Ficha Técnica do LED SMD 27-21 Branco Puro - Pacote 2.7x2.1mm - Tensão 2.7-3.15V - Potência 40mW - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O LED SMD 27-21 é um diodo emissor de luz de montagem em superfície compacto, projetado para aplicações eletrónicas modernas que exigem miniaturização e alta fiabilidade. Este componente representa um avanço significativo em relação aos LEDs tradicionais com terminais, permitindo reduções substanciais no espaço na placa, aumento da densidade de empacotamento e, em última análise, contribuindo para o desenvolvimento de equipamentos finais mais pequenos e eficientes. A sua construção leve torna-o particularmente adequado para aplicações onde o espaço e o peso são restrições críticas.

O LED emite uma luz branca pura, conseguida através de um chip de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) encapsulado numa resina difusa amarela. Esta combinação proporciona uma saída de luz consistente e difusa, adequada para uma variedade de funções de sinalização e retroiluminação. O produto está totalmente em conformidade com as normas ambientais e de segurança contemporâneas, incluindo a RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), os regulamentos REACH da UE, e é fabricado como um componente sem halogéneos, com o teor de bromo e cloro mantido abaixo dos limites especificados.

2. Especificações Técnicas e Interpretação Objetiva

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. O funcionamento sob ou nestas condições não é garantido e deve ser evitado no projeto do circuito.

• Tensão Reversa (V_R):5V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta (I_F):10mA (contínua). Esta é a corrente DC máxima recomendada para operação fiável a longo prazo.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100mA. Isto é permitido apenas em condições de pulso (ciclo de trabalho 1/10 @ 1kHz) e não deve ser usado para acionamento contínuo.
• Dissipação de Potência (P_d):40mW. Esta é a potência máxima que o pacote pode dissipar sem exceder os seus limites térmicos, calculada como Tensão Direta (V_F) * Corrente Direta (I_F).
• Descarga Eletrostática (ESD) Modelo Corpo Humano (HBM):150V. Isto indica uma sensibilidade moderada à ESD; procedimentos de manuseamento adequados (ex.: estações de trabalho aterradas, embalagem segura para ESD) são essenciais.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. O dispositivo é classificado para faixas de temperatura industriais.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldagem (T_sol):Compatível com perfis de refluxo padrão (pico de 260°C por 10 seg) e soldagem manual (350°C por no máximo 3 seg por terminal).

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos numa condição de teste padrão de 25°C de temperatura ambiente e uma corrente direta de 5mA, que serve como ponto de referência comum para comparação e binning.

• Intensidade Luminosa (I_v):57,0 - 112 mcd (milicandela). A ampla gama reflete o processo de binning, onde os LEDs são classificados em grupos de saída específicos (P2, Q1, Q2). O valor típico não é declarado, estando dentro desta gama de binning.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):140 graus (típico). Este amplo ângulo de visão é característico da resina difusa amarela, que dispersa a luz, tornando o LED adequado para aplicações que requerem iluminação ampla em vez de um feixe focalizado.
• Tensão Direta (V_F):2,70V - 3,15V. Esta é a queda de tensão no LED quando acionado a 5mA. Os LEDs também são classificados em faixas de tensão específicas (códigos 15, 16, 17). É indicada uma tolerância de ±0,1V.
• Corrente Reversa (I_R):50 µA (máx.) a V_R=5V. Este parâmetro é apenas para fins de teste; o dispositivo não se destina a operar em polarização reversa.

Nota Importante:A ficha técnica alerta explicitamente que a condição de tensão reversa é apenas para teste e o LED não deve ser operado em reverso. Os projetistas devem garantir a polaridade correta no circuito.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são testados e classificados em "bins" com base em parâmetros-chave de desempenho. Isto permite aos projetistas selecionar componentes com características rigidamente controladas para as necessidades específicas da sua aplicação.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os LEDs são categorizados em três bins com base na sua saída de luz a 5mA:

• Bin P2:57,0 - 72,0 mcd
• Bin Q1:72,0 - 90,0 mcd
• Bin Q2:90,0 - 112 mcd

Uma tolerância geral de ±11% na intensidade luminosa também é especificada.

3.2 Binning de Tensão Direta

Para auxiliar no projeto de regulação de corrente, os LEDs também são classificados pela sua queda de tensão direta:

• Bin 15:2,70V - 2,85V
• Bin 16:2,85V - 3,00V
• Bin 17:3,00V - 3,15V

É indicada uma tolerância de ±0,1V para a tensão direta.

