Ficha Técnica do LED SMD 22-21/BHC-AN1P2/2C Azul - 2.2x2.1x1.1mm - 3.8V - 20mA - 40mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 22-21/BHC-AN1P2/2C é um díodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD) que emite luz azul. Foi concebido para montagens eletrónicas modernas e compactas que requerem uma funcionalidade fiável de sinalização ou retroiluminação. O dispositivo utiliza um chip de material InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) encapsulado numa resina transparente, produzindo luz com um comprimento de onda dominante típico de 468 nm.

A principal vantagem deste componente reside na sua pegada miniatura. Com dimensões de apenas 2.2mm x 2.1mm e uma altura de aproximadamente 1.1mm, permite reduções significativas no tamanho da placa de circuito impresso (PCB) e uma maior densidade de componentes em comparação com os LEDs tradicionais com terminais. Esta miniaturização contribui diretamente para fatores de forma mais pequenos dos produtos finais e reduz os requisitos de armazenamento de componentes. O dispositivo também é leve, tornando-o ideal para aplicações portáteis e miniaturas.

O produto está em conformidade com os principais regulamentos ambientais e de segurança, incluindo ser livre de chumbo (Pb-free), aderir à diretiva RoHS da UE (Restrição de Substâncias Perigosas), cumprir os regulamentos REACH da UE (Registo, Avaliação, Autorização e Restrição de Produtos Químicos) e satisfazer os padrões livres de halogéneos (Bromo <900 ppm, Cloro <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). É fornecido em fita padrão da indústria de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, garantindo compatibilidade com equipamentos automáticos de montagem pick-and-place. O componente é adequado para processos de soldagem por reflow por infravermelhos e por fase de vapor.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. O funcionamento nestas condições não é garantido e deve ser evitado no projeto do circuito.

• Tensão Inversa (V_R):5 V - A tensão máxima que pode ser aplicada na direção de polarização inversa.
• Corrente Direta (I_F):20 mA - A corrente contínua direta máxima recomendada para um funcionamento fiável.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA - A corrente direta pulsada máxima, permitida apenas em condições específicas (ciclo de trabalho de 1/10 a uma frequência de 1 kHz).
• Dissipação de Potência (P_d):40 mW - A potência máxima que o dispositivo pode dissipar, calculada como o produto da tensão direta pela corrente direta, considerando as limitações térmicas.
• Descarga Eletrostática (ESD) Modelo Corpo Humano (HBM):150 V - A sensibilidade do dispositivo à descarga eletrostática. Procedimentos adequados de manuseamento ESD são obrigatórios durante a montagem e manuseamento.
• Temperatura de Funcionamento (T_opr):-40°C a +85°C - A gama de temperatura ambiente na qual o dispositivo está especificado para funcionar.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C - A gama de temperatura para armazenar o dispositivo quando não está energizado.
• Temperatura de Soldagem (T_sol):São especificados dois perfis: Soldagem por reflow (pico de 260°C durante um máximo de 10 segundos) e Soldagem manual (350°C na ponta do ferro durante um máximo de 3 segundos por terminal).

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos numa condição de teste padrão de temperatura ambiente (T_a) de 25°C e uma corrente direta (I_F) de 20 mA, salvo indicação em contrário. Eles definem o desempenho típico do dispositivo.

• Intensidade Luminosa (I_v):Varia de um mínimo de 28.5 mcd a um máximo de 72.0 mcd. O valor típico não é especificado na tabela, mas o sistema de binning fornece gamas categorizadas. O ângulo de visão (2θ_1/2) é tipicamente 130 graus, indicando um cone de visão amplo.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):Tipicamente 468 nanómetros (nm). Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência está no seu máximo.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Varia de 464.5 nm a 476.5 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que corresponde à cor da luz emitida. É indicada uma tolerância de ±1 nm.
• Largura de Banda de Radiação Espectral (Δλ):Tipicamente 35 nm. Esta é a largura total à meia altura (FWHM) do espetro de emissão, descrevendo a pureza da cor.
• Tensão Direta (V_F):Tipicamente 3.8 V, com um máximo de 4.5 V a I_F= 20 mA. Esta é a queda de tensão no LED durante o funcionamento.
• Corrente Inversa (I_R):Máximo de 50 μA quando uma tensão inversa (V_R) de 5 V é aplicada.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir a consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins. Este dispositivo utiliza dois parâmetros de binning independentes.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

