Ficha Técnica do LED SMD 16-213/BHC-ZL1M2QY/3T - 1.6x0.8mm - 3.2V - 110mW - Azul - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O 16-213/BHC-ZL1M2QY/3T é um díodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD) que utiliza um chip semicondutor azul de InGaN. Este componente foi concebido para montagens eletrónicas modernas e de alta densidade, onde o espaço e o peso são restrições críticas. A sua principal proposta de valor reside em permitir a miniaturização dos produtos finais, mantendo um desempenho ótico fiável.

O LED é embalado em fita de 8mm enrolada numa bobina de 7 polegadas de diâmetro, tornando-o totalmente compatível com equipamentos automáticos de montagem pick-and-place. Esta compatibilidade otimiza os processos de fabrico de alto volume. O dispositivo é construído com materiais sem chumbo (Pb-free) e cumpre a diretiva da União Europeia sobre Restrição de Substâncias Perigosas (RoHS), o regulamento REACH (Registo, Avaliação, Autorização e Restrição de Produtos Químicos) e as normas livres de halogéneos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Está qualificado para utilização em processos de soldadura por refluxo por infravermelhos e por fase de vapor.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. O funcionamento nestes limites não é garantido e deve ser evitado no desenho do circuito.

• Tensão Inversa (V_R):5 V. Exceder esta tensão na direção de polarização inversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta Contínua (I_F):25 mA. Esta é a corrente DC máxima recomendada para um funcionamento fiável a longo prazo.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA. Esta especificação de corrente pulsada (a um ciclo de trabalho de 1/10, 1 kHz) é para condições transitórias breves, não para operação contínua.
• Dissipação de Potência (P_d):110 mW. Esta é a perda de potência máxima permitida (V_F* I_F) dentro do dispositivo a uma temperatura ambiente de 25°C. É necessário reduzir a potência a temperaturas mais elevadas.
• Resistência à Descarga Eletrostática (ESD):150 V (Modelo do Corpo Humano). Procedimentos adequados de manuseamento ESD são essenciais durante a montagem e o manuseamento.
• Temperatura de Funcionamento (T_opr):-40°C a +85°C. O dispositivo é funcional nesta ampla gama de temperaturas industriais.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura (T_sol):O encapsulamento pode suportar soldadura por refluxo com uma temperatura de pico de 260°C durante até 10 segundos, ou soldadura manual a 350°C durante até 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Óticas

Estes parâmetros são tipicamente medidos a uma temperatura ambiente (T_a) de 25°C e a uma corrente direta (I_F) de 5 mA, salvo indicação em contrário. Eles definem o desempenho central de saída de luz e elétrico.

• Intensidade Luminosa (I_v):Varia de um mínimo de 11,5 mcd a um máximo de 28,5 mcd. O valor típico situa-se dentro desta gama. Aplica-se uma tolerância de ±11%.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):Aproximadamente 120 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade da intensidade de pico medida a 0 graus (no eixo).
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):Tipicamente 468 nm. Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência atinge o seu máximo.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Varia de 465 nm a 475 nm. Este é o comprimento de onda único percecionado pelo olho humano, definindo a cor. Aplica-se uma tolerância de ±1 nm.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):Tipicamente 25 nm. Esta é a largura total a meia altura (FWHM) do espetro de emissão, indicando a pureza da cor.
• Tensão Direta (V_F):Varia de 2,7 V a 3,2 V a I_F= 5mA. Aplica-se uma tolerância de ±0,05V. Esta é a queda de tensão no LED quando está a conduzir corrente.
• Corrente Inversa (I_R):Máximo de 50 μA quando é aplicada uma polarização inversa de 5 V.

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 satisfaçam requisitos específicos da aplicação.

3.1 Bins de Intensidade Luminosa

Classificado a I_F= 5 mA. Os códigos L1, L2, M1, M2 representam níveis crescentes de saída de luz.

• L1:11,5 – 14,5 mcd
• L2:14,5 – 18,0 mcd
• M1:18,0 – 22,5 mcd
• M2:22,5 – 28,5 mcd

3.2 Bins de Comprimento de Onda Dominante

Classificado a I_F= 5 mA. Define o tom preciso de azul.

• X:465 – 470 nm
• Y:470 – 475 nm

3.3 Bins de Tensão Direta

Classificado a I_F= 5 mA. Importante para projetar circuitos limitadores de corrente e gerir o consumo de energia.

• 29:2,7 – 2,8 V
• 30:2,8 – 2,9 V
• 31:2,9 – 3,0 V
• 32:3,0 – 3,1 V
• 33:3,1 – 3,2 V

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características medidas a T_a=25°C, oferecendo perspetiva sobre o desempenho em condições variáveis.

