Ficha Técnica do LED SMD 27-21 Azul - Dimensões 2.7x2.1x1.2mm - Tensão 3.3V - Potência 0.095W - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LED SMD 27-21 é um dispositivo compacto de montagem em superfície, projetado para aplicações eletrónicas modernas que requerem funcionalidade de sinalização ou retroiluminação fiável. A sua principal vantagem reside na sua pegada significativamente reduzida em comparação com os LEDs tradicionais com terminais, permitindo maior densidade de componentes em placas de circuito impresso (PCBs), reduzindo os requisitos de armazenamento e, em última análise, contribuindo para a miniaturização do equipamento final. A sua construção leve aumenta ainda mais a sua adequação para aplicações portáteis e com restrições de espaço.

Este LED azul monocromático é construído utilizando um chip semicondutor de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio), encapsulado numa resina transparente. É um produto sem chumbo, conforme as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), regulamentos REACH da UE e normas livres de halogéneos, garantindo segurança ambiental e ampla aceitação no mercado.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. O funcionamento nestas condições não é garantido.

• Tensão Reversa (V_R):5V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta Contínua (I_F):25 mA. A corrente DC máxima para funcionamento fiável.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA. Isto é permitido apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10 a 1 kHz) para lidar com surtos transitórios.
• Dissipação de Potência (P_d):95 mW. A potência máxima que o pacote pode dissipar a uma temperatura ambiente (T_a) de 25°C. É necessário reduzir a potência a temperaturas mais elevadas.
• Descarga Eletrostática (ESD):150V (Modelo do Corpo Humano). Procedimentos adequados de manuseamento ESD são obrigatórios durante a montagem e manuseamento.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente para operação normal do dispositivo.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura:O dispositivo pode suportar soldadura por reflow com uma temperatura de pico de 260°C por até 10 segundos, ou soldadura manual a 350°C por até 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Óticas

Estes parâmetros são medidos a T_a=25°C e I_F=20mA, representando condições típicas de operação.

• Intensidade Luminosa (I_v):Varia de 28,5 mcd (mín.) a 72,0 mcd (máx.), com uma tolerância típica de ±11%. Isto define o brilho percebido do LED.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus (típico). Este ângulo amplo garante boa visibilidade a partir de posições fora do eixo.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):468 nm (típico). O comprimento de onda no qual a emissão espectral é mais forte.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Varia de 464,50 nm a 476,50 nm. Isto define a cor percebida da luz, com uma tolerância apertada de ±1 nm.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):25 nm (típico). A largura do espectro emitido a metade da intensidade máxima (FWHM).
• Tensão Direta (V_F):Varia de 2,70V (mín.) a 3,70V (máx.), com um valor típico de 3,30V a 20mA. Isto é crítico para projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 50 µA a V_R=5V. Este parâmetro é apenas para fins de teste; o dispositivo não deve ser operado em polarização reversa.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os LEDs são categorizados em quatro bins (N1, N2, P1, P2) com base na sua intensidade luminosa medida a I_F=20mA. Isto permite aos projetistas selecionar o grau de brilho apropriado para a sua aplicação, garantindo uma aparência uniforme em matrizes com múltiplos LEDs.

• 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

Os LEDs também são classificados por comprimento de onda dominante em quatro códigos (A9, A10, A11, A12). Este controlo apertado (≈3 nm por bin) é crucial para aplicações que requerem correspondência precisa de cor.

• 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

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica, as suas implicações são críticas para o projeto.

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

A característica I-V é exponencial. Um pequeno aumento na tensão direta além do valor típico de 3,3V pode levar a um grande aumento, potencialmente destrutivo, na corrente direta. Isto sublinha a necessidade absoluta de usar um resistor limitador de corrente externo ou um driver de corrente constante em série com o LED.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A intensidade luminosa é aproximadamente proporcional à corrente direta dentro dos limites especificados. Operar abaixo de 20mA reduzirá a saída, enquanto exceder 25mA arrisca degradação acelerada e redução da vida útil, mesmo que momentaneamente dentro da classificação de corrente de pico.

