Ficha Técnica do LED SMD 23-21/R6C-AM1N2AY/2A - Dimensões 2.3x2.1mm - Tensão 1.55-2.15V - Cor Vermelha (632nm) - Potência 60mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LED SMD 23-21 é um diodo emissor de luz de montagem em superfície compacto, projetado para aplicações eletrónicas modernas que requerem iluminação indicadora ou de backlight confiável em espaços restritos. Este componente representa um avanço significativo em relação aos LEDs tradicionais com terminais, oferecendo benefícios substanciais em termos de espaço na placa, eficiência de montagem e tamanho final do produto.

1.1 Vantagens Principais e Posicionamento

A principal vantagem do LED SMD 23-21 reside na sua pegada minúscula. Com dimensões de aproximadamente 2.3mm x 2.1mm, permite reduções significativas no tamanho da placa de circuito impresso (PCB). Isto traduz-se diretamente numa maior densidade de componentes, permitindo funcionalidades mais complexas dentro de um perfil geral de dispositivo mais pequeno. Os requisitos reduzidos de espaço de armazenamento, tanto para os próprios componentes como para os conjuntos montados, oferecem benefícios logísticos e de custo. Além disso, a natureza leve do pacote SMD torna-o um candidato ideal para aplicações portáteis e miniaturizadas onde o peso é um fator crítico, como em tecnologia vestível, eletrónica de consumo compacta e painéis de controlo miniaturizados.

O produto está posicionado como uma solução geral para indicação e backlight. Não foi projetado para iluminação de alta potência, mas sim para indicação de estado, backlight simbólico e iluminação ambiente de baixo nível onde a cor consistente e o desempenho confiável são primordiais.

1.2 Resumo das Características Principais

• Embalagem:Fornecido em fita de 8mm em carretéis de 7 polegadas de diâmetro, compatível com equipamentos padrão de montagem automática pick-and-place.
• Compatibilidade de Processo:Totalmente compatível com os processos principais de soldagem por refluxo infravermelho (IR) e por fase de vapor.
• Tipo:Tipo monocromático, emite uma luz vermelha brilhante.
• Conformidade Ambiental:O produto é livre de chumbo (Pb-free), conforme com a diretiva RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), conforme com os regulamentos REACH da UE e cumpre os padrões livres de halogéneos (Bromo <900 ppm, Cloro <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos parâmetros elétricos, ópticos e térmicos especificados na ficha técnica. Compreender estes limites é crucial para um projeto de circuito confiável.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os Valores Máximos Absolutos definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Estas não são condições de operação.

• Tensão Reversa (V_R):5V. A aplicação de uma tensão de polarização reversa superior a este valor pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta Contínua (I_F):25mA. Esta é a corrente DC máxima que pode passar pelo LED continuamente a uma temperatura ambiente (T_a) de 25°C.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):60mA. Esta corrente mais elevada é permitida apenas em condições pulsadas, especificamente com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma frequência de 1kHz. É útil para flashes breves e de alta intensidade, mas não deve ser usada para operação DC.
• Dissipação de Potência (P_d):60mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o dispositivo pode dissipar como calor. Exceder este limite, tipicamente ao conduzir com corrente demasiado alta ou a uma temperatura ambiente demasiado elevada, aumentará a temperatura da junção e degradará o desempenho ou causará falha.
• Descarga Eletrostática (ESD):Modelo do Corpo Humano (HBM) 2000V. Esta classificação indica um nível moderado de robustez ESD. As precauções padrão de manuseamento ESD (uso de estações de trabalho aterradas, pulseiras) são ainda necessárias durante a montagem e manuseamento.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. O LED foi projetado para funcionar dentro desta gama de temperatura ambiente.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldagem:O dispositivo pode suportar soldagem por refluxo com uma temperatura de pico de 260°C por até 10 segundos, ou soldagem manual a 350°C por até 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos numa condição de teste padrão de T_a=25°C e uma corrente direta (I_F) de 5mA, salvo indicação em contrário. Eles definem o desempenho típico do dispositivo.