3.3 Binning de Coordenadas de Cromaticidade

Para consistência de cor, a luz branca emitida é classificada de acordo com as suas coordenadas no diagrama de cromaticidade CIE 1931. A ficha técnica define seis bins (1 a 6), cada um especificando uma região quadrilátera no gráfico de coordenadas de cor x,y com uma tolerância de ±0,01. Este binning preciso garante que todos os LEDs dentro de um bin escolhido exibirão pontos de cor branca quase idênticos, o que é crítico para aplicações como matrizes de retroiluminação onde a uniformidade de cor é primordial.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora o PDF refira "Curvas Típicas de Características Eletro-Ópticas", os gráficos específicos (ex.: I_Vvs. I_F, I_Vvs. Temperatura, Distribuição Espectral) não são detalhados no texto fornecido. Tipicamente, tais curvas mostrariam:

• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (I_V-I_F):Uma relação não linear onde a saída de luz aumenta com a corrente, mas pode saturar ou degradar-se a correntes mais altas além do máximo nominal.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente (I_V-T_a):A saída de luz geralmente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. A curva quantifica esta derating, que é crucial para a gestão térmica na aplicação.
• Tensão Direta vs. Temperatura da Junção (V_F-T_j): V_Ftipicamente tem um coeficiente de temperatura negativo, diminuindo à medida que a temperatura aumenta.
• Distribuição Espectral de Potência:Um gráfico que mostra a intensidade relativa da luz ao longo do espectro de comprimento de onda visível, definindo a qualidade da cor "branca" (ex.: branco frio, branco quente).

Os projetistas devem consultar estas curvas ao operar o LED fora da condição de teste padrão de 5mA/25°C para prever o desempenho com precisão.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O LED SMD 27-21 tem uma pegada compacta. O desenho dimensional indica um tamanho de pacote com tolerâncias de ±0,1mm, salvo indicação em contrário. Características-chave visíveis no desenho incluem o contorno do componente, localizações dos terminais e marcação de polaridade (provavelmente um indicador de cátodo). Dimensões precisas (comprimento, largura, altura) são críticas para o projeto do padrão de solda na PCB e para garantir a colocação adequada por equipamento automatizado.

5.2 Identificação da Polaridade

O pacote inclui uma marcação para identificar o terminal do cátodo (negativo). A polaridade correta deve ser observada durante a montagem para evitar polarização reversa, que pode danificar o dispositivo.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O LED é compatível com processos de refluxo por infravermelhos e fase de vapor. É fornecido um perfil de refluxo sem chumbo recomendado:

• Pré-aquecimento:150-200°C durante 60-120 segundos.
• Tempo Acima do Líquidus (217°C):60-150 segundos.
• Temperatura de Pico:260°C no máximo, mantida por não mais de 10 segundos.
• Taxa de Aquecimento:Máximo de 6°C/seg.
• Tempo Acima de 255°C:Máximo de 30 segundos.
• Taxa de Arrefecimento:Máximo de 3°C/seg.

Regra Crítica:A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes na mesma montagem de LED.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária:

• Use um ferro de soldar com temperatura da ponta inferior a 350°C.
• Limite o tempo de contacto a 3 segundos por terminal.
• Use um ferro com capacidade de 25W ou menos.
• Permita um intervalo de pelo menos 2 segundos entre soldar cada terminal para gerir o stress térmico.

A ficha técnica alerta que os danos ocorrem frequentemente durante a soldagem manual, pelo que é necessário cuidado extra.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

Os LEDs são embalados em materiais resistentes à humidade (fita de transporte numa bolsa à prova de humidade de alumínio com dessecante).

• Antes de Abrir:Armazene a ≤30°C e ≤90% de Humidade Relativa (HR).
• Após Abrir:A "vida útil no chão de fábrica" é de 1 ano em condições de ≤30°C e ≤60% HR. Os componentes não utilizados devem ser reembalados numa embalagem à prova de humidade.
• Secagem:Se o dessecante indicar saturação ou o tempo de armazenamento for excedido, seque os LEDs a 60 ±5°C durante 24 horas antes de usar para remover a humidade absorvida e evitar o "efeito pipoca" durante o refluxo.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os LEDs são fornecidos em embalagens padrão da indústria para montagem automatizada:

• Fita:Fita de 8mm de largura numa bobina de 7 polegadas de diâmetro.
• Quantidade:3000 peças por bobina.
• São fornecidos desenhos dimensionais detalhados para a fita de transporte e a bobina, com tolerâncias padrão de ±0,1mm.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém vários códigos-chave para rastreabilidade e especificação:

• P/N:Número do Produto (ex.: 27-21/T3D-AP2Q2HY/3C).
• QTY:Quantidade de Embalagem.
• CAT:Classificação de Intensidade Luminosa (ex.: P2, Q1, Q2).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidade & Classificação de Comprimento de Onda Dominante (ex.: Bin 1-6).
• REF:Classificação de Tensão Direta (ex.: 15, 16, 17).
• LOT No:Número do Lote de Fabricação para rastreabilidade.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

