Ficha Técnica de LED SMD 0603 Azul - Dimensões 1.6x0.8x0.6mm - Tensão 2.8-3.8V - Potência 76mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para um diodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD) no tamanho de encapsulamento 0603. O dispositivo apresenta uma lente transparente e utiliza uma estrutura semicondutora de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) para emitir luz azul. Foi projetado para processos de montagem automatizados e é compatível com várias técnicas de soldagem por refluxo, tornando-o adequado para fabricação eletrônica de alto volume.

1.1 Características e Vantagens Principais

O LED é caracterizado por várias características-chave que aumentam sua usabilidade e confiabilidade em aplicações eletrônicas modernas. É compatível com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), classificando-o como um produto ecológico. Os componentes são fornecidos em fita padrão da indústria de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, facilitando a compatibilidade com equipamentos automáticos de pick-and-place. Este padrão de embalagem garante manuseio eficiente e reduz o risco de danos durante o processo de montagem. O dispositivo também foi projetado para suportar os perfis térmicos dos processos de soldagem por refluxo por infravermelho (IR) e por fase de vapor, comuns em linhas de montagem sem chumbo (Pb-free). Seu encapsulamento está em conformidade com os padrões EIA (Electronic Industries Alliance), e suas características elétricas são compatíveis com os níveis de acionamento padrão de circuitos integrados (CI).

1.2 Aplicações Alvo e Mercado

Este LED SMD azul destina-se ao uso em uma ampla gama de equipamentos eletrônicos comuns. Aplicações típicas incluem indicadores de status, retroiluminação para pequenos displays, iluminação de painéis e iluminação decorativa em eletrônicos de consumo, equipamentos de automação de escritório, dispositivos de comunicação e eletrodomésticos. Seu fator de forma pequeno e confiabilidade o tornam um componente versátil para designers que buscam soluções de iluminação compactas e eficientes. É importante notar que este LED não é especificamente classificado para aplicações que exigem confiabilidade excepcional onde uma falha pode colocar em risco a vida ou a saúde, como em aviação, sistemas médicos de suporte à vida ou controles de transporte críticos para a segurança. Para tais aplicações, é necessária consulta ao fabricante para produtos especializados.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Aprofundada

Uma compreensão completa dos parâmetros elétricos e ópticos é crucial para um projeto de circuito bem-sucedido e operação confiável.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Não é recomendado operar o LED sob condições que excedam estes valores. Os valores máximos absolutos são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Dissipação de Potência (Pd):76 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o encapsulamento do LED pode dissipar na forma de calor.
• Corrente Direta de Pico (I_F(peak)):100 mA. Esta corrente só pode ser aplicada sob condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0,1ms. Exceder isso em operação DC causará danos.
• Corrente Direta Contínua (I_F):20 mA. Esta é a corrente direta contínua recomendada para operação normal.
• Derating:A corrente direta contínua máxima permitida diminui linearmente acima de 50°C de temperatura ambiente a uma taxa de 0,25 mA por °C. Isto é crítico para o gerenciamento térmico.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. Aplicar uma tensão reversa superior a esta pode danificar a junção do LED. A ficha técnica observa explicitamente que a operação com tensão reversa não pode ser contínua.
• Faixa de Temperatura de Operação:-20°C a +80°C. O dispositivo tem seu funcionamento garantido dentro desta faixa de temperatura ambiente.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-30°C a +100°C.
• Condições de Soldagem:O LED pode suportar soldagem por onda a 260°C por 5 segundos, refluxo por IR a 260°C por 5 segundos e refluxo por fase de vapor a 215°C por 3 minutos.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a Ta=25°C e I_F=20mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (I_V):28,0 a 180,0 mcd (milicandela). A ampla faixa indica que o dispositivo está disponível em diferentes bins de brilho (ver Seção 3). A medição é feita com um filtro que aproxima a curva de resposta fotópica do olho CIE.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade da intensidade medida no eixo central (0°). Um ângulo de visão amplo é típico para LEDs com lente transparente e não difusa.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):468 nm. Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência está no seu máximo.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):465,0 a 475,0 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor da luz, derivado do diagrama de cromaticidade CIE.
• Largura de Meia Espectral (Δλ):25 nm. Isto indica a largura de banda espectral; um valor menor indicaria uma fonte de luz mais monocromática.
• Tensão Direta (V_F):2,80 a 3,80 V. A queda de tensão no LED quando acionado a 20mA. Este parâmetro também é classificado em bins (ver Seção 3).
• Corrente Reversa (I_R):10 μA (máx.). A corrente de fuga quando uma tensão reversa de 5V é aplicada.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave. Isto permite que os designers selecionem componentes que atendam a requisitos específicos de uniformidade de cor e brilho em sua aplicação.

