Ficha Técnica do LED SMD 24-21/BHC-AP1Q2/2A - Azul - 2.0x1.25x0.8mm - 3.3V - 20mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LED SMD 24-21 é um dispositivo compacto de montagem em superfície, projetado para aplicações eletrónicas modernas que exigem miniaturização e alta fiabilidade. Este LED azul, baseado na tecnologia de chip InGaN, oferece um equilíbrio entre desempenho e tamanho, tornando-o adequado para processos de montagem automatizada.

1.1 Vantagens Principais e Posicionamento

A principal vantagem deste componente é a sua área ocupada significativamente reduzida em comparação com os LEDs tradicionais com terminais. Isto permite designs de placas de circuito impresso (PCB) mais pequenos, maior densidade de componentes e, em última análise, contribui para o desenvolvimento de equipamentos finais mais compactos. A sua construção leve aumenta ainda mais a sua adequação para aplicações miniaturizadas e portáteis.

1.2 Mercado-Alvo e Aplicações

Este LED destina-se aos mercados de iluminação geral e sinalização. As principais áreas de aplicação incluem retroiluminação de painéis de instrumentos, interruptores e símbolos; indicadores de estado e retroiluminação em dispositivos de telecomunicações, como telefones e máquinas de fax; e iluminação de uso geral onde é necessária uma fonte de luz azul compacta.

2. Características Principais e Conformidade

• Embalado em fita de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro para compatibilidade com equipamentos de pick-and-place automatizados.
• Projetado para uso com processos padrão de soldadura por refluxo por infravermelhos e fase de vapor.
• Tipo monocromático (Azul).
• Construído com materiais sem chumbo.
• O produto está em conformidade com a diretiva RoHS.
• É mantida a conformidade com os regulamentos REACH da UE.
• Construção sem halogéneos: Bromo (Br) <900 ppm, Cloro (Cl) <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm.

3. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Aprofundada

3.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida e deve ser evitada para um desempenho fiável.

• Tensão Inversa (V_R):5V. Exceder esta tensão em polarização inversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta (I_F):20mA. A corrente de operação contínua recomendada.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):40mA. Permitida apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10 @ 1kHz).
• Dissipação de Potência (P_d):75mW. A potência máxima que o encapsulamento pode dissipar a 25°C ambiente.
• Descarga Eletrostática (ESD):150V (Modelo do Corpo Humano). São essenciais precauções adequadas de manuseio contra ESD.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente para operação normal.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura (T_sol):Refluxo: Pico de 260°C por no máximo 10 segundos. Soldadura manual: 350°C por no máximo 3 segundos por terminal.

3.2 Características Eletro-Ópticas

Medidas a T_a= 25°C e I_F= 20mA, salvo indicação em contrário. Estes são os parâmetros de desempenho chave em condições padrão de teste.

• Intensidade Luminosa (I_v):45,0 a 112,0 mcd (milicandela). A saída específica é determinada pelo código de bin (P1, P2, Q1, Q2). Aplica-se uma tolerância de ±11%.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):Tipicamente 130 graus. Define o espalhamento angular onde a intensidade é pelo menos metade do valor de pico.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):Tipicamente 468 nm. O comprimento de onda no qual a emissão espectral é mais forte.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):464,5 a 476,5 nm. Define a cor percebida da luz e é categorizado em bins (A9-A12). Aplica-se uma tolerância de ±1nm.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):Tipicamente 25 nm. A largura do espectro de emissão à metade da intensidade máxima.
• Tensão Direta (V_F):2,7V a 3,7V, com um valor típico de 3,3V a 20mA.
• Corrente Inversa (I_R):Máximo 50 μA a V_R= 5V. O dispositivo não foi projetado para operação em polarização inversa.

4. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins.

4.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os bins definem a saída luminosa mínima e máxima a I_F=20mA. P1: 45,0 - 57,0 mcd P2: 57,0 - 72,0 mcd Q1: 72,0 - 90,0 mcd Q2: 90,0 - 112,0 mcd

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

Os bins definem a faixa do comprimento de onda dominante, que se correlaciona com o tom de azul. A9: 464,5 - 467,5 nm A10: 467,5 - 470,5 nm A11: 470,5 - 473,5 nm A12: 473,5 - 476,5 nm

5. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características medidas a T_a=25°C. Estas são essenciais para compreender o comportamento do dispositivo em condições não padrão.

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

Esta curva mostra a relação exponencial entre corrente e tensão. A tensão direta típica é de 3,3V a 20mA. Os projetistas devem usar um resistor limitador de corrente para evitar fuga térmica, pois um pequeno aumento na tensão pode causar um grande aumento na corrente, potencialmente destrutivo.