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

Esta curva mostra a relação exponencial entre corrente e tensão. O ponto de operação para uma dada corrente (ex., 5mA, 20mA) pode ser determinado a partir deste gráfico, o que é crucial para selecionar uma resistência limitadora de corrente ou um circuito de acionamento apropriado.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A saída de luz aumenta com a corrente direta, mas a relação não é perfeitamente linear, especialmente a correntes mais elevadas. Este gráfico ajuda os projetistas a compreender o compromisso de eficiência ao acionar o LED a diferentes níveis de corrente.

4.3 Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente

A saída de luz do LED diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Esta curva de redução de potência é crítica para aplicações que operam em temperaturas ambientes elevadas. Mostra a intensidade luminosa relativa a diminuir à medida que a temperatura aumenta de -40°C a +100°C.

4.4 Curva de Redução da Corrente Direta

Diretamente relacionada com o limite de dissipação de potência, esta curva especifica a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente. Para evitar sobreaquecimento e garantir longevidade, a corrente de acionamento deve ser reduzida quando se opera acima de 25°C.

4.5 Distribuição Espetral

Este gráfico exibe a potência ótica relativa emitida ao longo do espetro de comprimentos de onda, centrada no comprimento de onda de pico de ~468 nm com uma largura de banda característica. Confirma a emissão de cor azul.

4.6 Padrão de Radiação

Um diagrama polar que ilustra a distribuição espacial da intensidade luminosa. O ângulo de visão de 120 graus é visualmente confirmado por este padrão, mostrando como a luz é emitida numa ampla distribuição tipo Lambertiana.

5. Informação Mecânica e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED está em conformidade com a pegada padrão do LED chip 1608 (1,6mm x 0,8mm). As dimensões-chave incluem o comprimento total, largura e altura, bem como o espaçamento e tamanho das almofadas dos elétrodos. Todas as tolerâncias são tipicamente ±0,1mm, salvo indicação em contrário. É fornecida uma sugestão de padrão de soldadura (pegada) para desenho de PCB como referência, embora se aconselhe os projetistas a adaptá-la com base no seu processo de montagem específico e requisitos de fiabilidade.

5.2 Identificação da Polaridade

O cátodo é tipicamente marcado por um tom verde ou outro indicador visual no próprio encapsulamento. Deve ser consultada a ficha técnica para o esquema de marcação exato. A polaridade correta é essencial para o funcionamento do circuito.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Temperatura de Soldadura por Refluxo

É especificado um perfil de temperatura de refluxo sem chumbo (Pb-free):

• Pré-aquecimento:150–200°C durante 60–120 segundos.
• Tempo Acima do Líquidus (TAL):60–150 segundos acima de 217°C.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C, mantida por um máximo de 10 segundos.
• Taxa de Aquecimento:Máximo de 6°C/segundo até 255°C.
• Taxa de Arrefecimento:Máximo de 3°C/segundo.
• Limite de Refluxo:A montagem não deve ser submetida a soldadura por refluxo mais de duas vezes.

6.2 Soldadura Manual

Se for necessária soldadura manual, a temperatura da ponta do ferro deve ser mantida 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 choque térmico.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

Os LEDs são embalados num saco resistente à humidade com dessecante.

• Antes de Abrir:Armazenar a ≤30°C e ≤90% de Humidade Relativa (HR).
• Depois de Abrir:A "vida útil no chão de fábrica" é de 1 ano em condições de ≤30°C e ≤60% HR. Os dispositivos não utilizados devem ser reembalados numa embalagem à prova de humidade.
• Secagem (Baking):Se o indicador de dessecante mudou de cor ou o tempo de armazenamento foi excedido, é necessário um tratamento de secagem a 60 ±5°C durante 24 horas antes do refluxo para prevenir "popcorning" (fendilhação do encapsulamento devido à pressão de vapor).

6.4 Precauções Críticas

• Limitação de Corrente:É obrigatório um resistor limitador de corrente externo ou um acionador de corrente constante. A característica exponencial I-V do LED significa que uma pequena alteração de tensão causa uma grande alteração de corrente, o que pode levar a falha imediata.
• Stress Mecânico:Evitar aplicar stress ao corpo do LED durante a soldadura ou na montagem final. Não deformar o PCB após a soldadura.
• Reparação:Não é recomendada a reparação após a soldadura. Se for inevitável, deve ser utilizado um ferro de soldar de dupla cabeça especializado para aquecer simultaneamente ambos os terminais, prevenindo stress mecânico nas juntas de solda. O impacto nas características do LED deve ser avaliado previamente.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações da Fita e Bobina