3.1 Binning de Tensão Direta

Os LEDs são categorizados por sua tensão direta (V_F) a 20mA. Os códigos de bin (D7 a D11) representam faixas de tensão com uma tolerância de ±0,1V dentro de cada bin. Por exemplo, o bin D8 inclui LEDs com V_Fentre 3,00V e 3,20V. Selecionar LEDs do mesmo bin de tensão pode ajudar a obter uma divisão de corrente mais uniforme quando vários LEDs são conectados em paralelo.

3.2 Binning de Intensidade Luminosa

Este é um bin crítico para a consistência do brilho. Os bins (N, P, Q, R) definem valores mínimos e máximos de intensidade luminosa, cada um com uma tolerância de ±15%. O bin N cobre 28,0-45,0 mcd, enquanto o bin R cobre a faixa de brilho mais alta de 112,0-180,0 mcd. Usar LEDs do mesmo bin de intensidade é essencial para aplicações onde o brilho percebido uniforme é importante.

3.3 Binning de Comprimento de Onda Dominante

Este binning garante consistência de cor. Os dois bins, AC (465,0-470,0 nm) e AD (470,0-475,0 nm), têm uma tolerância apertada de ±1 nm. O bin AC representa um azul ligeiramente mais curto e puro, enquanto o bin AD é um azul ligeiramente mais longo e esverdeado. A seleção consistente do comprimento de onda é fundamental para aplicações de indicadores críticas em cor ou ao misturar cores.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora a ficha técnica faça referência a curvas características típicas, os dados fornecidos permitem a análise das tendências de desempenho.

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

Com base na faixa V_Fespecificada de 2,8-3,8V a 20mA, o LED exibe uma curva I-V exponencial característica de um diodo. A tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo, o que significa que diminui ligeiramente à medida que a temperatura da junção aumenta para uma determinada corrente.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A intensidade luminosa é aproximadamente proporcional à corrente direta na faixa de operação normal (até 20mA). No entanto, a eficiência pode cair em correntes muito altas devido ao aumento da temperatura da junção e outros efeitos não lineares. A especificação de derating acima de 50°C está diretamente relacionada ao gerenciamento deste efeito térmico para manter a saída de luz e a longevidade.

4.3 Distribuição Espectral

Com um comprimento de onda de pico de 468 nm e uma faixa de comprimento de onda dominante de 465-475 nm, o LED emite na região azul do espectro visível. A meia largura espectral de 25 nm indica uma banda de emissão relativamente estreita, o que é característico dos LEDs azuis baseados em InGaN.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED utiliza o footprint padrão da indústria para o encapsulamento 0603, que nominalmente mede 1,6mm de comprimento, 0,8mm de largura e 0,6mm de altura. Todas as tolerâncias dimensionais são de ±0,10mm, salvo especificação em contrário. O encapsulamento possui uma lente de epóxi transparente.

5.2 Identificação de Polaridade e Design do Pad de Solda

O cátodo é tipicamente marcado, muitas vezes por uma tonalidade verde no lado correspondente do encapsulamento ou por um entalhe no bolso da fita da bobina. A ficha técnica inclui dimensões sugeridas para os pads de solda para garantir uma junta de solda confiável e um alinhamento adequado durante o refluxo. Seguir estas recomendações de padrão de land é essencial para um bom rendimento de soldagem e estabilidade mecânica.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfis de Soldagem por Refluxo

A ficha técnica fornece dois perfis de refluxo por infravermelho (IR) sugeridos: um para processo normal (estanho-chumbo) e um para processo sem chumbo usando pasta de solda SnAgCu. O perfil sem chumbo normalmente tem uma temperatura de pico mais alta (até 260°C), mas um tempo acima do líquido semelhante. A adesão a estes perfis é crítica para evitar danos térmicos ao epóxi do LED ou ao chip semicondutor.

6.2 Limpeza e Armazenamento

Se a limpeza for necessária após a soldagem, apenas solventes especificados como álcool etílico ou álcool isopropílico devem ser usados à temperatura normal por menos de um minuto. Produtos químicos não especificados podem danificar o encapsulamento. Para armazenamento, LEDs removidos de sua bolsa original de barreira de umidade devem ser submetidos a refluxo dentro de uma semana. Para armazenamento mais longo fora da embalagem original, eles devem ser armazenados em um ambiente seco (por exemplo, com dessecante) e podem exigir um processo de cozimento (por exemplo, 60°C por 24 horas) antes da montagem para remover a umidade absorvida e prevenir o efeito "popcorning" durante o refluxo.

