Ficha Técnica de LED SMD 0201 Azul - Dimensões 0.6x0.3x0.25mm - Tensão 2.8-3.8V - Potência 80mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um Diodo Emissor de Luz (LED) de Montagem em Superfície (SMD) miniatura no tamanho de encapsulamento 0201. Este componente foi projetado para montagem automatizada em placas de circuito impresso (PCB) e é ideal para aplicações com espaço limitado. O LED emite luz azul utilizando um material semicondutor de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio), com uma lente transparente para uma saída de luz otimizada.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste LED incluem a sua pegada extremamente compacta, compatibilidade com equipamentos de colocação automatizada de alto volume e adequação para processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR) sem chumbo. Foi projetado para cumprir a conformidade RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas). As suas aplicações-alvo abrangem uma vasta gama de eletrónica de consumo e industrial, incluindo, mas não se limitando a, indicadores de estado, retroiluminação para painéis frontais e teclados, luminárias de sinalização em equipamentos de telecomunicações, dispositivos de automação de escritório, eletrodomésticos e sinalização interior. O tamanho miniatura torna-o particularmente valioso em dispositivos portáteis como smartphones, tablets e tecnologia vestível.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva Aprofundada

Esta secção fornece uma análise detalhada dos limites operacionais e características de desempenho do LED sob condições de teste padrão.

2.1 Classificações Absolutas Máximas

As Classificações Absolutas Máximas definem os limites de tensão além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Estas classificações são especificadas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. A corrente contínua direta máxima (IF) é de 20 mA. Uma corrente de pico direta mais elevada de 100 mA é permitida, mas apenas em condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0,1 ms. A dissipação de potência máxima é de 80 mW. O dispositivo está classificado para operar dentro de uma gama de temperatura de -40°C a +85°C e pode ser armazenado em ambientes de -40°C a +100°C.

2.2 Características Eletro-Ópticas

As Características Eletro-Ópticas são medidas a Ta=25°C com uma corrente direta (IF) de 20 mA, salvo indicação em contrário. A intensidade luminosa (Iv) tem uma gama típica de 90,0 mcd a 224,0 mcd, medida usando um sensor filtrado para corresponder à curva de resposta fotópica do olho CIE. O ângulo de visão (2θ1/2), definido como o ângulo total no qual a intensidade cai para metade do seu valor axial, é tipicamente de 110 graus, indicando um padrão de visão amplo. O comprimento de onda de emissão de pico (λp) está centrado em 468 nm. O comprimento de onda dominante (λd), que define a cor percebida, varia de 465 nm a 475 nm. A largura de banda espectral (Δλ) é de aproximadamente 25 nm. A tensão direta (VF) necessária para conduzir 20 mA através do LED situa-se tipicamente entre 2,8 V e 3,8 V. A corrente reversa (IR) é especificada como sendo no máximo 10 μA a uma tensão reversa (VR) de 5V; é crucial notar que o dispositivo não foi projetado para operar sob polarização reversa.

3. Explicação do Sistema de Binning

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

3.1 Binning de Tensão Direta (VF)

Os LEDs são categorizados em cinco bins de tensão (D7 a D11). Cada bin representa uma gama de 0,2 V, desde 2,8-3,0 V (D7) até 3,6-3,8 V (D11). A tolerância dentro de cada bin é de ±0,10 V. Este binning ajuda no projeto de circuitos de acionamento de corrente estáveis, especialmente quando vários LEDs são conectados em série.

3.2 Binning de Intensidade Luminosa (IV)

A saída luminosa é classificada em quatro bins de intensidade: Q2 (90,0-112,0 mcd), R1 (112,0-140,0 mcd), R2 (140,0-180,0 mcd) e S1 (180,0-224,0 mcd). A tolerância para cada bin de intensidade é de ±11%. Isto permite a seleção com base nas necessidades de brilho da aplicação, garantindo consistência visual em matrizes multi-LED.

3.3 Binning de Comprimento de Onda Dominante (WD)

A cor (comprimento de onda dominante) é controlada através de dois bins: AC (465,0-470,0 nm) e AD (470,0-475,0 nm). A tolerância para cada bin de comprimento de onda é de ±1 nm. Este controlo apertado é essencial para aplicações onde são necessários pontos de cor específicos ou mistura de cores.

4. Análise de Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica (por exemplo, Figura 1 para distribuição espectral, Figura 5 para ângulo de visão), as suas implicações típicas são aqui analisadas. A característica de corrente direta vs. tensão direta (I-V) mostrará a relação exponencial típica de um díodo. A intensidade luminosa é geralmente proporcional à corrente direta dentro da gama operacional especificada. O comprimento de onda de emissão de pico pode exibir um ligeiro desvio negativo com o aumento da temperatura da junção, o que significa que a luz azul pode tornar-se ligeiramente mais curta em comprimento de onda à medida que o dispositivo aquece. A curva de ângulo de visão amplo de 110 graus indica um padrão de emissão quase-Lambertiano, proporcionando boa visibilidade fora do eixo.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED está em conformidade com o contorno do encapsulamento padrão EIA 0201. As dimensões-chave incluem um comprimento típico do corpo de 0,6 mm, uma largura de 0,3 mm e uma altura de 0,25 mm. Todas as tolerâncias dimensionais são de ±0,2 mm, salvo indicação em contrário. O encapsulamento apresenta dois terminais ânodo/cátodo para montagem em superfície.

