Folha de Dados Técnicos do LED SMD 15-11/BHC-ZL2N1QY/2T - Azul - 1.6x0.8x0.6mm - 3.2V - 40mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 15-11/BHC-ZL2N1QY/2T é um LED azul de montagem em superfície (SMD) compacto, projetado para aplicações eletrónicas modernas que exigem alta densidade de componentes. Este dispositivo utiliza tecnologia de semicondutor InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) para produzir luz azul com um comprimento de onda dominante típico de 468 nm. O seu tamanho reduzido e design de baixo perfil tornam-no uma escolha ideal para aplicações com espaço limitado.

1.1 Características e Vantagens Principais

As principais vantagens deste LED derivam do seu encapsulamento SMD (Dispositivo de Montagem em Superfície). É fornecido em fita de 8mm enrolada numa bobina de 7 polegadas de diâmetro, garantindo compatibilidade com equipamentos de montagem automática pick-and-place de alta velocidade. Isto reduz significativamente o tempo e o custo de fabrico em comparação com componentes de orifício passante. O dispositivo é qualificado para processos padrão de soldadura por refluxo infravermelho e de fase de vapor, alinhando-se com as técnicas de montagem de PCB convencionais.

As principais características do produto incluem a conformidade com as principais normas ambientais e de segurança: é livre de chumbo (Pb-free), incorpora proteção contra ESD (Descarga Eletrostática), adere ao regulamento REACH da UE e cumpre os requisitos de isenção de halogéneos (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm). O produto também foi concebido para permanecer dentro das especificações compatíveis com a RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).

O tamanho reduzido (aproximadamente 1.6mm x 0.8mm x 0.6mm) permite uma poupança significativa de espaço na placa, maior densidade de empacotamento e dimensões finais do produto reduzidas. A sua construção leve apoia ainda mais a sua utilização em aplicações miniaturizadas e portáteis.

1.2 Aplicações Alvo

Este LED azul é adequado para uma variedade de funções de sinalização e retroiluminação. As áreas de aplicação comuns incluem 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, retroiluminação plana para painéis LCD, iluminação de interruptores e uso geral como indicador onde é necessário um sinal azul brilhante e claro.

2. Especificações Técnicas e Interpretação Objetiva

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não se destinam à operação normal.

• Tensão Inversa (V_R):5V. Exceder esta tensão em polarização inversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta Contínua (I_F):10 mA. A corrente DC máxima para operação fiável a longo prazo.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA (a um ciclo de trabalho de 1/10, 1 kHz). Isto permite pulsos breves de corrente mais elevada, útil para multiplexagem ou sinalização pulsada, mas a potência média deve ser gerida.
• Dissipação de Potência (P_d):40 mW. A perda de potência máxima permitida (V_F* I_F) a uma temperatura ambiente de 25°C. É necessário derating a temperaturas mais elevadas.
• Resistência a ESD (HBM):2000V. Fornece um grau de proteção contra descarga eletrostática durante a manipulação, mas ainda são recomendados protocolos ESD adequados.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. A gama de temperatura ambiente para operação funcional.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura:Perfil de refluxo com pico a 260°C por no máximo 10 segundos; Soldadura manual a 350°C por no máximo 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas (Ta=25°C, I_F=5mA)

Estes parâmetros definem o desempenho típico do LED em condições de teste padrão.

• Intensidade Luminosa (I_v):14,5 a 36,0 mcd (milicandela). A saída real é classificada em bins (ver Secção 3).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus (típico). Este amplo ângulo de visão é característico do design da lente do LED, proporcionando um padrão de emissão amplo.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):468 nm (típico). O comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):465 a 475 nm. Isto define a cor percebida da luz e também é classificado em bins.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):25 nm (típico). A largura do espectro emitido a metade da intensidade máxima (FWHM).
• Tensão Direta (V_F):2,70 a 3,20 V. A queda de tensão no LED na corrente de teste. Este parâmetro é classificado em bins e tem uma tolerância de ±0,05V dentro de um bin.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins de desempenho. O 15-11/BHC-ZL2N1QY/2T utiliza um sistema de binning tridimensional para intensidade luminosa, comprimento de onda dominante e tensão direta.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os bins são definidos pelos códigos L2, M1, M2 e N1, com intensidades mínimas variando de 14,5 mcd a 28,5 mcd. O código do bin no número da peça (ex.: 'N1' em ZL2N1QY) especifica a saída luminosa mínima e máxima garantida. Aplica-se uma tolerância de ±11% à intensidade luminosa.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante (Cor)

O comprimento de onda é classificado em dois códigos: 'X' (465-470 nm) e 'Y' (470-475 nm). O número da peça indica este bin (ex.: ZL2N1QY). É especificada uma tolerância de ±1nm para o comprimento de onda dominante.