7. Informações de Embalagem e Pedido

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada de 8mm de largura enrolada em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Cada bobina contém 3000 peças. As especificações da fita e da bobina estão em conformidade com a ANSI/EIA 481-1-A-1994. Os bolsos vazios na fita são selados com uma fita de cobertura. O número máximo de componentes ausentes consecutivos (skips) permitido é dois. Para quantidades menores que uma bobina completa, é especificada uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças para lotes remanescentes.

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Projeto do Circuito de Acionamento

LEDs são dispositivos operados por corrente. O método mais confiável para acionar vários LEDs é usar um resistor limitador de corrente em série para cada LED (Modelo de Circuito A na ficha técnica). Isto garante brilho uniforme apesar das variações na tensão direta (V_F) de LEDs individuais. Conectar vários LEDs diretamente em paralelo sem resistores individuais (Modelo de Circuito B) não é recomendado, pois pequenas diferenças em V_Fpodem causar um desequilíbrio significativo de corrente, levando a brilho desigual e potencial sobrecorrente no LED com o menor V_F.

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8.2 Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

O LED é sensível à descarga eletrostática. Para prevenir danos por ESD durante o manuseio e montagem, as seguintes precauções são obrigatórias: o pessoal deve usar pulseiras aterradas ou luvas antiestáticas; todas as estações de trabalho, equipamentos e racks de armazenamento devem estar devidamente aterrados; e o uso de ionizadores é recomendado para neutralizar cargas estáticas no ambiente de trabalho.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias de LED mais antigas, este LED azul baseado em InGaN oferece alta eficiência e brilho em um encapsulamento miniatura 0603. Sua compatibilidade com processos de refluxo sem chumbo e de alta temperatura o alinha com regulamentações ambientais modernas e tendências de fabricação. A disponibilidade de bins elétricos e ópticos apertados permite aplicações de alta precisão onde a consistência é primordial. O amplo ângulo de visão de 130 graus o torna adequado para aplicações que requerem iluminação ampla em vez de um feixe focalizado.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED diretamente com 3,3V?

R: Possivelmente, mas não de forma confiável. A tensão direta varia de 2,8V a 3,8V. A 3,3V, um LED do bin D11 (3,6-3,8V) pode não acender, enquanto um do bin D7 (2,8-3,0V) seria severamente superacionado. Sempre use um resistor em série para definir a corrente precisamente para 20mA (ou menos), independentemente da tensão de alimentação.

P: Por que há uma faixa tão grande na intensidade luminosa (28 a 180 mcd)?

R: Esta é a dispersão total da produção. Para um pedido específico, você seleciona um bin (N, P, Q, R) para obter uma faixa muito mais estreita. Este processo de binning garante que você receba LEDs com brilho consistente para o seu projeto.

P: Como consigo cor uniforme no meu produto?

R: Encomende LEDs do mesmo bin de Comprimento de Onda Dominante (AC ou AD). Misturar bins pode resultar em tons de azul visivelmente diferentes.

11. Caso Prático de Projeto e Uso

1. Cenário: Projetando um painel de indicadores de status com 10 LEDs azuis.Requisito de Brilho:

2. Decida o brilho necessário. Para um ambiente com alta luz ambiente, selecione o bin Q ou R (71-180 mcd). Para um ambiente escuro, o bin N ou P pode ser suficiente.Consistência de Cor:

3. Especifique um único bin de Comprimento de Onda Dominante (por exemplo, AC) para garantir que todos os indicadores sejam do mesmo tom de azul.Projeto do Circuito:_{Use uma fonte de 5V. Calcule o resistor em série para cada LED: R = (V}fonte_F- V_F) / I_F. Usando o pior caso de V_Fdo seu bin de tensão selecionado (por exemplo, máximo de D9 de 3,4V), R = (5V - 3,4V) / 0,020A = 80 Ohms. Use o valor padrão mais próximo (82 Ohms). Isto garante que nenhum LED exceda 20mA mesmo se seu V

4. estiver na extremidade inferior do bin.Layout:

5. Siga o layout de pad sugerido na ficha técnica para uma soldagem confiável.Montagem:

Siga o perfil de refluxo sem chumbo recomendado, se aplicável. Armazene bobinas abertas em um armário seco se não forem usadas imediatamente.

12. Introdução ao Princípio de Operação

Este LED é baseado em uma heteroestrutura semicondutora feita de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN). Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. Este processo de recombinação libera energia na forma de fótons (luz). A composição específica da liga de InGaN determina a energia da banda proibida, que corresponde diretamente ao comprimento de onda (cor) da luz emitida. Para emissão azul, é necessário um material com uma banda proibida relativamente larga (~2,7 eV). A lente de epóxi transparente serve para proteger o chip semicondutor e moldar a saída de luz, resultando no amplo ângulo de visão.

13. Tendências e Desenvolvimentos Tecnológicos