4.3 Dependência da Temperatura

O desempenho do LED é sensível à temperatura. À medida que a temperatura da junção aumenta, a tensão direta normalmente diminui ligeiramente, enquanto a intensidade luminosa pode diminuir significativamente. Uma gestão térmica adequada na PCB é importante para manter um brilho consistente, especialmente em aplicações de alta densidade ou fechadas.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Pacote

O pacote 27-21 tem dimensões nominais de 2,7mm (comprimento) x 2,1mm (largura) x 1,2mm (altura), com uma tolerância padrão de ±0,1mm, salvo indicação em contrário. O desenho detalhado das dimensões fornece medições críticas para o projeto do padrão de solda na PCB, incluindo tamanho das pastilhas, espaçamento e orientação do componente.

5.2 Identificação da Polaridade

O cátodo é tipicamente indicado por um marcador visual no pacote do LED, como um entalhe, um ponto verde ou um canto cortado. A polaridade correta deve ser observada durante a colocação para garantir o funcionamento adequado.

5.3 Embalagem em Fita e Bobina

O dispositivo é fornecido em fita transportadora de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, compatível com equipamentos automáticos padrão de pick-and-place. Cada bobina contém 3000 peças. A embalagem inclui materiais resistentes à humidade: um saco à prova de humidade de alumínio com um dessecante e um cartão indicador de humidade para proteger os LEDs da humidade ambiente durante o armazenamento e transporte.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura por Reflow

É especificado um perfil de reflow sem chumbo (Pb-free). Os parâmetros-chave incluem: uma fase de pré-aquecimento entre 150-200°C durante 60-120 segundos; tempo acima do líquido (217°C) de 60-150 segundos; uma temperatura de pico não superior a 260°C por um máximo de 10 segundos; e taxas controladas de aquecimento e arrefecimento para minimizar o choque térmico. O reflow não deve ser realizado mais de duas vezes.

6.2 Soldadura Manual

Se for necessária soldadura manual, é necessário extremo cuidado. Use um ferro de soldar com temperatura da ponta abaixo de 350°C, aplique calor a cada terminal por não mais de 3 segundos e permita um intervalo de arrefecimento de pelo menos 2 segundos entre terminais. A potência do ferro deve ser de 25W ou menos para evitar sobreaquecimento localizado.

6.3 Sensibilidade à Humidade e Armazenamento

Os LEDs são sensíveis à humidade. O saco selado à prova de humidade não deve ser aberto até imediatamente antes do uso. Após a abertura, os LEDs não utilizados devem ser armazenados num ambiente de 30°C ou menos e 60% de humidade relativa ou menos. A "vida útil no chão" após a abertura do saco é de 168 horas (7 dias). Se este tempo for excedido ou o dessecante indicar saturação, é necessário um tratamento de secagem a 60°C ±5°C durante 24 horas antes do uso.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Retroiluminação:Ideal para indicadores de painel, iluminação de interruptores e retroiluminação de símbolos devido ao seu tamanho compacto e saída azul consistente.
• Equipamento de Telecomunicações:Serve como indicadores de estado ou retroiluminação de teclado em dispositivos como telefones e máquinas de fax.
• Retroiluminação Plana de LCD:Pode ser usado em matrizes para pequenos ecrãs LCD de baixa potência.
• Uso Geral como Indicador:Adequado para estado de energia, indicação de modo e outras funções de sinalização em eletrónica de consumo e industrial.