A saída luminosa é categorizada em quatro bins (N1, N2, P1, P2), cada um definindo uma gama específica de milicandelas (mcd) medida a I_F= 20 mA. Os bins garantem que os LEDs dentro de uma encomenda específica têm níveis de brilho semelhantes. A tolerância para a intensidade luminosa é especificada como ±11%.

• Bin N1:28.5 - 36.0 mcd
• Bin N2:36.0 - 45.0 mcd
• Bin P1:45.0 - 57.0 mcd
• Bin P2:57.0 - 72.0 mcd

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

A cor (comprimento de onda dominante) é categorizada em quatro bins (A9, A10, A11, A12), cada um cobrindo uma gama específica de nanómetros. Isto garante uniformidade de cor. A tolerância para o comprimento de onda dominante é de ±1 nm.

• Bin A9:464.5 - 467.5 nm
• Bin A10:467.5 - 470.5 nm
• Bin A11:470.5 - 473.5 nm
• Bin A12:473.5 - 476.5 nm

O número do produto provavelmente incorpora códigos (como \"AN1P2\") que especificam quais bins de intensidade e comprimento de onda estão incluídos numa bobina ou encomenda específica.

4. Análise das Curvas de Desempenho

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

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Esta curva não linear mostra a relação entre a corrente que passa pelo LED e a tensão nos seus terminais. Um pequeno aumento na tensão além do limiar de ativação leva a um grande aumento na corrente, destacando a necessidade de um circuito limitador de corrente.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Esta curva mostra tipicamente que a saída de luz aumenta com a corrente, mas pode tornar-se sublinear a correntes mais elevadas devido a efeitos térmicos e de eficiência.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:A saída de luz dos LEDs geralmente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Compreender esta derating é crucial para aplicações que operam a altas temperaturas ambientes.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando o pico a ~468 nm e a largura de banda FWHM de ~35 nm.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo tem uma pegada retangular. As dimensões principais (em milímetros, com uma tolerância típica de ±0.1mm salvo indicação) incluem um comprimento do corpo de 2.2 mm, uma largura do corpo de 2.1 mm e uma altura de aproximadamente 1.1 mm. A ficha técnica inclui um desenho dimensional detalhado mostrando o layout dos terminais, os tamanhos dos terminais e o padrão de soldagem recomendado para o PCB para garantir uma soldagem adequada e estabilidade mecânica.

5.2 Identificação da Polaridade

O cátodo é tipicamente marcado, muitas vezes por um entalhe, um ponto ou uma marca verde no próprio encapsulamento ou na fita transportadora. A polaridade correta deve ser observada durante a colocação para garantir o funcionamento do dispositivo.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Limitação de Corrente

Crítico:Um resistor limitador de corrente externo ou um circuito de acionamento de corrente constantedeveser usado em série com o LED. A tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo e uma pequena variação. Sem limitação de corrente, um ligeiro aumento na tensão de alimentação pode causar um grande aumento, potencialmente destrutivo, na corrente direta.

6.2 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

Os componentes são embalados num saco de barreira resistente à humidade com dessecante para evitar a absorção de humidade, o que pode causar \"popcorning\" (fissuração do encapsulamento) durante a soldagem por reflow.

• Não abra o saco até estar pronto para usar.
• Após a abertura, armazene os LEDs não utilizados a ≤30°C e ≤60% de Humidade Relativa.
• A \"vida útil após abertura\" do saco é de 168 horas (7 dias).
• Se a vida útil após abertura for excedida ou se o indicador de dessecante mostrar saturação, é necessário um processo de secagem a 60 ±5°C durante 24 horas antes da soldagem.