• Intensidade Luminosa (I_v):Varia de um mínimo de 18.0 mcd a um máximo de 45.0 mcd. O valor real para uma unidade específica depende do seu código de bin (ver Secção 3). Um valor típico não é declarado, implicando uma variação significativa ao longo da produção.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor de pico. Um ângulo de 130° indica um padrão de visão relativamente amplo, adequado para indicadores que precisam de ser vistos de vários ângulos.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):632 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Varia de 617.5 nm a 633.5 nm. Este comprimento de onda corresponde à cor percebida da luz e é mais relevante para aplicações colorimétricas do que o comprimento de onda de pico. O sistema de binning categoriza os dispositivos com base neste parâmetro.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):20 nm (típico). Esta é a largura do espectro emitido a metade da sua potência máxima. Um valor de 20nm é característico dos LEDs vermelhos baseados em AlGaInP, indicando uma cor vermelha relativamente pura e saturada.
• Tensão Direta (V_F):Varia de 1.55V a 2.15V a I_F=5mA. Este parâmetro também é sujeito a binning (ver Secção 3). A baixa tensão direta é uma vantagem chave para circuitos operados por bateria de baixa tensão.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 10 µA a V_R=5V. Isto especifica a corrente de fuga máxima quando o dispositivo está polarizado inversamente.

Nota sobre Tolerâncias:A ficha técnica especifica tolerâncias separadas para parâmetros chave: Intensidade Luminosa (±11%), Comprimento de Onda Dominante (±1nm) e Tensão Direta (±0.1V). Estas tolerâncias aplicam-se além das gamas de binning e devem ser consideradas na análise de tolerância mais apertada.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins de desempenho. Isto permite aos projetistas selecionar componentes que atendam a critérios mínimos específicos para a sua aplicação.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os dispositivos são categorizados em quatro bins (M1, M2, N1, N2) com base na sua intensidade luminosa medida a I_F=5mA.

• M1:18.0 – 22.5 mcd
• M2:22.5 – 28.5 mcd
• N1:28.5 – 36.0 mcd
• N2:36.0 – 45.0 mcd

A seleção de um bin superior (ex., N2) garante um LED mais brilhante, mas pode implicar um custo mais elevado. Para aplicações onde o brilho absoluto não é crítico, mas a consistência entre múltiplos indicadores é, especificar um único bin é essencial.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

A consistência de cor é gerida através de quatro bins de comprimento de onda (E4, E5, E6, E7). Isto é crucial para aplicações onde múltiplos LEDs são usados juntos e devem parecer idênticos em cor.

• E4:617.5 – 621.5 nm (mais vermelho-alaranjado)
• E5:621.5 – 625.5 nm
• E6:625.5 – 629.5 nm
• E7:629.5 – 633.5 nm (vermelho mais puro)

3.3 Binning de Tensão Direta

Três bins de tensão (00, 0, 1) ajudam a projetar circuitos de limitação de corrente eficientes, especialmente em matrizes de LEDs em paralelo onde o casamento de tensão pode melhorar a partilha de corrente.

• 00:1.55 – 1.75 V
• 0:1.75 – 1.95 V
• 1:1.95 – 2.15 V

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora a ficha técnica refira "Curvas Típicas de Características Eletro-Ópticas", os gráficos específicos não são fornecidos no texto. Com base no comportamento padrão do LED e nos parâmetros fornecidos, podemos inferir as relações prováveis.

4.1 Relação Corrente-Tensão (I-V) Inferida

A tensão direta (V_F) é especificada a 5mA. Para um LED vermelho AlGaInP típico, a curva I-V é exponencial. Operar o LED a uma corrente inferior a 5mA resultará num V_Fproporcionalmente mais baixo (ex., ~1.8-2.0V a 2mA). Conduzi-lo à corrente contínua máxima de 25mA fará com que V_Faumente, provavelmente para um valor próximo do limite superior da sua gama de bin ou ligeiramente acima devido ao aquecimento resistivo no semicondutor e nos contactos. Um resistor em série deve ser sempre usado para limitar a corrente, pois a resistência dinâmica do LED é muito baixa e um pequeno aumento na tensão causa um grande aumento na corrente, arriscando fuga térmica.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente (L-I)

A intensidade luminosa é aproximadamente proporcional à corrente direta na gama de corrente baixa a média (até ~20mA para tais dispositivos). A intensidade luminosa nominal é a 5mA. Operar a 20mA produziria tipicamente uma intensidade cerca de 3.5 a 4 vezes maior, mas isto deve ser verificado contra o limite máximo de dissipação de potência (60mW). A 20mA e um V_Fde 2.0V, a dissipação de potência é 40mW, o que está dentro do limite a 25°C. No entanto, a eficácia (saída de luz por watt elétrico) frequentemente diminui a correntes mais altas devido ao aumento do calor.