5.2 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

A intensidade luminosa aumenta com a corrente direta, mas não linearmente. Operar acima dos 20mA recomendados pode produzir maior saída, mas reduzirá a eficiência e a vida útil do dispositivo devido ao aumento da temperatura da junção.

5.3 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

A saída de luz do LED diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. Esta curva é crítica para aplicações que operam em ambientes de temperatura elevada, pois permite aos projetistas reduzir a saída esperada ou implementar gestão térmica.

5.4 Curva de Derating da Corrente Direta

Este gráfico define a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente. Para garantir fiabilidade, a corrente de operação deve ser reduzida quando a temperatura ambiente exceder 25°C.

5.5 Distribuição Espectral

O espectro de emissão está centrado em torno de 468 nm (azul) com uma largura de banda típica de 25 nm. Esta informação é vital para o design de sistemas ópticos e aplicações sensíveis à cor.

5.6 Padrão de Radiação

O diagrama polar ilustra a distribuição espacial da intensidade da luz, confirmando o ângulo de visão de 130 graus. O padrão é tipicamente Lambertiano ou quase Lambertiano para este tipo de encapsulamento.

6. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

6.1 Dimensões do Encapsulamento

O encapsulamento SMD 24-21 tem dimensões nominais de 2,0mm (comprimento) x 1,25mm (largura) x 0,8mm (altura). O desenho mecânico detalhado especifica todas as dimensões críticas, incluindo tamanho do terminal (0,6mm x 0,55mm), espaçamento (1,0mm entre centros dos terminais) e tolerâncias do componente (tipicamente ±0,1mm salvo indicação em contrário).

6.2 Identificação da Polaridade

O cátodo é tipicamente marcado, muitas vezes por um entalhe, um ponto verde ou uma forma de terminal diferente na fita transportadora. O desenho do encapsulamento na ficha técnica deve ser consultado para o esquema de marcação específico.

7. Diretrizes de Soldadura e Montagem

7.1 Perfil de Soldadura por Refluxo

Recomenda-se um perfil de refluxo sem chumbo: - Pré-aquecimento: 150-200°C por 60-120 segundos. - Tempo acima do líquido (217°C): 60-150 segundos. - Temperatura de pico: Máximo 260°C, mantida por no máximo 10 segundos. - Taxa de aquecimento: Máximo 6°C/seg até 255°C. - Taxa de arrefecimento: Máximo 3°C/seg. A soldadura por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes.

7.2 Soldadura Manual

Se for necessária soldadura manual: - Use um ferro de soldar com temperatura da ponta inferior a 350°C. - Limite o tempo de contacto a 3 segundos por terminal. - Use um ferro com potência nominal inferior a 25W. - Permita um mínimo de 2 segundos entre soldar cada terminal para evitar choque térmico.

7.3 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

Os componentes são embalados em sacos de barreira resistentes à humidade com dessecante. - Não abra o saco até estar pronto para uso. - Após a abertura, os LEDs não utilizados devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de Humidade Relativa. - A "vida útil após abertura" do saco é de 168 horas (7 dias). - Se excedido, ou se o indicador de dessecante mudou de cor, é necessário um cozimento a 60±5°C durante 24 horas antes do refluxo.

8. Embalagem e Informações de Encomenda

8.1 Especificações da Bobina e Fita

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada com largura de 8mm, enrolada numa bobina padrão de 7 polegadas de diâmetro. Cada bobina contém 2000 peças. As dimensões detalhadas da bobina, fita transportadora e fita de cobertura são fornecidas na ficha técnica.

8.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém vários códigos: - CPN: Número do Produto do Cliente. - P/N: Número do Produto do Fabricante (ex., 24-21/BHC-AP1Q2/2A). - QTY: Quantidade de Embalagem. - CAT: Código do Bin de Intensidade Luminosa (ex., Q2). - HUE: Código do Bin de Comprimento de Onda Dominante (ex., A10). - REF: Classificação da Tensão Direta. - LOT No: Número de lote de fabrico rastreável.

9. Sugestões de Aplicação e Considerações de Design

9.1 Limitação de Corrente

Um resistor externo limitador de corrente é obrigatório. O valor pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo da ficha técnica (3,7V) para um design de pior caso, garantindo que a corrente não excede 20mA mesmo com tolerâncias dos componentes.

9.2 Gestão Térmica

Embora o encapsulamento seja pequeno, as considerações térmicas são importantes para a longevidade. Garanta área de cobre adequada na PCB sob e ao redor dos terminais do LED para atuar como dissipador de calor, especialmente quando operar em altas temperaturas ambiente ou próximo da corrente máxima.

