temperatura da ponta do ferro não deve exceder 350°C durante um máximo de 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros definem o desempenho do dispositivo em condições normais de operação, tipicamente medidos a Ta=25°C e a uma corrente direta (IF) de 20 mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 45,0 mcd a um máximo de 112,0 mcd. O valor típico não é especificado na tabela, situando-se dentro desta gama dependente do bin.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):O ângulo de meia intensidade é tipicamente de 140 graus, indicando um cone de visão amplo.
• Comprimento de Onda de Pico (λp):Tipicamente 468 nm. Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Varia de 464,5 nm a 476,5 nm. Este é o comprimento de onda da cor percebida.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):Tipicamente 25 nm, medida à meia intensidade máxima (FWHM).
• Tensão Direta (VF):Varia de 2,7 V (mín.) a 3,7 V (máx.), com um valor típico de 3,3 V a IF=20mA.
• Corrente Inversa (IR):Máximo de 50 µA quando é aplicada uma tensão inversa (VR) de 5V. O dispositivo não foi projetado para operar em polarização inversa.

Notas Importantes:As tolerâncias são especificadas como ±11% para a intensidade luminosa, ±1 nm para o comprimento de onda dominante e ±0,1V para a tensão direta. A especificação de tensão inversa aplica-se apenas à condição de teste IR.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir a consistência na produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave de desempenho. Isto permite aos projetistas selecionar componentes que atendam a requisitos específicos de brilho e cor.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os bins são definidos pelos códigos P1, P2, Q1 e Q2, cada um abrangendo uma gama específica de intensidade luminosa medida em milicandelas (mcd) a IF=20mA.

• P1:45,0 – 57,0 mcd
• P2:57,0 – 72,0 mcd
• Q1:72,0 – 90,0 mcd
• Q2:90,0 – 112,0 mcd

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

Os bins de comprimento de onda são definidos pelos códigos A9 a A12, cada um abrangendo uma gama de 3 nm, garantindo um controlo apertado da cor.

• A9:464,5 – 467,5 nm
• A10:467,5 – 470,5 nm
• A11:470,5 – 473,5 nm
• A12:473,5 – 476,5 nm

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características que são cruciais para o projeto do circuito e a gestão térmica.

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

Esta curva mostra a relação não linear entre a corrente que flui através do LED e a tensão nos seus terminais. A tensão direta (VF) aumenta com a corrente. Os projetistas utilizam esta curva para determinar o valor necessário da resistência limitadora de corrente para uma determinada tensão de alimentação, de modo a alcançar a corrente de operação desejada (por exemplo, 20 mA). O VF típico de 3,3V é um parâmetro de projeto chave.

4.2 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

Este gráfico ilustra como a saída de luz escala com a corrente de acionamento. Embora o aumento da corrente aumente o brilho, a relação não é linear e é limitada pela especificação máxima de corrente e pelos efeitos térmicos. Operar além das especificações máximas absolutas reduzirá a vida útil e pode causar falha.

4.3 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

A saída de luz do LED é dependente da temperatura. Esta curva mostra tipicamente que a intensidade luminosa diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Compreender esta derating é essencial para aplicações que operam a altas temperaturas ambientes, de modo a garantir que o brilho suficiente é mantido.

4.4 Curva de Derating da Corrente Direta

Este é um gráfico crítico para a fiabilidade. Mostra a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente. À medida que a temperatura aumenta, a corrente segura máxima diminui para evitar sobreaquecimento e garantir o desempenho a longo prazo. Os projetistas devem garantir que o seu ponto de operação se situe dentro desta região de derating.

4.5 Distribuição Espectral

O gráfico espectral representa a potência radiante relativa em função do comprimento de onda. Confirma a emissão de cor azul com um pico por volta de 468 nm e uma largura de banda espectral típica (Δλ) de 25 nm, indicando a pureza da cor.

4.6 Diagrama de Radiação

Este gráfico polar visualiza a distribuição espacial da intensidade luminosa, confirmando o amplo ângulo de visão de 140 graus. A intensidade é normalizada ao seu valor máximo (tipicamente a 0 graus, perpendicular à superfície emissora).

