Ficha Técnica de LED SMD 0603 Azul - Dimensões 1.6x0.8x0.8mm - 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) no tamanho de encapsulamento padrão 0603. O dispositivo emite luz azul utilizando um material semicondutor de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN). Foi concebido para processos de montagem automatizados e é compatível com soldagem por refluxo infravermelho, sendo adequado para fabricação eletrónica de alto volume.

1.1 Características e Vantagens Principais

O LED oferece várias características-chave que melhoram a sua usabilidade e fiabilidade em projetos eletrónicos modernos. É conforme com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), classificando-o como um produto ecológico. O componente é fornecido em fita padrão da indústria de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, facilitando o manuseamento eficiente por equipamento automatizado pick-and-place. O seu design é compatível com C.I. (Circuitos Integrados), permitindo uma integração direta em circuitos digitais e analógicos.

1.2 Aplicações Alvo

Este LED destina-se a ser utilizado em equipamento eletrónico geral. Aplicações típicas incluem indicadores de estado, retroiluminação para pequenos ecrãs, iluminação de painéis e iluminação decorativa em eletrónica de consumo, dispositivos de comunicação e equipamento de escritório. O seu fator de forma reduzido e fiabilidade tornam-no uma escolha versátil para projetos com restrições de espaço.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

Todos os parâmetros são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C, salvo indicação em contrário. Compreender estes parâmetros é crucial para um correto dimensionamento do circuito e para garantir o desempenho a longo prazo.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não se destinam a operação contínua.

• Dissipação de Potência (Pd):80 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o encapsulamento do LED pode dissipar sob a forma de calor.
• Corrente Direta de Pico (IFP):100 mA. Esta é a corrente instantânea máxima permitida, tipicamente especificada em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms) para evitar sobreaquecimento.
• Corrente Direta Contínua (IF):20 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima recomendada para operação fiável.
• Gama de Temperatura de Operação:-40°C a +85°C. O funcionamento do dispositivo é garantido dentro desta gama de temperatura ambiente.
• Gama de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +100°C. O dispositivo pode ser armazenado sem degradação dentro destes limites.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos sob condições de teste especificadas.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de 140 mcd (mínimo) a 450 mcd (máximo) a uma corrente direta (IF) de 20 mA. A intensidade é medida usando um sensor filtrado para corresponder à resposta fotópica do olho humano (curva CIE).
• Ângulo de Visão (2θ1/2):120 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do valor medido no eixo central. Um ângulo de visão amplo como este proporciona uma iluminação difusa e abrangente.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λP):468 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é mais elevada.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Varia de 465 nm a 475 nm a IF=20mA. Este é o comprimento de onda único percecionado pelo olho humano que define a cor da luz, derivado do diagrama de cromaticidade CIE.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):25 nm (típico). Este parâmetro indica a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida.
• Tensão Direta (VF):Varia de 2.8 V (mínimo) a 3.8 V (máximo) a IF=20mA. Esta é a queda de tensão no LED quando está a conduzir corrente.
• Corrente Inversa (IR):10 μA (máximo) a uma Tensão Inversa (VR) de 5V. O dispositivo não foi concebido para operação em polarização inversa; este parâmetro serve apenas para caracterização da corrente de fuga.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins de desempenho com base em parâmetros-chave. Isto permite aos projetistas selecionar componentes que cumpram requisitos específicos de uniformidade de cor e brilho na sua aplicação.

3.1 Binning de Tensão Direta

Os bins são identificados de D7 a D11, cada um cobrindo uma gama de 0.2V desde 2.8V até 3.8V a 20mA. A tolerância dentro de cada bin é de ±0.1V. Selecionar LEDs do mesmo bin de tensão ajuda a manter uma partilha de corrente uniforme quando vários LEDs estão ligados em paralelo.

1.3.2 Binning de Intensidade Luminosa

Os bins são identificados como R2, S1, S2, T1 e T2. A intensidade varia de 140 mcd (R2 min) a 450 mcd (T2 máx) a 20mA. A tolerância em cada bin de intensidade é de ±11%. Esta classificação é crítica para aplicações que requerem níveis de brilho consistentes em múltiplos indicadores.

3.3 Binning de Comprimento de Onda Dominante

Os bins são identificados como AC (465-470 nm) e AD (470-475 nm). A tolerância para cada bin é de ±1 nm. Isto garante um controlo muito apertado sobre a cor azul percecionada, o que é importante para correspondência de cor em matrizes de múltiplos LEDs ou sistemas de retroiluminação.

4. Análise de Curvas de Desempenho

Embora gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica (ex: Fig.1, Fig.5), as curvas típicas para estes dispositivos fornecem informações essenciais para o projeto.

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

A relação é exponencial. Um pequeno aumento na tensão para além do limiar leva a um grande aumento na corrente. Portanto, os LEDs devem ser alimentados por uma fonte limitada de corrente, não por uma fonte de tensão constante, para evitar fuga térmica e destruição.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A intensidade luminosa é aproximadamente proporcional à corrente direta. No entanto, a eficiência pode diminuir a correntes muito elevadas devido ao aumento da geração de calor na junção semicondutora.

