Ficha Técnica do LED SMD 42-21A Azul - Pacote 2.0x1.25x1.1mm - Tensão 2.7-3.7V - Potência 95mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 42-21A é um LED azul de montagem em superfície (SMD) compacto, projetado para aplicações eletrónicas modernas que exigem alta confiabilidade e montagem eficiente. Utilizando tecnologia de chip InGaN, este componente emite luz azul com um comprimento de onda dominante típico de 468 nm. A sua principal vantagem reside na sua pegada minúscula, que permite reduções significativas no tamanho da PCB e densidades de empacotamento mais elevadas em comparação com os LEDs tradicionais com terminais. Isto contribui diretamente para a miniaturização dos equipamentos finais. O dispositivo é fornecido em fita de 8mm montada em carretéis de 7 polegadas de diâmetro, sendo totalmente compatível com linhas de montagem automáticas pick-and-place, otimizando assim os processos de fabrico de alto volume.

2. Características Principais e Conformidade

O LED incorpora várias características críticas para o design e fabrico contemporâneos:

• Embalado em fita de 8mm para carretéis de 7 polegadas, otimizado para montagem automática.
• Compatível com processos de soldagem por refluxo por infravermelhos (IR) e por fase de vapor.
• Construído como um tipo monocromático (azul).
• Fabricado como um componente sem chumbo (Pb-free).
• O produto está em conformidade com a diretiva RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).
• Mantém conformidade com os regulamentos REACH da UE.
• Classificado como Livre de Halogéneos, com teor de bromo (Br) abaixo de 900 ppm, teor de cloro (Cl) abaixo de 900 ppm e o total combinado de Br+Cl abaixo de 1500 ppm.

3. Aplicações Alvo

O LED 42-21A é adequado para uma variedade de funções de sinalização e retroiluminação, incluindo:

• Retroiluminação de painéis de instrumentos e interruptores automotivos.
• Indicadores de estado e retroiluminação de teclados em dispositivos de telecomunicações, como telefones e máquinas de fax.
• Unidades de retroiluminação plana para ecrãs LCD, interruptores e símbolos.
• Aplicações de sinalização de uso geral.

4. Especificações Máximas Absolutas

As seguintes especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Todos os valores são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

5. Características Eletro-Ópticas

Os parâmetros de desempenho típicos são medidos a Ta=25°C e uma corrente direta (I_F) de 20 mA. Estas são as especificações-chave para cálculos de projeto.

Nota sobre Tolerâncias:A intensidade luminosa tem uma tolerância de ±11%, o comprimento de onda dominante ±1 nm e a tensão direta ±0.1 V em relação aos valores típicos ou de binning.

6. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência nas séries de produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave. Isto permite aos projetistas selecionar componentes que atendam a janelas de desempenho específicas para a sua aplicação.

6.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os bins são definidos por um código (V1, V2, W1, W2) que especifica uma faixa mínima e máxima de intensidade luminosa medida a I_F=20mA.

6.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

O comprimento de onda é classificado em grupos com base no comprimento de onda dominante (λ_d).

6.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta (V_F) é categorizada em bins numerados de 10 a 14, cada um cobrindo uma faixa de 0.2V.

7. Informações Mecânicas e do Pacote

7.1 Dimensões do Pacote

O LED 42-21A possui um pacote SMD compacto. As dimensões principais (em milímetros) são as seguintes, com uma tolerância geral de ±0.1mm, salvo indicação em contrário:

• Comprimento do Pacote: 2.0 mm
• Largura do Pacote: 1.25 mm
• Altura do Pacote: 1.1 mm

Um desenho dimensionado detalhado é fornecido na ficha técnica, mostrando o contorno do corpo, as posições dos terminais e o padrão de solda recomendado.

7.2 Identificação da Polaridade

O cátodo está claramente marcado. No pacote, o cátodo é tipicamente indicado por uma característica distintiva, como um entalhe, um ponto ou um canto chanfrado. A marcação correspondente do cátodo também é mostrada no design recomendado da máscara de solda para a pegada na PCB. A orientação correta da polaridade é crucial para o funcionamento adequado do circuito.