3.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada em cinco bins codificados de 29 a 33, correspondendo a intervalos de tensão de 2,70-2,80V até 3,10-3,20V. O número da peça indica este bin (ex.: ZL2N1QY). A tolerância dentro de um bin é de ±0,05V.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas não sejam detalhadas no texto fornecido, as características eletro-ópticas típicas para tal LED incluiriam:

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Mostra a relação exponencial entre a corrente direta e a tensão direta. A tensão de joelho é tipicamente cerca de 2,7-3,2V para LEDs azuis InGaN.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:A intensidade geralmente aumenta linearmente com a corrente na gama de operação normal (até I_F), mas a eficiência pode diminuir a correntes muito elevadas devido ao aquecimento.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:A saída de luz tipicamente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Compreender este derating é crucial para projetos que operam a altas temperaturas ambientes.
• Distribuição Espectral:Um gráfico que mostra a potência relativa emitida através dos comprimentos de onda, centrada em torno de 468 nm com uma FWHM de ~25 nm.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED tem um tamanho nominal do corpo de 1,6mm de comprimento, 0,8mm de largura e 0,6mm de altura. O desenho do encapsulamento especifica as dimensões exatas e tolerâncias (±0,1mm salvo indicação em contrário) para o corpo do LED, as pastilhas de solda e a localização da marcação do cátodo. O cátodo é identificado por uma marca específica no encapsulamento, o que é crítico para a orientação correta do PCB.

5.2 Footprint de PCB Recomendado

Deve ser utilizado um desenho de padrão de solda que acomode as dimensões do encapsulamento e permita a formação adequada do filete de solda. O desenho dimensional da folha de dados fornece a base para criar este footprint em software CAD de PCB.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura por Refluxo

Para montagem sem chumbo, é fornecido um perfil de refluxo recomendado: pré-aquecimento entre 150-200°C durante 60-120 segundos, tempo acima do líquido (217°C) durante 60-150 segundos, com uma temperatura de pico não excedendo 260°C por um máximo de 10 segundos. A taxa máxima de aquecimento é de 6°C/seg, e a taxa máxima de arrefecimento é de 3°C/seg. A soldadura por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes.

6.2 Soldadura Manual

Se for necessária soldadura manual, a temperatura da ponta do ferro de soldar deve estar abaixo de 350°C, e o tempo de contacto por terminal não deve exceder 3 segundos. Recomenda-se um ferro de baixa potência (<25W). Deve ser permitido um intervalo de arrefecimento de pelo menos 2 segundos entre a soldadura de cada terminal para evitar stress térmico.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

O produto é embalado num saco resistente à humidade com dessecante. O saco não deve ser aberto até que os componentes estejam prontos para uso. Após a abertura, os LEDs devem ser armazenados a ≤ 30°C e ≤ 60% de HR. A "vida útil" nestas condições é de 1 ano. Se o tempo de armazenamento for excedido ou o dessecante indicar absorção de humidade, é necessário um tratamento de cozedura a 60 ± 5°C durante 24 horas antes da soldadura.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações da Fita e Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada com dimensões especificadas na folha de dados. Cada bobina contém 2000 peças. As dimensões da bobina também são fornecidas para equipamentos de manuseamento automático.

7.2 Informação da Etiqueta

A etiqueta da bobina contém informações críticas: Número do Produto do Cliente (CPN), Número da Peça do Fabricante (P/N), Quantidade de Embalagem (QTY) e os códigos de bin específicos para a Classe de Intensidade Luminosa (CAT), Classe de Cromaticidade/Comprimento de Onda Dominante (HUE) e Classe de Tensão Direta (REF), juntamente com o Número do Lote.