6.3 Perfil de Soldagem por Reflow

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

• Pré-aquecimento:Rampa da temperatura ambiente para 150-200°C ao longo de 60-120 segundos.
• Estabilização/Pré-reflow:Manter acima de 217°C durante 60-150 segundos.
• Reflow:A temperatura de pico não deve exceder 260°C, e o tempo acima de 255°C não deve exceder 30 segundos. O tempo no pico real (260°C) deve ser de no máximo 10 segundos.
• Arrefecimento:Taxa máxima de arrefecimento de 6°C/segundo.

Restrições Importantes:A soldagem por reflow não deve ser realizada mais de duas vezes no mesmo dispositivo. Evite tensão mecânica no LED durante o aquecimento e não deforme o PCB após a soldagem.

6.4 Soldagem Manual e Retrabalho

Se a soldagem manual for inevitável, use um ferro de soldar com temperatura da ponta <350°C, aplique calor a cada terminal por ≤3 segundos, e use um ferro com potência nominal ≤25W. Permita um intervalo de arrefecimento de >2 segundos entre terminais. O retrabalho é fortemente desencorajado. Se absolutamente necessário, use um ferro de soldar de dupla cabeça para aquecer simultaneamente ambos os terminais para remoção, e verifique a funcionalidade do dispositivo posteriormente, pois é provável que ocorram danos.

7. Embalagem e Informações de Encomenda

7.1 Especificação da Embalagem

O dispositivo é fornecido em fita transportadora relevada com uma largura de 8mm, enrolada numa bobina padrão de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Cada bobina contém 2000 peças. As dimensões da bobina, da fita e da fita de cobertura são fornecidas na ficha técnica com tolerâncias tipicamente de ±0.1mm.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da embalagem contém vários códigos:

• CPN:Número do Produto do Cliente (opcional).
• P/N:Número do Produto do Fabricante (ex., 22-21/BHC-AN1P2/2C).
• QTY:Quantidade de Embalagem (ex., 2000).
• CAT:Classificação de Intensidade Luminosa (Código de bin para brilho).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidade & Classificação de Comprimento de Onda Dominante (Código de bin para cor).
• REF:Classificação de Tensão Direta.
• LOT No:Número do Lote de Fabricação para rastreabilidade.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Retroiluminação:Iluminação para painéis de instrumentos, interruptores de membrana e painéis de controlo.
• Equipamento de Telecomunicações:Indicadores de estado e retroiluminação de teclado em telefones, máquinas de fax e dispositivos de rede.
• Retroiluminação de LCD:Iluminação lateral ou retroiluminação direta para pequenos ecrãs LCD monocromáticos ou a cores.
• Indicação Geral:Indicadores de ligação, luzes de estado e iluminação decorativa em eletrónica de consumo.

8.2 Considerações de Projeto

• Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, garantir uma área de cobre no PCB adequada ou vias térmicas sob o terminal do LED pode ajudar a manter uma temperatura de junção mais baixa, preservando a saída luminosa e a longevidade.
• Acionamento de Corrente:Projete sempre para um acionamento de corrente constante ou use um resistor em série calculado com base na tensão direta máxima (V_F) para garantir que a corrente nunca exceda a especificação máxima absoluta nas piores condições (ex., dispositivo com V_Fbaixa, tensão de alimentação elevada).
• Proteção ESD:Implemente proteção ESD nas linhas de entrada se o LED for acessível ao utilizador, e siga procedimentos seguros de manuseamento ESD durante a montagem.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A principal diferenciação do encapsulamento 22-21 em comparação com LEDs SMD maiores (ex., 3528, 5050) ou LEDs tradicionais de orifício passante é o seu tamanho ultra-miniatura, permitindo o projeto em aplicações com restrições de espaço. Comparado com outros LEDs azuis, a sua combinação específica de comprimento de onda típico (~468 nm), ângulo de visão amplo (130°) e estrutura de binning definida oferece cor e brilho previsíveis para uma aparência consistente do produto. A sua conformidade com os padrões livres de halogéneos e RoHS torna-o adequado para projetos ambientalmente conscientes exigidos nos mercados globais.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Por que é obrigatório um resistor limitador de corrente?