8. Diretrizes de Soldagem e Montagem

8.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O componente é classificado para processos de soldagem por refluxo sem chumbo (Pb-free). A temperatura de pico de soldagem máxima recomendada é de 260°C, com o tempo acima de 260°C não excedendo 10 segundos. Um perfil de temperatura de refluxo típico deve ser seguido para evitar choque térmico e garantir juntas de solda confiáveis. É fundamental evitar a aplicação de tensão mecânica no corpo do LED durante as fases de aquecimento e arrefecimento do refluxo.

8.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, deve-se ter extremo cuidado. A temperatura da ponta do ferro de soldar deve estar abaixo de 350°C, e o tempo de contacto com qualquer terminal não deve exceder 3 segundos. Recomenda-se um ferro de baixa potência (25W ou menos). Deve ser observado um intervalo de arrefecimento de pelo menos 2 segundos entre a soldagem dos dois terminais para evitar acumulação excessiva de calor.

8.3 Retrabalho e Reparo

O retrabalho após a soldagem inicial é fortemente desencorajado. Se for absolutamente inevitável, deve ser utilizado um ferro de soldar de dupla cabeça especializado para aquecer simultaneamente ambos os terminais, permitindo a remoção sem aplicar tensão torsional ao pacote. O potencial de danificar as ligações internas do fio do LED ou degradar o seu desempenho óptico durante o retrabalho é elevado, sendo aconselhado testar previamente o procedimento de retrabalho.

9. Precauções de Armazenamento e Manuseio

9.1 Sensibilidade à Umidade

Os LEDs são embalados num saco de barreira resistente à humidade com dessecante para evitar a absorção de humidade atmosférica, que pode causar "popcorning" (fissuração do pacote) durante o refluxo. Regras-chave de armazenamento:

• Antes de Abrir:Armazenar a ≤30°C e ≤90% de Humidade Relativa (HR).
• Após Abrir:A "vida útil no chão de fábrica" (tempo exposto às condições ambientais da fábrica) é de 1 ano quando armazenado a ≤30°C e ≤60% HR.
• Reembalagem:Os dispositivos não utilizados devem ser resselados num saco à prova de humidade com dessecante novo.
• Secagem (Baking):Se o indicador de dessecante mostrar saturação ou se a vida útil no chão for excedida, é necessária uma secagem a 60±5°C durante 24 horas antes do refluxo para remover a humidade.

9.2 Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

Com uma classificação ESD de 150V (HBM), este dispositivo é sensível à descarga eletrostática. Os procedimentos padrão de manuseio ESD devem ser seguidos durante todas as fases de montagem e manuseio, incluindo o uso de estações de trabalho aterradas, pulseiras condutoras e contentores condutores.

10. Informações de Embalagem e Pedido

10.1 Especificações da Fita e Carretel

O produto é fornecido em fita transportadora embutida com dimensões adaptadas ao pacote 42-21A. A fita é enrolada num carretel padrão de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Cada carretel contém 1000 unidades do LED. Desenhos detalhados para as dimensões do bolso da fita transportadora, passo e dimensões do cubo/flange do carretel são fornecidos para garantir compatibilidade com os alimentadores de equipamentos de montagem automática.

10.2 Informações da Etiqueta

O carretel e o saco externo incluem etiquetas com informações críticas para rastreabilidade e aplicação correta:

• CPN:Número de Peça do Cliente (se atribuído).
• P/N:Número de Produto do Fabricante (ex.: 42-21A/BHC-ZV1W2N/1T).
• QTY:Quantidade de Embalagem (ex.: 1000 pçs).
• CAT:Classificação de Intensidade Luminosa (ex.: W2).
• HUE:Classificação de Cromaticidade/Comprimento de Onda Dominante (ex.: Z).
• REF:Classificação de Tensão Direta (ex.: N12).
• LOT No:Número de Lote de Fabricação para rastreabilidade.