4.3 Distribuição Espectral

O espetro de luz emitida centra-se no comprimento de onda de pico (468 nm típico) com uma largura a meia altura característica. O comprimento de onda dominante determina a tonalidade percecionada. Variações na fabricação e na corrente de condução podem causar ligeiros desvios nestas características espectrais.

4.4 Dependência da Temperatura

O desempenho do LED é sensível à temperatura. Tipicamente, a tensão direta diminui com o aumento da temperatura da junção, enquanto a intensidade luminosa também diminui. Operar o LED dentro da sua gama de temperatura especificada é vital para manter o desempenho e longevidade.

5. Informação Mecânica e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Dispositivo

O LED está conforme com a pegada padrão do encapsulamento EIA 0603. Dimensões-chave incluem um comprimento do corpo de aproximadamente 1.6 mm, uma largura de 0.8 mm e uma altura de 0.8 mm. Desenhos mecânicos detalhados devem ser consultados para o layout preciso das pastilhas e tolerâncias de colocação, que são tipicamente de ±0.2 mm.

5.2 Identificação da Polaridade

O cátodo está tipicamente marcado, frequentemente por um tom esverdeado no lado correspondente da lente ou por um entalhe no encapsulamento. A orientação correta da polaridade é obrigatória durante a montagem para garantir o funcionamento adequado.

5.3 Projeto Recomendado de Pastilhas de PCB

Recomenda-se um padrão de pastilhas ligeiramente maior do que a pegada do dispositivo para garantir uma junta de solda fiável. A ficha técnica fornece um diagrama de layout de pastilhas específico otimizado para processos de soldagem por refluxo infravermelho ou de fase vapor, o que ajuda a prevenir o efeito "tombstoning" (o componente levantar-se numa extremidade) durante o refluxo.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O dispositivo é compatível com processos de soldagem por refluxo infravermelho. Sugere-se um perfil de soldagem sem chumbo conforme com J-STD-020B. Parâmetros-chave incluem uma temperatura de pré-aquecimento de 150-200°C, uma temperatura de pico do corpo não superior a 260°C, e um tempo acima do líquidus (TAL) ajustado à pasta de soldar específica. O tempo total de pré-aquecimento deve ser limitado a um máximo de 120 segundos.

6.2 Soldagem Manual

Se for necessária soldagem manual, utilize um ferro de soldar com temperatura não superior a 300°C. O tempo de soldagem deve ser limitado a um máximo de 3 segundos por pastilha, e esta operação deve ser realizada apenas uma vez para minimizar o stress térmico no componente.

6.3 Armazenamento e Manuseamento

Embalagem Não Aberta:Armazenar a ≤30°C e ≤70% de Humidade Relativa (HR). A vida útil na bolsa à prova de humidade com dessecante é de um ano.
Embalagem Aberta:Para componentes expostos ao ar ambiente, as condições de armazenamento não devem exceder 30°C e 60% HR. É fortemente recomendado completar o processo de refluxo IR dentro de 168 horas (7 dias) após a abertura da bolsa. Para armazenamento mais prolongado fora da embalagem original, armazenar num recipiente selado com dessecante ou numa atmosfera de azoto. Componentes armazenados para além de 168 horas devem ser pré-aquecidos a aproximadamente 60°C durante pelo menos 48 horas antes da soldagem para remover a humidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" (fissuração do encapsulamento devido à rápida expansão do vapor durante o refluxo).

6.4 Limpeza

Se for necessária limpeza da placa montada, utilize apenas solventes especificados. Imersão do LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto é aceitável. Não utilize produtos de limpeza químicos não especificados, pois podem danificar a lente epóxi ou o encapsulamento.

7. Informação de Embalagem e Encomenda

7.1 Especificações da Fita e Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada de 8mm de largura enrolada em bobinas de 7 polegadas (178 mm) de diâmetro. Cada bobina contém 2000 peças. Os compartimentos da fita são selados com uma fita de cobertura protetora superior. A embalagem segue as especificações ANSI/EIA-481. Para quantidades inferiores a uma bobina completa, aplica-se uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças para lotes remanescentes.

7.2 Garantia de Qualidade na Fita

O número máximo de componentes em falta consecutivos (compartimentos vazios) numa bobina é de dois, garantindo consistência para alimentadores automatizados.

8. Considerações de Projeto de Aplicação

8.1 Método de Condução

Um LED é um dispositivo operado por corrente. Para garantir brilho uniforme, especialmente ao ligar vários LEDs em paralelo, cada LED deve ser conduzido pela sua própria resistência limitadora de corrente. Conduzir LEDs em série com uma fonte de corrente constante é frequentemente um método mais fiável para alcançar intensidade uniforme, uma vez que a mesma corrente flui por todos os dispositivos na cadeia.

8.2 Gestão Térmica

Embora a dissipação de potência seja baixa (80mW máx.), um layout adequado da PCB pode ajudar na dissipação de calor. Garanta uma área de cobre adequada ligada às pastilhas térmicas (se existirem) ou aos traços do cátodo/ânodo para funcionar como dissipador de calor, especialmente quando operar a altas temperaturas ambientes ou próximo da corrente máxima.