5.2 Pad de Fixação na PCB Recomendado

É fornecido um desenho de padrão de solda para uma soldagem fiável. O layout de pad recomendado é otimizado para processos de refluxo por infravermelhos ou fase de vapor, garantindo a formação adequada do filete de solda e estabilidade mecânica. A adesão a este padrão é crucial para prevenir o "tombstoning" (o componente ficar em pé numa extremidade) durante o refluxo, especialmente para um componente tão pequeno.

5.3 Identificação de Polaridade

A polaridade deve ser observada durante a montagem. A ficha técnica deve ser consultada para a marcação específica ou estrutura interna do chip que identifica o cátodo. A ligação incorreta da polaridade impedirá o LED de acender e a aplicação de tensão reversa além da classificação máxima pode danificar o dispositivo.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo IR

É fornecido um perfil de refluxo sugerido em conformidade com a J-STD-020B para processos sem chumbo. Os parâmetros-chave incluem uma zona de pré-aquecimento (tipicamente 150-200°C por até 120 segundos), uma rampa controlada até uma temperatura de pico não superior a 260°C, e um tempo acima do líquido (TAL) apropriado para a pasta de solda utilizada. O tempo total na temperatura de pico deve ser limitado a um máximo de 10 segundos. É enfatizado que o perfil ideal depende do projeto específico da PCB, da pasta de solda e do forno, pelo que é recomendada a caracterização ao nível da placa.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, deve-se ter extremo cuidado. A temperatura da ponta do ferro de soldar não deve exceder 300°C, e o tempo de contacto com o terminal do LED deve ser limitado a um máximo de 3 segundos para um único evento de soldagem. Calor excessivo pode danificar o chip semicondutor ou o encapsulamento plástico.

6.3 Condições de Armazenamento e Manuseamento

Os LEDs são sensíveis à humidade. Quando armazenados na sua embalagem selada à prova de humidade original com dessecante, devem ser mantidos a ≤30°C e ≤70% de Humidade Relativa (HR) e utilizados dentro de um ano. Uma vez aberta a embalagem, a "vida útil no chão de fábrica" é de 168 horas (7 dias) sob condições de ≤30°C e ≤60% HR. Componentes expostos além deste tempo requerem um procedimento de cozedura (aproximadamente 60°C durante pelo menos 48 horas) para remover a humidade absorvida antes do refluxo, para prevenir o "efeito pipoca" ou fissuração do encapsulamento durante a soldagem.

6.4 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldagem, apenas devem ser utilizados solventes especificados. Imersão do LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto é aceitável. A utilização de produtos químicos não especificados ou agressivos pode danificar o material do encapsulamento, a lente ou as ligações internas.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações da Fita e Bobina

Os LEDs são fornecidos embalados para montagem automatizada. Estão montados em fita transportadora relevada com 12 mm de largura. Esta fita é enrolada numa bobina padrão de 7 polegadas (178 mm) de diâmetro. Cada bobina completa contém 4000 peças. Para quantidades inferiores a uma bobina completa, está disponível uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças. A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481.

7.2 Interpretação do Número de Peça

O número de peça normalmente codifica atributos-chave. Embora a convenção de nomenclatura completa possa ser proprietária, geralmente inclui o tamanho do encapsulamento (0201), a cor (Azul, indicada por "B") e potencialmente os códigos de bin de desempenho. O produto exato é identificado pelo número de peça completo conforme listado no cabeçalho da ficha técnica.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O LED deve ser acionado por uma fonte de corrente constante, não uma tensão constante, para operação estável e fiável. Um simples resistor em série é o método de limitação de corrente mais comum. O valor do resistor (R) é calculado como R = (V_alimentação - VF) / IF, onde VF é a tensão direta da ficha técnica (usando o valor máximo para um projeto conservador) e IF é a corrente direta desejada (por exemplo, 20 mA). Por exemplo, com uma alimentação de 5V e uma VF de 3,8V, R = (5 - 3,8) / 0,02 = 60 Ω. Um resistor de valor padrão de 62 Ω ou 68 Ω seria adequado. Para aplicações de precisão ou alimentadas por bateria, são recomendados circuitos integrados de acionamento de LED dedicados.