11. Considerações de Projeto para Aplicação

11.1 Limitação de Corrente

Esta é uma regra de projeto crítica.Um LED é um dispositivo controlado por corrente. Um resistor limitador de corrente em sériedeveser usado no circuito. A tensão direta (V_F) tem uma faixa (2.7V a 3.7V) e um coeficiente de temperatura negativo. Ligar o LED diretamente a uma fonte de tensão, mesmo uma nominalmente dentro da faixa V_F, pode levar a uma condição de corrente descontrolada devido a variações menores, resultando em falha imediata (queima). O valor do resistor deve ser calculado com base na tensão de alimentação, no V_Fmáximo esperado do bin, e na corrente direta desejada (I_F), que não deve exceder 25 mA contínuos.

11.2 Gerenciamento Térmico

Embora a dissipação de potência seja baixa (95 mW máx.), um projeto térmico adequado na PCB ainda é importante para a confiabilidade a longo prazo, especialmente quando operando em altas temperaturas ambientes ou na corrente máxima. Garantir uma área de cobre adequada em torno das pastilhas do LED ajuda a dissipar o calor e mantém a saída óptica estável e a vida útil.

11.3 Projeto Óptico

O ângulo de visão de 20 graus (2θ_1/2) indica um feixe relativamente focado. Isto torna o 42-21A adequado para aplicações que requerem iluminação direcionada ou um ponto brilhante e concentrado. Para iluminação de área mais ampla, ópticas secundárias (ex.: guias de luz, difusores) seriam necessárias. Os projetistas devem considerar as faixas de binning de intensidade luminosa e comprimento de onda para garantir brilho e aparência de cor consistentes em múltiplas unidades numa matriz ou ecrã.

12. Comparação e Diferenciação Técnica

O 42-21A representa uma classe específica de LEDs SMD miniatura do tipo refletor. Os seus principais diferenciadores incluem a sua pegada muito pequena de 2.0x1.25mm, que é menor do que muitos LEDs "chip" comuns, permitindo layouts de maior densidade. O copo refletor integrado fornece um ângulo de visão controlado de 20 graus sem necessidade de lente externa, simplificando o projeto óptico. O sistema abrangente de binning para intensidade, comprimento de onda e tensão oferece aos projetistas a capacidade de especificar janelas de desempenho apertadas para aplicações que requerem alta uniformidade, como matrizes de retroiluminação. A sua conformidade com os padrões Livre de Halogéneos e outros padrões ambientais torna-o adequado para produtos destinados a mercados globais com requisitos regulamentares rigorosos.

13. Perguntas Frequentes (FAQs)

13.1 Qual é a diferença entre Comprimento de Onda de Pico e Comprimento de Onda Dominante?

Comprimento de Onda de Pico (λ_p):O comprimento de onda único no qual a potência óptica de saída do LED está no seu máximo. É o ponto mais alto na curva de distribuição espectral.
Comprimento de Onda Dominante (λ_d):O comprimento de onda único da luz monocromática que corresponde à cor percebida da saída do LED pelo olho humano. É calculado a partir das coordenadas de cromaticidade e é frequentemente mais relevante para aplicações baseadas em cor. Para este LED azul, os valores típicos são muito próximos (468 nm de pico vs. 465-475 nm dominante no binning).

13.2 Posso alimentar este LED com uma fonte de tensão constante?

No.Como enfatizado nas considerações de projeto, os LEDs requerem regulação de corrente. Uma fonte de tensão constante, mesmo ajustada para o V_Ftípico, não leva em conta a variação de unidade para unidade (binning), os efeitos da temperatura (V_Fdiminui à medida que a temperatura sobe) ou as tolerâncias da fonte de alimentação. Isto quase certamente levará a sobrecorrente e falha do dispositivo. Utilize sempre um resistor em série ou um circuito driver de LED de corrente constante dedicado.