A ficha técnica lista várias aplicações primárias, aproveitando o tamanho pequeno, a luz difusa e a fiabilidade do LED:

• Retroiluminação:Para painéis de instrumentos, interruptores e teclados.
• Equipamentos de Telecomunicações:Como indicadores de estado e retroiluminação em telefones e máquinas de fax.
• Displays LCD:Fornecendo retroiluminação plana e uniforme para pequenos painéis LCD, legendas de interruptores e símbolos.
• Uso Geral como Indicador:Qualquer aplicação que requeira uma luz indicadora branca, brilhante e compacta.

8.2 Considerações e Precauções de Projeto

A ficha técnica inclui avisos críticos para operação fiável:

• Limitação de Corrente é Obrigatória:Um resistor limitador de corrente externo deve ser sempre usado em série com o LED. A tensão direta tem um ligeiro coeficiente de temperatura negativo, o que significa que à medida que o LED aquece, V_Fdiminui ligeiramente. Sem um resistor, isto pode levar a um aumento significativo da corrente (fuga térmica), potencialmente queimando o LED. O resistor estabiliza a corrente.
• Evitar Stress Mecânico:Não aplique stress ao corpo do LED durante a soldagem ou na montagem final. Evite empenar a PCB após a soldagem.
• Reparação:Desaconselha-se fortemente reparar ou retrabalhar uma placa após os LEDs serem soldados. Se absolutamente necessário, deve ser usado um ferro de soldar de dupla cabeça especializado para aquecer simultaneamente ambos os terminais, minimizando o stress térmico. O reaquecimento num único ponto pode causar danos.
• Proteção contra ESD:Implemente precauções padrão contra ESD durante o manuseamento e montagem devido à classificação HBM de 150V do dispositivo.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Embora uma comparação direta com outros modelos específicos de LED não seja fornecida na ficha técnica, o pacote 27-21 oferece vantagens claras em contextos específicos:

• vs. LEDs com Terminais:A principal vantagem é a redução dramática no espaço na placa e no peso, permitindo eletrónica moderna e miniaturizada. Também elimina a necessidade de dobrar e inserir terminais, simplificando a montagem automatizada.
• vs. LEDs SMD Maiores (ex.: 3528, 5050):O 27-21 oferece uma pegada menor para designs ultra-compactos, embora potencialmente à custa da saída total de luz ou capacidade de dissipação de calor em comparação com pacotes maiores.
• vs. LEDs com Lente Transparente:A resina difusa amarela proporciona um ângulo de visão muito mais amplo (140°) e uma aparência mais suave e uniforme, tornando-o superior para aplicações onde o LED é visto diretamente, em oposição a uma lente transparente que produz um feixe mais focado.

A sua conformidade com as normas RoHS, REACH e sem halogéneos é uma expectativa básica para componentes modernos, mas continua a ser um diferenciador-chave em relação a stock antigo e não conforme.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

10.1 Por que um resistor em série é absolutamente necessário?

Os LEDs são dispositivos acionados por corrente, não por tensão. A sua curva V-I é muito íngreme. Uma pequena alteração na tensão direta (que pode ocorrer devido a mudanças de temperatura ou variação de fabrico) causa uma grande alteração na corrente. Um resistor em série atua como um regulador de corrente linear simples, estabilizando o ponto de operação e prevenindo a fuga térmica e a destruição do LED.

10.2 O que os códigos de binning (P2, Q1, 15, 16, etc.) significam para o meu projeto?

O binning garante consistência. Se o seu projeto requer uniformidade de brilho entre vários LEDs (ex.: numa matriz de retroiluminação), deve especificar LEDs do mesmo bin de intensidade luminosa (CAT). Se a sua fonte de alimentação tem margens de tensão apertadas, especificar um bin de tensão direta mais apertado (REF) pode ajudar. Para aplicações críticas em termos de cor, especificar o bin de cromaticidade (HUE) é essencial. Usar LEDs sem binning ou de bins mistos pode resultar em variações visíveis de brilho ou cor no produto final.

10.3 Posso acionar este LED continuamente a 10mA?

Sim, 10mA é a corrente direta contínua máxima nominal. No entanto, operar na especificação máxima absoluta pode reduzir a fiabilidade a longo prazo e aumentar a temperatura da junção. Para uma vida útil e estabilidade ótimas, recomenda-se acionar o LED na ou abaixo da corrente de teste de 5mA, especialmente se a gestão térmica for limitada.