4.3 Dependência da Temperatura

Parâmetros chave são sensíveis à temperatura:

• Tensão Direta (V_F):Diminui com o aumento da temperatura (coeficiente de temperatura negativo, tipicamente -2mV/°C para LEDs vermelhos). Isto pode aumentar ligeiramente a corrente se conduzido por uma fonte de tensão constante com um resistor em série.
• Intensidade Luminosa (I_v):Diminui com o aumento da temperatura da junção. A derating pode ser significativa, frequentemente cerca de 0.5-1% por °C acima de 25°C. Uma gestão térmica adequada na PCB é necessária para manter o brilho consistente, especialmente em altas temperaturas ambientes ou quando conduzido a correntes mais altas.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Desloca-se ligeiramente com a temperatura, tipicamente a uma taxa de cerca de 0.1 nm/°C para LEDs AlGaInP.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

A ficha técnica inclui um desenho dimensionado detalhado do pacote SMD 23-21. Características principais incluem:

• O comprimento total é 2.3 mm e a largura é 2.1 mm (daí a designação 23-21).
• O pacote tem dois terminais ânodo/cátodo na parte inferior para montagem em superfície.
• Um indicador de polaridade (provavelmente um entalhe ou uma marca verde no topo ou na base) está presente para distinguir o cátodo. A orientação correta é crítica durante a montagem.
• O padrão de solda recomendado (footprint) para o projeto da PCB é derivado destas dimensões, tipicamente incluindo almofadas de solda ligeiramente maiores que os terminais do dispositivo para garantir um filete de solda confiável.
• Todas as tolerâncias não especificadas são ±0.1mm.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A adesão a estas diretrizes é crítica para o rendimento e a fiabilidade a longo prazo.

6.1 Limitação e Proteção de Corrente

Obrigatório:Um resistor limitador de corrente externo deve ser usado em série com o LED. O LED é um dispositivo conduzido por corrente. Sem um resistor, mesmo uma pequena variação na tensão de alimentação (ex., queda de tensão da bateria) pode causar um grande aumento, potencialmente destrutivo, na corrente direta.

6.2 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

Os LEDs são embalados num saco de barreira resistente à humidade com dessecante.

• Antes de Abrir:Armazenar a ≤30°C e ≤90% de Humidade Relativa (HR).
• Depois de Abrir:A "vida útil no chão" (tempo que os componentes podem ser expostos ao ar ambiente da fábrica) é de 1 ano a ≤30°C e ≤60% HR.
• Reaquecimento:Se o dessecante indicar saturação (mudança de cor) ou se a vida útil no chão for excedida, é necessário um reaquecimento: 60°C ±5°C durante 24 horas antes de usar num processo de refluxo.

6.3 Perfil de Soldagem por Refluxo

É especificado um perfil de refluxo sem chumbo (Pb-free):

• Pré-aquecimento:150-200°C durante 60-120 segundos.
• Tempo Acima do Líquidus (TAL):60-150 segundos acima de 217°C.
• Temperatura de Pico:260°C máximo, mantida por um máximo de 10 segundos.
• Taxa de Aquecimento:Máximo 6°C/segundo.
• Tempo Acima de 255°C:Máximo 30 segundos.
• Taxa de Arrefecimento:Máximo 3°C/segundo.

Restrições Importantes:A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes. Evitar stress mecânico no pacote durante o aquecimento e não deformar a PCB após a soldagem.

6.4 Soldagem Manual e Retrabalho

A soldagem manual é permitida, mas requer extremo cuidado para evitar danos térmicos.

• Usar um ferro de soldar com temperatura da ponta ≤350°C.
• Limitar o tempo de contacto a ≤3 segundos por terminal.
• Usar um ferro de baixa potência (capacidade ≤25W).
• Permitir um intervalo de arrefecimento de ≥2 segundos entre soldar cada terminal.
• Reparação/Retrabalho:Não recomendado após o LED ser soldado. Se inevitável, usar um ferro de soldar de duas pontas para aquecer simultaneamente ambos os terminais para remoção, minimizando o stress nas juntas de solda e nas ligações internas do LED. Verificar sempre a funcionalidade após o retrabalho.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificações da Fita e do Carretel

O produto é fornecido em embalagem padrão da indústria para montagem automática:

• Largura da Fita Portadora:8 mm.
• Diâmetro do Carretel:7 polegadas.
• Quantidade por Carretel:2000 peças.

7.2 Informações da Etiqueta

A etiqueta do carretel contém informações críticas para rastreabilidade e aplicação correta:

• CPN:Número de Peça do Cliente (atribuído pelo comprador).
• P/N:Número de Peça do Fabricante (23-21/R6C-AM1N2AY/2A).
• QTY:Quantidade de Embalagem (2000).
• CAT:Classificação de Intensidade Luminosa (ex., M1, N2).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidade & Classificação de Comprimento de Onda Dominante (ex., E5, E6).
• REF:Classificação de Tensão Direta (ex., 00, 1).
• LOT No:Número do Lote de Fabricação para rastreabilidade.