13.3 Quantas vezes posso soldar por refluxo este componente?

A ficha técnica especifica que a soldagem por refluxo não deve ser realizada mais deduas vezes. Cada ciclo de refluxo submete o componente a tensão térmica, o que pode degradar materiais internos, enfraquecer ligações de fio ou comprometer a resistência à humidade do pacote. Se uma placa necessitar de retrabalho, é preferível substituir o LED em vez de submetê-lo a um terceiro ciclo de refluxo.

13.4 Este LED é adequado para aplicações automotivas ou médicas?

A ficha técnica inclui umaseção de Restrições de Aplicaçãoque afirma que aplicações de alta confiabilidade, como sistemas de segurança automotiva, equipamento médico, militar e aeroespacial, podem exigir um produto diferente, mais rigorosamente qualificado. O 42-21A padrão destina-se a aplicações comerciais e industriais. Para usos críticos em termos de segurança, consulte o fabricante para produtos especificamente projetados e testados para atender aos padrões relevantes da indústria (ex.: AEC-Q101 para automotivo).

14. Exemplo Prático de Aplicação

Cenário: Projetar um painel de indicadores de estado com 10 LEDs azuis uniformes.

1. Projeto do Circuito:Há uma alimentação de 5V disponível. Usando o V_Fmáximo do bin N14 (3.7V) e um I_Falvo de 20 mA, calcule o resistor em série: R = (V_{alimentação}- V_F) / I_F= (5V - 3.7V) / 0.020A = 65 Ohms. O valor padrão mais próximo de 68 Ohms resultaria em I_F≈ 19.1 mA, o que é seguro e dentro da especificação. É necessário um resistor por LED.
2. Seleção de Componentes:Para garantir uniformidade visual, especifique bins apertados. Por exemplo, encomende todos os LEDs do bin de intensidade luminosa W1 (1120-1420 mcd) e do bin de comprimento de onda dominante Z/X (465-470 nm). Isto minimiza a variação de brilho e cor em todo o painel.
3. Layout da PCB:Posicione os LEDs numa grelha de 0.1". Use o padrão de solda recomendado da ficha técnica. Inclua uma pequena pastilha de alívio térmico ligada a um plano de terra para dissipação de calor. Marque claramente a orientação do cátodo na serigrafia.
4. Montagem:Mantenha os carretéis em sacos selados até ao momento de uso. Siga o perfil de refluxo de pico de 260°C. Após a montagem, evite dobrar a PCB perto dos LEDs.

15. Princípio de Funcionamento

O LED 42-21A é baseado num chip semicondutor feito de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN). Quando uma tensão direta que excede o limiar de ativação do díodo é aplicada, eletrões e lacunas são injetados na região ativa do semicondutor. Estes portadores de carga recombinam-se, libertando energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga InGaN determina a energia da banda proibida, que por sua vez define o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, azul. A luz é emitida pelo chip e é direcionada por um copo refletor integrado dentro do pacote para alcançar o ângulo de visão especificado de 20 graus. A resina epóxi encapsulante protege o chip e as ligações de fio, atuando também como uma lente primária.

16. Tendências Tecnológicas

LEDs SMD como o 42-21A fazem parte de uma tendência contínua em direção à miniaturização, maior eficiência e confiabilidade aprimorada na iluminação de estado sólido. Os avanços nas técnicas de crescimento epitaxial para materiais InGaN melhoraram constantemente a eficiência quântica interna, permitindo maior saída luminosa de chips menores. A tecnologia de embalagem evoluiu para fornecer melhores vias térmicas (ex.: pastilhas térmicas expostas) e controlo óptico mais preciso. Além disso, os impulsionadores da indústria incluem a pressão por níveis mais elevados de conformidade ambiental (além do RoHS para Livre de Halogéneos, pegada de carbono mais baixa) e a integração de funcionalidades inteligentes, embora esta última seja mais relevante para pacotes de LED de maior potência ou endereçáveis. A procura por desempenho consistente, possibilitada por sistemas de binning sofisticados como o visto neste componente, permanece crítica para aplicações em eletrónica de consumo, ecrãs e interiores automotivos, onde a qualidade visual é primordial.