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED está alojado num encapsulamento compacto de montagem em superfície. As dimensões principais (em mm, com uma tolerância típica de ±0,1mm salvo indicação) incluem um comprimento do corpo de 2,0 mm, uma largura de 1,25 mm e uma altura de 0,8 mm. A ficha técnica fornece um desenho detalhado mostrando o layout dos terminais, o espaçamento entre eles e a localização da marca de identificação do cátodo, que é essencial para a orientação correta na PCB durante a montagem.

5.2 Identificação da Polaridade

A polaridade correta é obrigatória. O encapsulamento apresenta uma marca distinta do cátodo. Ligar o dispositivo em polarização inversa pode danificá-lo, uma vez que a tensão inversa máxima é de apenas 5V.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura por Refluxo

É especificado um perfil de temperatura de soldadura por refluxo sem chumbo. Os parâmetros-chave incluem: uma fase de pré-aquecimento entre 150°C e 200°C durante 60-120 segundos; um tempo acima do líquido (217°C) de 60-150 segundos; uma temperatura de pico não superior a 260°C, mantida por um máximo de 10 segundos; e taxas controladas de aquecimento e arrefecimento (por exemplo, aquecimento máximo de 3°C/seg, arrefecimento máximo de 6°C/seg). O refluxo não deve ser realizado mais de duas vezes.

6.2 Precauções para Soldadura Manual

Se for necessária soldadura manual, é preciso extremo cuidado. A temperatura da ponta do ferro de soldar deve estar abaixo de 350°C, e o tempo de contacto por terminal não deve exceder 3 segundos. Recomenda-se um ferro de baixa potência (<25W). Deve ser permitido um intervalo de arrefecimento de pelo menos 2 segundos entre a soldadura de cada terminal para evitar choque térmico.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

Os LEDs são embalados em sacos resistentes à humidade com dessecante. O saco não deve ser aberto até que os componentes estejam prontos para uso. Após a abertura, os LEDs não utilizados devem ser armazenados a ≤ 30°C e ≤ 60% de Humidade Relativa. A "vida útil após abertura" é de 168 horas (7 dias). Se este tempo for excedido ou se o indicador de dessecante mudar de cor, é necessário um tratamento de secagem a 60 ± 5°C durante 24 horas antes da utilização, para remover a humidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" durante o refluxo.

7. Informações de Embalagem e Encomenda

7.1 Especificações da Bobina e da Fita

Os componentes são fornecidos em fita transportadora relevada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro. A largura da fita é de 8 mm. Cada bobina contém 3000 peças. São fornecidas dimensões detalhadas para a bobina, os compartimentos da fita transportadora e a fita de cobertura, para garantir a compatibilidade com alimentadores automáticos.

7.2 Explicação do Rótulo

Os rótulos da embalagem incluem vários códigos: CPN (Número do Produto do Cliente), P/N (Número do Produto), QTY (Quantidade de Embalagem), CAT (Código do Bin de Intensidade Luminosa), HUE (Código do Bin de Cromaticidade/Comprimento de Onda Dominante), REF (Classificação da Tensão Direta) e LOT No (Número do Lote para rastreabilidade).

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Limitação de Corrente é Obrigatória

Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Uma resistência limitadora de corrente em série é absolutamente essencial no projeto do circuito. Sem ela, mesmo um pequeno aumento na tensão de alimentação pode causar um grande aumento, potencialmente destrutivo, na corrente direta, devido à característica exponencial I-V do díodo.

8.2 Gestão Térmica

Embora o encapsulamento seja pequeno, a dissipação de potência (até 75 mW) e o coeficiente de temperatura negativo da saída de luz devem ser considerados. Para um desempenho e longevidade ideais, garanta que é utilizada uma área de cobre adequada na PCB ou vias térmicas para dissipar o calor, especialmente quando operar a altas temperaturas ambientes ou próximo da corrente máxima.

8.3 Projeto Óptico

O amplo ângulo de visão de 140 graus torna este LED adequado para aplicações que requerem iluminação ampla ou visibilidade a partir de múltiplos ângulos. Para luz focada, seriam necessárias óticas secundárias (lentes). A resina transparente permite uma boa extração de luz.