7.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Use sempre um resistor em série calculado com base na tensão da fonte (V_CC), na tensão direta do LED (V_F) e na corrente direta desejada (I_F). Fórmula: R = (V_CC- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo da ficha técnica para um projeto conservador.
• Gestão Térmica:Certifique-se de que a PCB tem uma área de cobre adequada ligada às pastilhas do LED para atuar como dissipador de calor, especialmente quando operar na ou perto da corrente máxima especificada.
• Proteção ESD:Implemente medidas de proteção ESD em linhas de entrada sensíveis se o LED for acessível ao utilizador.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

O LED SMD 27-21 oferece várias vantagens-chave na sua classe. A sua pegada de 2,7x2,1mm é menor do que muitos LEDs tradicionais de orifício passante de 3mm ou 5mm, economizando espaço significativo na placa. O amplo ângulo de visão de 130° proporciona melhor visibilidade fora do eixo em comparação com LEDs de ângulo mais estreito. O uso da tecnologia InGaN produz uma cor azul brilhante e saturada com alta eficiência. Além disso, a sua conformidade com as normas RoHS, REACH e livres de halogéneos torna-o uma escolha à prova de futuro para mercados globais com regulamentações ambientais rigorosas. O sistema detalhado de binning fornece aos projetistas a previsibilidade necessária para produção em grande volume que requer consistência visual.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

9.1 Por que é obrigatório um resistor limitador de corrente?

A característica I-V do LED é não linear. Sem um resistor, um pequeno aumento na tensão da fonte causa um grande e descontrolado surto de corrente, excedendo rapidamente o Valor Máximo Absoluto de 25mA e levando à falha imediata. O resistor define um ponto de operação estável.

9.2 Posso alimentar este LED com uma fonte de 5V?

Sim, mas deve usar um resistor em série. Por exemplo, com uma fonte de 5V (V_CC=5V), um V_Ftípico de 3,3V e um I_Falvo de 20mA, o valor do resistor seria R = (5V - 3,3V) / 0,020A = 85 Ohms. Um resistor padrão de 82 ou 100 Ohm seria apropriado, com potência nominal P = I²R = (0,02)²* 85 = 0,034W, portanto, um resistor de 1/8W ou 1/10W é suficiente.

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

O Comprimento de Onda de Pico (λ_p) é o comprimento de onda físico onde a saída espectral é mais alta. O Comprimento de Onda Dominante (λ_d) é um valor calculado que corresponde à cor percebida pelo olho humano, considerando todo o espectro de emissão e a sensibilidade do olho. Para LEDs monocromáticos como este azul, eles estão frequentemente próximos, mas λ_dé mais relevante para a especificação da cor.

9.4 Por que existe um prazo de "vida útil no chão" rigoroso após abrir o saco?

Os LEDs SMD podem absorver humidade da atmosfera através da sua embalagem plástica. Durante o processo de soldadura por reflow a alta temperatura, esta humidade retida pode expandir-se rapidamente, causando delaminação interna ou "efeito pipoca", que racha o pacote e destrói o dispositivo. A vida útil no chão e os procedimentos de secagem gerem este teor de humidade.

10. Princípios de Funcionamento

Este LED é um dispositivo fotónico semicondutor. Quando uma tensão direta que excede o seu potencial de junção (aproximadamente 3,3V) é aplicada, eletrões e lacunas são injetados na região ativa do chip de InGaN. Estes portadores de carga recombinam-se, libertando energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga de InGaN determina a energia da banda proibida, que dita diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, azul por volta de 468 nm. O encapsulamento em resina transparente protege o chip e atua como uma lente, moldando a luz emitida no ângulo de visão especificado de 130 graus.

11. Tendências e Contexto da Indústria

O pacote 27-21 representa um formato maduro e amplamente adotado no mercado de LEDs SMD, equilibrando tamanho, desempenho e capacidade de fabrico. A indústria continua a avançar para pacotes ainda menores (por exemplo, 2016, 1608) para ultra-miniaturização, e para pacotes de maior potência para iluminação. As principais tendências que influenciam componentes como este incluem: maior procura por precisão de cor elevada e binning consistente para aplicações de ecrã; a integração de ICs a bordo para LEDs inteligentes; e um foco implacável na melhoria da eficácia luminosa (lúmens por watt) e fiabilidade. Além disso, a conformidade ambiental (RoHS, livre de halogéneos) passou de um diferenciador para um requisito básico para a maioria dos componentes eletrónicos nas cadeias de abastecimento globais.