Os componentes são fornecidos em fita transportadora relevada com uma largura de 8mm. A fita é enrolada numa bobina padrão de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Cada bobina contém 3000 peças (POS). São fornecidas dimensões detalhadas para a fita transportadora, incluindo espaçamento dos compartimentos e tamanho do cubo da bobina.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém vários códigos-chave:

• CPN:Número de Peça do Cliente (opcional).
• P/N:Número de Peça Completo do Fabricante (ex., 16-213/BHC-ZL1M2QY/3T).
• QTY:Quantidade de Embalagem na bobina.
• CAT:Classe de Intensidade Luminosa (ex., L1, M2).
• HUE:Classe de Cromaticidade/Comprimento de Onda Dominante (ex., X, Y).
• REF:Classe de Tensão Direta (ex., 30, 32).
• LOT No:Número de lote de fabrico rastreável.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Retroiluminação:Ideal para retroiluminar indicadores, interruptores, símbolos e pequenos painéis LCD em tabliê automóvel, eletrónica de consumo e painéis de controlo industrial.
• Indicadores de Estado:Perfeito para indicadores de energia, conectividade ou estado de função em equipamentos de telecomunicações (telefones, faxes), hardware de rede e periféricos de computador.
• Iluminação de Uso Geral:Adequado para qualquer aplicação que requeira uma luz indicadora azul compacta, fiável e de baixa potência.

8.2 Considerações de Desenho

• Desenho do Circuito:Utilizar sempre um resistor em série ou um acionador de corrente constante. Calcular o valor do resistor usando R = (V_fonte- V_F) / I_F, onde V_Fdeve ser escolhido a partir do valor máximo do bin (ex., 3,2V) para um desenho conservador.
• Gestão Térmica:Para operação contínua a altas temperaturas ambientes ou próximo da corrente máxima, considerar o layout do PCB para ajudar na dissipação de calor. Utilizar as curvas de redução de potência para selecionar uma corrente de operação segura.
• Desenho Ótico:O ângulo de visão de 120 graus proporciona uma visibilidade ampla. Para luz focada, pode ser necessária uma lente externa. O encapsulamento de resina transparente é adequado para aplicações onde a cor do chip é aceitável.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A principal vantagem deste LED em encapsulamento 1608, comparado com LEDs maiores com terminais, é a sua extrema miniaturização, permitindo uma maior densidade de embalagem em PCBs e, em última análise, produtos finais mais pequenos. Comparado com outros encapsulamentos SMD, o 1608 oferece um bom equilíbrio entre tamanho e facilidade de manuseamento durante a montagem. A sua conformidade com os regulamentos ambientais modernos (RoHS, Livre de Halogéneos) torna-o adequado para mercados globais com restrições materiais rigorosas. A estrutura de binning especificada fornece aos projetistas um desempenho previsível, o que é crítico para aplicações que requerem cor e brilho consistentes em múltiplas unidades.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

10.1 Que valor de resistor devo usar com uma fonte de 5V?

Usando o V_Fmáximo de 3,2V e um I_Falvo de 5mA: R = (5V - 3,2V) / 0,005A = 360 Ω. O valor padrão mais próximo e superior (ex., 390 Ω) forneceria uma corrente ligeiramente mais segura de ~4,6mA.

10.2 Posso acionar este LED a 20mA continuamente?

Sim, o valor máximo absoluto para corrente direta contínua é 25 mA. No entanto, deve consultar a curva de redução de potência se a temperatura ambiente exceder 25°C. A 85°C, a corrente máxima permitida é significativamente menor. Além disso, acionar a 20mA produzirá uma saída de luz mais elevada, mas reduzirá a eficiência e aumentará a temperatura da junção.

10.3 O que significa a cor da resina "transparente"?

Significa que a epóxi que encapsula o chip semicondutor é transparente, não difusa ou tingida. Isto permite que a cor verdadeira do chip azul de InGaN seja vista diretamente, resultando num ponto de cor mais saturado, mas potencialmente tornando o minúsculo chip em si visível.

10.4 Porque é que a informação de armazenamento e secagem é tão importante?

Os encapsulamentos plásticos SMD podem absorver humidade do ar. Durante o processo de soldadura por refluxo a alta temperatura, esta humidade retida pode transformar-se rapidamente em vapor, causando delaminação interna ou fendilhação ("popcorning"), o que destrói o dispositivo. A secagem prescrita remove esta humidade.

11. Caso Prático de Desenho e Utilização

Cenário: Desenhar um painel multi-indicador para um dispositivo médico portátil.O dispositivo requer vários LEDs de estado azuis ("ligado"