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Interior Automóvel:Backlight para instrumentos do painel, interruptores e painéis de controlo.
• Equipamento de Telecomunicações:Indicadores de estado e backlight de teclado em telefones, máquinas de fax e hardware de rede.
• Eletrónica de Consumo:Backlight plano para pequenos ecrãs LCD, backlight para interruptores de membrana e símbolos em comandos remotos, eletrodomésticos e equipamento de áudio.
• Indicação Geral:Estado de energia, indicação de modo e sinais de alerta numa grande variedade de dispositivos eletrónicos.

8.2 Considerações Críticas de Projeto

1. Circuito de Condução de Corrente:Usar sempre um resistor em série. Calcular o valor do resistor usando R = (V_{alimentação}- V_F) / I_F. Usar o V_Fmáximo do bin (ex., 2.15V) para garantir que a corrente não excede o nível desejado mesmo com o LED de tensão mais alta.
2. Gestão Térmica:Embora de baixa potência, considerar o efeito da temperatura ambiente e de componentes adjacentes geradores de calor. Para brilho consistente, evitar operar à corrente máxima absoluta (25mA) em ambientes de alta temperatura (>70°C).
3. Consistência Visual:Para aplicações com múltiplos LEDs vistos em conjunto, especificar bins apertados tanto para intensidade luminosa (CAT) como para comprimento de onda dominante (HUE) para garantir aparência uniforme.
4. Layout da PCB:Seguir o padrão de solda recomendado. Garantir que a marcação de polaridade na serigrafia da PCB corresponde ao indicador de polaridade do LED. Fornecer espaçamento adequado entre o LED e outros componentes.
5. Proteção ESD:Implementar proteção ESD básica nas linhas de entrada se o LED estiver diretamente exposto a interfaces do utilizador, ou garantir que a montagem é realizada num ambiente controlado ESD.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O LED SMD 23-21 diferencia-se principalmente através da combinação de um fator de forma muito pequeno e uma especificação de desempenho bem definida com um sistema de binning abrangente.

vs. LEDs SMD Maiores (ex., 3528, 5050):O 23-21 oferece uma pegada significativamente menor e um perfil mais baixo, permitindo layouts de PCB mais densos e produtos finais mais finos. Troca a saída de luz final (lúmens) pela miniaturização, tornando-o ideal para aplicações de nível indicador em vez de iluminação de área.

vs. LEDs Chip (Sem Pacote):O 23-21 fornece um pacote robusto e manuseável com lente integrada (para o ângulo de visão de 130°) e terminais soldáveis, simplificando a montagem em comparação com o die nu que requer montagem especializada e ligação por fio.

vs. LEDs de Orifício Passante:As vantagens principais são a compatibilidade com montagem automática, espaço reduzido na placa e a ausência de terminais que requerem dobragem e corte. Isto leva a um custo de montagem mais baixo e maior fiabilidade na produção em volume.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

Q1: Posso conduzir este LED diretamente a partir de uma alimentação lógica de 3.3V ou 5V?
R: Não. Deve sempre usar um resistor limitador de corrente em série. Para uma alimentação de 3.3V e uma corrente alvo de 5mA, com um V_Fmáximo de 2.15V, o valor mínimo do resistor é R = (3.3V - 2.15V) / 0.005A = 230Ω. Um resistor padrão de 240Ω ou 270Ω seria apropriado.

Q2: Porque existe uma gama tão ampla na intensidade luminosa (18 a 45 mcd)?
R: Isto reflete a variação natural na fabricação de semicondutores. O sistema de binning (M1, M2, N1, N2) permite-lhe selecionar um nível mínimo de brilho para o seu projeto. Se o seu circuito requer pelo menos 25 mcd, especificaria o bin N1 ou N2.

Q3: Este LED é adequado para uso exterior?
R: A gama de temperatura de operação (-40°C a +85°C) sugere que pode suportar uma ampla gama de condições ambientes. No entanto, a exposição a longo prazo à luz solar direta, humidade e radiação UV não é coberta pela ficha técnica. Para uso exterior, considere um revestimento conformal protetor adicional na PCB e verifique a estabilidade UV do material da resina se não especificado.

Q4: O que significa provavelmente o "R6C" no número de peça?
A: Embora não explicitamente definido aqui, na numeração comum de peças de LED, "R" frequentemente denota cor Vermelha, "6" pode estar relacionado com o bin de comprimento de onda dominante ou código de cor, e "C" poderia indicar uma resina transparente (como observado no Guia de Seleção de Dispositivos).

Terminologia de Especificação LED

Explicação completa dos termos técnicos LED