9.3 Design Óptico

O ângulo de visão de 130 graus proporciona uma iluminação ampla. Para luz focada, são necessárias ópticas secundárias (lentes). O espectro é adequado para retroiluminação de filtros de cor ou para uso como indicador azul puro.

10. Comparação e Diferenciação Técnica

O encapsulamento 24-21 oferece uma área ocupada menor do que os LEDs tradicionais de orifício passante de 3mm ou 5mm, permitindo designs de maior densidade. Comparado com outros LEDs SMD como o 0402 ou 0603, o 24-21 (aproximadamente 0805 métrico) oferece tipicamente maior saída de luz e melhor desempenho térmico devido ao seu tamanho maior, mantendo-se significativamente mais pequeno do que os encapsulamentos de LED de alta potência. A sua compatibilidade com processos de refluxo padrão diferencia-o de dispositivos que requerem manuseio especial.

11. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

11.1 Que resistor devo usar com uma fonte de 5V?

Usando o V_Ftípico de 3,3V e I_Fde 20mA: R = (5V - 3,3V) / 0,02A = 85 Ohms. Para um design robusto usando o V_Fmáximo de 3,7V: R = (5V - 3,7V) / 0,02A = 65 Ohms. Um resistor padrão de 68 ou 75 Ohm seria apropriado. Calcule sempre a potência nominal: P = I²R.

11.2 Posso acionar este LED sem um resistor usando uma fonte de corrente constante?

Sim, um driver de corrente constante ajustado para 20mA é um método excelente que elimina variações devido à tolerância de V_Fe flutuações da tensão da fonte, oferecendo brilho mais consistente e melhor longevidade.

11.3 Por que a intensidade luminosa é dada como uma faixa?

Devido a variações inerentes na fabricação de semicondutores, os LEDs são classificados (binned) por saída. O bin específico (P1, P2, Q1, Q2) no rótulo da bobina indica a intensidade mínima e máxima garantida para esse lote.

11.4 Como interpreto os bins de comprimento de onda?

O bin de comprimento de onda dominante (A9-A12) garante consistência de cor. Por exemplo, o bin A10 (467,5-470,5 nm) produzirá um tom de azul ligeiramente diferente do bin A12 (473,5-476,5 nm). Para uma aparência uniforme numa matriz, especifique e use LEDs dos mesmos bins de comprimento de onda e intensidade.

12. Exemplo de Caso de Uso Prático

Cenário:Projetar um indicador de estado de baixa potência para um dispositivo de consumo portátil.Escolhas de Design:O LED 24-21 é selecionado pelo seu tamanho pequeno e adequação para soldadura por refluxo. É escolhida a cor azul para um indicador de "ligado". O dispositivo funciona numa linha regulada de 3,3V.Cálculo:Usar um V_Ftípico de 3,3V a 20mA exigiria uma queda de tensão quase nula, tornando o controlo de corrente impossível. Portanto, o LED é acionado a uma corrente mais baixa, por exemplo, 10mA, para visibilidade adequada enquanto economiza energia. Usando a curva típica de V_F, V_Fa 10mA é aproximadamente 3,1V. Resistor R = (3,3V - 3,1V) / 0,01A = 20 Ohms. É selecionado um resistor de 22 Ohm. A dissipação de potência no LED é P = V_F* I_F≈ 3,1V * 0,01A = 31mW, bem dentro da especificação de 75mW.

13. Introdução ao Princípio de Operação

Este é um díodo emissor de luz semicondutor. Quando uma tensão direta que excede o potencial interno da junção é aplicada, eletrões e lacunas são injetados através da junção p-n. Na região ativa, estes portadores de carga recombinam-se, libertando energia na forma de fotões. O material específico usado (Nitreto de Gálio e Índio - InGaN) determina a energia da banda proibida e, portanto, o comprimento de onda (cor) da luz emitida, que neste caso está no espectro azul. O encapsulamento de resina epóxi serve para proteger o chip semicondutor, fornecer estabilidade mecânica e atua como uma lente primária moldando a saída de luz.

14. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs SMD como o 24-21 segue tendências mais amplas da indústria em direção à miniaturização, maior eficiência (lúmens por watt) e maior fiabilidade. Os avanços na qualidade do material InGaN permitiram LEDs azuis mais brilhantes e consistentes. A tecnologia de encapsulamento continua a evoluir para melhorar a gestão térmica em fatores de forma mais pequenos, permitindo correntes de acionamento mais altas e maior saída luminosa a partir de dispositivos compactos. A padronização das áreas ocupadas e dos perfis de soldadura facilita a sua integração em processos de fabrico automatizados de alto volume.