8. Considerações de Design para Aplicação

8.1 Limitação de Corrente

Crítico:Um resistor limitador de corrente externo ou um driver de corrente constantedeveser usado em série com o LED. A tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo, o que significa que diminui à medida que a junção aquece. Sem limitação de corrente, isto pode levar a fuga térmica e falha rápida (queima). O valor do resistor é calculado usando R = (V_fonte- V_F) / I_F.

8.2 Gestão Térmica

Embora a dissipação de potência seja baixa (40mW máx.), um layout adequado do PCB pode ajudar a gerir a temperatura da junção. Garanta uma área de cobre adequada ligada às pastilhas térmicas do LED (se existirem) ou aos traços do ânodo/cátodo para atuar como dissipador de calor, especialmente quando operar a altas temperaturas ambientes ou próximo da corrente máxima.

8.3 ESD e Manipulação

Apesar da proteção ESD incorporada, devem ser observadas as precauções padrão de ESD (pulseiras, bancadas de trabalho aterradas, espuma condutora) durante a manipulação e montagem para prevenir danos latentes.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O encapsulamento 15-11 oferece um equilíbrio entre miniaturização e facilidade de manuseamento/fabrico. Comparado com LEDs SMD maiores (ex.: 3528, 5050), economiza um espaço significativo na placa. Comparado com encapsulamentos ainda menores do tipo chip-scale (CSP), é geralmente mais fácil de montar, inspecionar e retrabalhar usando processos SMT padrão. O seu amplo ângulo de visão de 130 graus diferencia-o de LEDs com ângulos de feixe mais estreitos projetados para iluminação focada.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Posso alimentar este LED sem um resistor em série se a minha fonte de alimentação for de 3,0V?

R: Não. Mesmo que a tensão da fonte esteja próxima da V_Ftípica, a variação na V_F(entre bins e com a temperatura) e a tolerância da tensão da fonte tornam a ligação direta arriscada. É sempre necessário um mecanismo de limitação de corrente.

P: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?

R: O comprimento de onda de pico (λ_p) é o comprimento de onda físico da emissão espectral máxima. O comprimento de onda dominante (λ_d) é o comprimento de onda da luz monocromática que corresponderia à cor percebida do LED. Para LEDs azuis, eles são frequentemente muito próximos.

P: Como interpreto o número da peça '15-11/BHC-ZL2N1QY/2T'?

R: '15-11' é o código do encapsulamento. 'BHC' provavelmente indica a cor (Azul) e outros atributos. 'ZL2N1QY' contém os códigos de bin: Intensidade Luminosa (N1), Comprimento de Onda Dominante (Q) e Tensão Direta (Y). '2T' pode referir-se à embalagem em fita.

11. Exemplo de Caso de Uso em Design

Cenário: Retroiluminação de um painel de interruptores de membrana.Vários LEDs azuis 15-11 são colocados atrás de ícones translúcidos num painel. Um design simples usaria uma fonte de 5V. Para um I_Fde 5mA e uma V_Ftípica de 3,0V, o valor do resistor em série é R = (5V - 3,0V) / 0,005A = 400Ω. Um resistor padrão de 390Ω ou 430Ω seria adequado. Os LEDs podem ser ligados em paralelo, cada um com o seu próprio resistor, para garantir um brilho uniforme apesar das variações de V_F. O amplo ângulo de visão garante uma iluminação uniforme da área do ícone.

12. Princípio de Funcionamento

Este LED é baseado numa junção p-n de semicondutor feita de materiais InGaN. Quando uma tensão direta que excede o potencial interno da junção é aplicada, eletrões e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. No InGaN, esta recombinação liberta energia principalmente na forma de fotões (luz) na região azul do espectro visível. O comprimento de onda específico é determinado pela energia da banda proibida da composição da liga InGaN.

13. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs azuis eficientes, possibilitado pela tecnologia InGaN, foi uma conquista fundamental na iluminação de estado sólido, levando à criação de LEDs brancos (via conversão de fósforo) e ao Prémio Nobel da Física em 2014. As tendências atuais em LEDs SMD continuam em direção a maior eficiência (mais lúmens por watt), maior densidade de potência em encapsulamentos mais pequenos, melhor reprodução de cor e tolerâncias de binning mais apertadas para desempenho consistente em aplicações exigentes como retroiluminação de displays e iluminação automotiva.