8.3 Proteção Elétrica

Considere adicionar diodos de supressão de tensão transitória (TVS) ou outros circuitos de proteção se o LED estiver ligado a linhas suscetíveis a picos de tensão ou descargas eletrostáticas (ESD). O LED tem uma baixa tensão de ruptura inversa e pode ser facilmente danificado por polarização inversa ou condições de sobretensão.

9. Perguntas Frequentes (FAQ)

9.1 Posso alimentar este LED diretamente a partir de uma saída lógica de 5V ou 3.3V?

Não. Deve utilizar uma resistência limitadora de corrente em série. O valor da resistência necessária (R) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, onde Vcc é a sua tensão de alimentação (ex: 5V), VF é a tensão direta do LED (use o valor máximo do bin, ex: 3.8V), e IF é a corrente direta desejada (ex: 20mA). Exemplo: R = (5V - 3.8V) / 0.02A = 60 Ohms. Escolha sempre o próximo valor de resistência padrão superior e verifique a dissipação de potência na resistência.

9.2 Por que existe uma especificação de ângulo de visão e como a utilizo?

O ângulo de visão de 120 graus indica que este é um LED de ângulo amplo. A saída de luz é difusa em vez de focada num feixe estreito. Isto é ideal para indicadores de estado que precisam de ser visíveis a partir de uma ampla gama de posições. Para aplicações que requerem um feixe direcionado, uma lente ou um LED com um ângulo de visão mais estreito seria mais adequado.

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

Comprimento de Onda de Pico (λP)é o comprimento de onda físico onde a emissão de luz é mais forte.Comprimento de Onda Dominante (λd)é um valor calculado baseado em como o olho humano perceciona a cor; é o comprimento de onda único que pareceria ter a mesma cor que a saída do LED. Para LEDs monocromáticos como este azul, estão frequentemente próximos, mas o comprimento de onda dominante é o parâmetro-chave para correspondência de cor.

9.4 A minha aplicação requer uma cor azul muito consistente. O que devo especificar?

Deve especificar um bin de Comprimento de Onda Dominante apertado, como solicitar todas as peças do bin "AC" (465-470 nm) ou "AD" (470-475 nm). Isto garante uma variação de cor mínima entre diferentes LEDs no seu produto.

10. Estudo de Caso de Projeto e Utilização

10.1 Painel de Indicador de Estado Multi-LED

Cenário:Projetar um painel de controlo com 10 indicadores de estado azuis que devem ter brilho uniforme.
Abordagem de Projeto:
1. Circuito:Utilizar uma ligação em série para uniformidade. Com uma alimentação de 24V, ligue 5 LEDs em série por cadeia (5 * 3.8V máx = 19V), utilizando duas cadeias idênticas em paralelo. Um único driver de corrente constante ou uma resistência limitadora de corrente para cada cadeia calcula-se com base na queda de tensão total da cadeia.
2. Seleção de Componentes:Especifique LEDs do mesmo bin de Intensidade Luminosa (ex: todos do bin T1: 280-355 mcd) e do mesmo bin de Comprimento de Onda Dominante (ex: todos do bin AC) para garantir consistência visual.
3. Layout:Coloque os LEDs simetricamente na PCB. Garanta que a geometria de pastilhas recomendada é utilizada para promover uma soldagem fiável e um alinhamento consistente.

11. Introdução Tecnológica

11.1 Tecnologia de Semicondutor InGaN

Este LED utiliza uma camada ativa de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN). Variando a proporção de índio para gálio na rede cristalina, a banda proibida do semicondutor pode ser ajustada, o que determina diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida. O InGaN é o material predominante para produzir LEDs azuis, verdes e brancos de alta eficiência (os últimos usando um LED azul com um revestimento de fósforo). O encapsulamento 0603 aloja o minúsculo chip semicondutor, ligações por fio e uma lente epóxi moldada que protege o chip e molda a saída de luz.

12. Tendências da Indústria

12.1 Miniaturização e Integração

A tendência nos LEDs SMD continua em direção a tamanhos de encapsulamento mais pequenos (ex: 0402, 0201) para poupar espaço na placa em dispositivos cada vez mais compactos como smartphones, wearables e ecrãs ultrafinos. Além disso, há um crescimento em módulos LED integrados que combinam o chip LED com um CI driver, componentes de proteção e, por vezes, múltiplas cores (RGB) num único encapsulamento, simplificando o projeto e melhorando o desempenho.

12.2 Eficiência e Fiabilidade

Melhorias contínuas na ciência dos materiais e nos processos de fabrico aumentam constantemente a eficácia luminosa (lúmens por watt) dos LEDs, permitindo uma saída mais brilhante com menor potência ou carga térmica reduzida. Materiais e técnicas de encapsulamento melhorados também melhoram a fiabilidade a longo prazo, a estabilidade da cor e a resistência a condições ambientais adversas como alta temperatura e humidade.