R: A característica I-V do LED é exponencial. Uma pequena alteração na tensão direta causa uma grande alteração na corrente. Sem um resistor, variações na tensão de alimentação ou na própria V_Fdo LED podem levar a corrente a exceder o máximo de 20mA, resultando em sobreaquecimento rápido e falha.

P: Posso acionar este LED com uma alimentação de 3.3V?

R: Possivelmente, mas com cautela. A V_Ftípica é 3.8V, que é superior a 3.3V. A 3.3V, o LED pode não acender, ou ficará muito fraco. Precisa de uma tensão de alimentação superior à V_Fmáxima (4.5V) mais a queda de tensão no seu resistor limitador de corrente. Normalmente usa-se um conversor elevador (boost) ou uma alimentação de tensão mais elevada (ex., 5V).

P: O que significa o ângulo de visão de 130 graus?

R: Significa o ângulo no qual a intensidade luminosa é metade da intensidade medida diretamente no eixo (0 graus). Um ângulo de 130 graus é considerado \"visão ampla\", o que significa que a luz é espalhada e visível de um amplo ângulo lateral, sendo adequado para luzes indicadoras que precisam de ser vistas de diferentes posições.

P: Como interpreto os códigos de bin (ex., AN1P2) na minha encomenda?

R: Os códigos de bin especificam as gamas garantidas para intensidade luminosa e comprimento de onda dominante para todos os LEDs nesse lote. \"AN1\" provavelmente refere-se a um bin específico de comprimento de onda dominante (ex., A11), e \"P2\" refere-se ao bin de intensidade luminosa (57.0-72.0 mcd). Isto garante consistência visual em todas as unidades da sua produção.

11. Caso Prático de Projeto e Utilização

Cenário: Projetar um interruptor de pressão com retroiluminação.O interruptor tem um pequeno ícone translúcido. O projetista seleciona este LED azul 22-21 pelo seu tamanho compacto. Existe uma linha de alimentação de 5V disponível no PCB. Para limitar a corrente a 15 mA (um valor seguro abaixo do máximo de 20mA para maior vida útil), calcula-se um resistor em série: R = (V_{alimentação}- V_F) / I_F. Usando a V_Fmáxima de 4.5V garante corrente suficiente mesmo para um LED com \"V_Falta\": R = (5V - 4.5V) / 0.015A ≈ 33.3 Ohms. Escolhe-se um resistor padrão de 33 Ohm. O padrão de soldagem no PCB é projetado exatamente de acordo com a pegada recomendada na ficha técnica. Durante a montagem, os dispositivos sensíveis à humidade são usados dentro da vida útil de 7 dias após a abertura do saco, e a placa passa por um único ciclo de reflow usando o perfil de temperatura especificado.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Este LED opera com base no princípio da eletroluminescência numa junção p-n de semicondutor. A região ativa é composta por InGaN. Quando uma tensão direta que excede o limiar de ativação do díodo é aplicada, eletrões da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa. Quando estes portadores de carga se recombinam, libertam energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga de InGaN determina a energia da banda proibida, que por sua vez dita o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, azul. A resina epóxi transparente que encapsula protege o chip semicondutor, atua como uma lente para moldar a saída de luz (criando o ângulo de visão de 130°) e fornece estabilidade mecânica.

13. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs azuis eficientes baseados em InGaN foi um feito fundamental na iluminação de estado sólido, permitindo a criação de LEDs brancos (via conversão de fósforo) e ecrãs a cores completos. A tendência para componentes como o 22-21 continua na direção de uma maior miniaturização, aumento da eficiência (maior intensidade luminosa por mA) e tolerâncias de binning mais apertadas para uma uniformidade superior de cor e brilho. A integração com circuitos de controlo embarcados (como circuitos integrados de acionamento em encapsulamentos de LED) é também uma tendência crescente, embora para LEDs indicadores simples, a abordagem discreta e económica representada por este componente permaneça altamente relevante para uma vasta gama de aplicações.