9. Comparação e Posicionamento Técnico

Comparado com LEDs tradicionais de orifício passante, este tipo SMD oferece vantagens significativas na velocidade de montagem (compatível com pick-and-place), poupança de espaço na placa e flexibilidade de projeto. Dentro da categoria de LEDs SMD azuis, os seus principais diferenciadores são o seu tamanho de encapsulamento específico (2.0x1.25mm), a tensão direta típica de 3.3V, o amplo ângulo de visão e a estrutura de binning definida para consistência de brilho e cor. A tecnologia de chip InGaN proporciona uma emissão azul eficiente.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Que valor de resistência devo usar com uma alimentação de 5V?

R: Usando a Lei de Ohm (R = (Valimentação - Vf) / If) e valores típicos: R = (5V - 3,3V) / 0,020A = 85 Ohms. Use o valor padrão mais próximo (por exemplo, 82 ou 91 Ohms) e considere o Vf mín./máx. para garantir que a corrente permanece dentro dos limites.

P: Posso acionar este LED a 30 mA para obter mais brilho?

R: Não. A corrente direta contínua máxima absoluta é de 20 mA. Exceder esta especificação compromete a fiabilidade e pode causar falha imediata ou prematura. Utilize a curva de derating se operar a alta temperatura.

P: O LED está muito fraco. O que pode estar errado?

R: Primeiro, verifique a polaridade. Segundo, confirme a corrente direta usando a queda de tensão na resistência limitadora de corrente. Terceiro, garanta que a temperatura ambiente não está excessivamente alta, pois a saída de luz diminui com a temperatura.

P: Preciso de secar os LEDs antes de soldar?

R: Apenas se o saco à prova de humidade tiver sido aberto por mais de 168 horas (7 dias) ou se o indicador de dessecante mostrar exposição à humidade. Siga o procedimento de secagem especificado (60°C durante 24 horas).

11. Estudo de Caso de Projeto e Utilização

Cenário: Projetar um painel de indicadores de estado com múltiplos LEDs azuis.

Um projetista precisa de 10 indicadores azuis uniformes num painel de controlo. Ele deveria:

1. Selecionar LEDs do mesmo bin de intensidade luminosa (por exemplo, Q1) e do mesmo bin de comprimento de onda dominante (por exemplo, A10) para garantir consistência visual.

2. Projetar a PCB com uma resistência limitadora de corrente para cada LED (calculada para um Vf típico de 3,3V) para evitar desequilíbrio de corrente.

3. Dispor a placa para fornecer alguma área de cobre em torno dos terminais do LED para uma pequena dissipação de calor.

4. Especificar à empresa de montagem que utilize o perfil de refluxo sem chumbo fornecido e que manuseie os dispositivos sensíveis à humidade de acordo com as diretrizes (armazenar em sacos selados, utilizar dentro da vida útil após abertura).

Esta abordagem garante operação fiável, aparência consistente e desempenho a longo prazo.

12. Princípio de Funcionamento

Este LED funciona com base no princípio da eletroluminescência numa junção p-n semicondutora. A região ativa é feita de InGaN. Quando é aplicada uma tensão direta que excede o potencial interno da junção, eletrões e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. Este processo de recombinação liberta energia sob a forma de fotões (luz). A energia específica da banda proibida do material InGaN determina o comprimento de onda dos fotões emitidos, que neste caso se situa na região azul do espetro visível (~468 nm). A resina epóxi transparente encapsula o chip e ajuda a moldar o feixe de luz emitido.

13. Tendências Tecnológicas

Os LEDs azuis baseados na tecnologia InGaN representam uma tecnologia madura e fundamental na iluminação de estado sólido. São componentes críticos não apenas para indicadores azuis, mas também como fonte de bombeamento para gerar luz branca em LEDs brancos convertidos por fósforo, que dominam o mercado de iluminação geral. O desenvolvimento contínuo neste campo foca-se no aumento da eficácia luminosa (mais saída de luz por watt elétrico), na melhoria da consistência e estabilidade da cor ao longo da vida útil, no aumento da fiabilidade sob operação de alta temperatura e alta corrente, e na possibilidade de tamanhos de encapsulamento ainda menores para aplicações ultra-miniatura. A busca por maior eficiência e menor custo por lúmen continua a ser uma tendência chave da indústria.