8.2 Considerações e Notas de Projeto

Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa (80 mW máx.), garantir uma área de cobre adequada na PCB em torno dos pads ajuda a dissipar calor, mantendo a eficiência e longevidade do LED, especialmente em ambientes de alta temperatura ambiente.
Proteção contra ESD:Como todos os dispositivos semicondutores, os LEDs são sensíveis à Descarga Eletrostática (ESD). Devem ser seguidas as devidas precauções de manuseamento ESD durante a montagem.
Projeto Óptico:A lente transparente fornece uma fonte pontual brilhante. Para uma saída de luz difusa ou moldada, guias de luz, difusores ou lentes externas podem ser incorporados no invólucro do produto.
Derating de Corrente:Operar o LED a correntes abaixo da classificação máxima (por exemplo, 15 mA em vez de 20 mA) pode melhorar significativamente a sua vida útil operacional e reduzir o stress térmico.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O encapsulamento 0201 representa uma das menores pegadas comercialmente disponíveis para LEDs SMD, oferecendo uma vantagem de tamanho significativa em relação aos encapsulamentos 0402 ou 0603 para projetos ultra-miniaturizados. A utilização da tecnologia InGaN proporciona emissão de luz azul de alta eficiência. A combinação de um amplo ângulo de visão de 110 graus e uma lente transparente diferencia-o das variantes de ângulo mais estreito ou lente difusa, tornando-o adequado para aplicações que requerem ampla visibilidade. A sua compatibilidade com perfis de refluxo sem chumbo padrão alinha-o com os processos de fabrico modernos e em conformidade com a RoHS.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED com uma alimentação de 3,3V?
R: Sim, mas é necessário um projeto cuidadoso. Como a tensão direta (2,8-3,8V) está próxima da tensão de alimentação, o valor do resistor limitador de corrente será muito pequeno, tornando a corrente altamente sensível a variações na VF e na V_alimentação. Um acionador de corrente constante dedicado de baixa queda é recomendado para operação estável a partir de uma linha de 3,3V.
P: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?
R: O comprimento de onda de pico (λp) é o comprimento de onda no ponto mais alto da curva de saída espectral do LED. O comprimento de onda dominante (λd) é um valor calculado que representa o comprimento de onda único de uma luz monocromática pura que pareceria ter a mesma cor para o olho humano. O λd é mais relevante para a perceção e correspondência de cores.
P: Por que existe uma especificação de corrente reversa se o dispositivo não é para operação reversa?
R: A corrente reversa (IR) é uma especificação de fuga testada sob uma polarização reversa controlada de 5V. É um teste de qualidade e parâmetro, não uma condição de operação. Aplicar tensão reversa no circuito pode danificar o dispositivo.
P: Como interpreto os códigos de bin ao encomendar?
R: Pode especificar os códigos de bin VF, IV e WD desejados (por exemplo, D9, R2, AC) para garantir que recebe LEDs com características estreitamente agrupadas para a sua aplicação, embora isto possa afetar a disponibilidade e o custo.

11. Caso Prático de Projeto e Utilização

Caso: Indicador de Estado numa PCB de Dispositivo Vestível
Um projetista está a criar um rastreador de fitness compacto. O espaço na placa é extremamente limitado. É necessário um único LED azul para indicar o estado de emparelhamento Bluetooth e bateria fraca. O LED 0201 é selecionado pela sua pegada mínima. O projetista escolhe um bin de intensidade R1 (112-140 mcd) para visibilidade adequada. O LED é acionado por um pino GPIO no microcontrolador do sistema através de um resistor em série de 100Ω (calculado para uma bateria de 3,0V e VF típica). O layout da PCB segue a geometria de pad recomendada. Durante a montagem, o fabricante utiliza o perfil de refluxo sem chumbo fornecido. Os componentes sensíveis à humidade são cozidos antes da utilização, pois as PCBs foram armazenadas por mais de uma semana após a abertura da bobina. O produto final tem um indicador de estado brilhante e fiável que consome espaço e potência mínimos.

12. Introdução ao Princípio de Operação

Um LED é um díodo semicondutor de junção p-n. Quando uma tensão direta é aplicada, eletrões da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região da junção. Quando estes portadores de carga se recombinam, a energia é libertada na forma de fotões (luz). A cor (comprimento de onda) da luz emitida é determinada pela banda proibida do material semicondutor. Este LED específico utiliza um semicondutor composto de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio), que tem uma banda proibida correspondente à emissão de luz azul. A lente epóxi transparente encapsula o chip semicondutor, fornece proteção mecânica e molda o padrão de saída de luz.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência em LEDs indicadores e de retroiluminação continua a caminhar para uma maior miniaturização, aumento da eficiência (mais saída de luz por unidade de potência elétrica, medida em lúmens por watt) e maior fiabilidade. Os projetos de encapsulamento estão a evoluir para melhorar o desempenho térmico, permitindo correntes de acionamento mais elevadas em encapsulamentos pequenos. Há também um desenvolvimento contínuo na estabilidade do comprimento de onda com a temperatura e ao longo da vida útil. A adoção de materiais semicondutores avançados e técnicas de crescimento epitaxial permite um controlo mais apertado sobre os pontos de cor e maior brilho a partir de tamanhos de chip cada vez menores. A integração, como a incorporação de resistências limitadoras de corrente ou díodos de proteção dentro do próprio encapsulamento do LED, é outra tendência para simplificar o projeto do circuito e poupar espaço na placa.