10.4 O ângulo de visão é de 140 graus. A saída de luz é uniforme em todo este ângulo?

O "ângulo de visão" (2θ_1/2) é definido como o ângulo no qual a intensidade luminosa é metade da intensidade a 0 graus (diretamente no eixo). A resina difusa amarela cria um padrão de emissão semelhante ao Lambertiano, onde a intensidade é máxima no eixo e diminui em direção às bordas. Proporciona uma uniformidade muito boa para visualização de ângulo amplo em comparação com um LED de lente transparente, mas não se consegue uma uniformidade perfeita em todos os 140°.

11. Caso Prático de Projeto e Uso

Cenário: Projetar um painel de interruptores de membrana com retroiluminação.

1. Seleção:O LED 27-21 é escolhido pelo seu tamanho pequeno (cabe atrás dos ícones dos interruptores), luz difusa (iluminação uniforme) e compatibilidade com montagem em superfície (adequado para montagem automatizada na PCB do interruptor).
2. Projeto do Circuito:É escolhida uma corrente constante de 5mA para um equilíbrio entre brilho e longevidade. Usando uma fonte de 3,3V e assumindo uma V_Fdo Bin 16 (tip. 2,93V), o resistor em série é calculado: R = (V_fonte- V_F) / I_F= (3,3V - 2,93V) / 0,005A = 74 Ohms. É selecionado um resistor padrão de 75 ohms.
3. Layout da PCB:O padrão de solda é projetado exatamente de acordo com o desenho dimensional do pacote. É mantido um afastamento adequado entre o LED e a camada de membrana.
4. Aquisição:Os LEDs são encomendados especificando Bin Q1 para brilho e Bin 2 ou 3 para um ponto de cor branca consistente em todos os interruptores do painel.
5. Montagem:Os componentes são mantidos em sacos selados até ao uso. A PCB passa por um único ciclo de refluxo usando o perfil especificado. O stress nos LEDs é evitado durante o manuseamento.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

O LED 27-21 é uma fonte de luz de estado sólido baseada numa junção p-n de semicondutor. A região ativa usa um semicondutor composto de InGaN (Nitretro de Gálio e Índio). Quando uma tensão direta que excede o limiar de ativação do díodo (a tensão direta, V_F) é aplicada, eletrões e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. Num semicondutor de banda proibida direta como o InGaN, esta recombinação liberta energia principalmente na forma de fotões (luz). A energia específica da banda proibida da liga de InGaN determina o comprimento de onda da luz emitida. Para produzir luz branca a partir de um chip de InGaN que emite azul/UV, é usado um fósforo amarelo (contido dentro do encapsulamento de resina difusa amarela). Parte da luz azul do chip é absorvida pelo fósforo e re-emitida como luz amarela. A mistura da luz azul restante e da luz amarela convertida é percebida pelo olho humano como branca. A resina difusa contém partículas de dispersão que aleatorizam a direção dos fotões emitidos, criando o amplo e uniforme ângulo de visão.

13. Tendências e Desenvolvimentos Tecnológicos

LEDs SMD como o 27-21 representam uma tecnologia madura e amplamente adotada. As tendências atuais na indústria focam-se em várias áreas-chave que se baseiam nesta fundação:

• Aumento da Eficiência (Lúmens por Watt):Melhorias contínuas no crescimento epitaxial, design do chip e tecnologia de fósforos continuam a aumentar a eficácia luminosa, permitindo uma saída de luz mais brilhante com a mesma corrente ou a mesma saída de luz com menor consumo de energia e menos geração de calor.
• Melhoria da Qualidade e Consistência da Cor:Avanços nas formulações de fósforos e técnicas de binning mais precisas (ex.: usando elipses de MacAdam de 3-5 passos para um controlo de cor mais apertado) permitem LEDs com Índice de Renderização de Cor (IRC) superior e pontos de cor mais consistentes de lote para lote.
• Miniaturização:A procura por dispositivos mais pequenos continua, levando a tamanhos de pacote ainda menores (ex.: 2016, 1515) enquanto se mantém ou melhora o desempenho óptico.
• Fiabilidade e Vida Útil Melhoradas:A investigação em melhores materiais de encapsulamento e técnicas de gestão térmica visa aumentar a vida útil operacional e a estabilidade dos LEDs, especialmente sob condições de alta temperatura ou alta humidade.
• Soluções Integradas:A tendência está a mover-se para LEDs com drivers incorporados, controladores ou mesmo múltiplos chips de cor (RGB) num único pacote, simplificando o projeto do circuito para o utilizador final.

O LED 27-21, com o seu pacote padronizado e características bem definidas, serve como um componente de trabalho fiável dentro desta paisagem tecnológica em evolução.