Ficha Técnica do LED SMD 42-21/BHC-AUW/1T - Azul - 2.1x2.1x1.2mm - 3.3V - 20mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 42-21/BHC-AUW/1T é um LED de montagem em superfície (SMD) compacto, projetado para aplicações eletrónicas modernas que requerem soluções de sinalização ou retroiluminação confiáveis e de baixo consumo. Este LED azul utiliza tecnologia de chip InGaN, encapsulado em resina transparente, para oferecer desempenho consistente numa pegada miniatura. As suas principais vantagens incluem economia significativa de espaço nas PCBs, alta densidade de embalagem e adequação para processos de montagem automatizados, tornando-o ideal para fabricação em grande volume.

O componente está totalmente em conformidade com as normas RoHS, REACH da UE e livre de halogéneos, garantindo responsabilidade ambiental e ampla aceitação no mercado. A sua construção leve e tamanho reduzido permitem o projeto de equipamentos mais pequenos e portáteis.

2. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os limites operacionais do dispositivo são definidos para garantir fiabilidade a longo prazo. Exceder estes valores pode causar danos permanentes.

• Tensão Reversa (V_R):5V. Recomenda-se um circuito de proteção se forem possíveis condições de tensão reversa.
• Corrente Direta Contínua (I_F):25mA. A condição operacional típica é de 20mA.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100mA (Ciclo de trabalho 1/10 @1KHz). Adequada para operação pulsada, mas não para DC.
• Dissipação de Potência (P_d):95mW. Este limite considera tanto as restrições elétricas como térmicas.
• Temperatura de Operação & Armazenamento:-40°C a +85°C / -40°C a +90°C. Esta ampla gama suporta aplicações industriais.
• Descarga Eletrostática (ESD):150V (HBM). São necessárias precauções padrão de ESD durante o manuseio.
• Temperatura de Soldagem:Reflow: 260°C por 10 seg; Manual: 350°C por 3 seg. A adesão é crítica para evitar danos térmicos.

2.2 Características Eletro-Ópticas (T_a=25°C)

Estes parâmetros definem o desempenho do LED em condições de teste padrão (I_F=20mA).

• Intensidade Luminosa (I_v):450 a 1800 mcd (milicandela). A ampla gama é gerida através de um sistema de binning.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):30 graus (típico). Define a dispersão angular da luz emitida.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):468 nm (típico). O comprimento de onda no qual a potência espectral é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):464,5 a 476,5 nm. Esta é a cor percebida da luz, com uma tolerância de ±1nm.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):25 nm (típico). A largura do espectro emitido a metade da intensidade máxima.
• Tensão Direta (V_F):2,7V a 3,7V, com um valor típico de 3,3V a 20mA.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo 50 µA a V_R=5V.

Nota Crítica de Projeto:A tensão direta tem uma faixa. Um resistor limitador de corrente éabsolutamente obrigatóriopara prevenir fuga térmica e queima devido a pequenas flutuações na tensão de alimentação. O valor do resistor deve ser calculado com base na tensão de alimentação real e no V_Fmáximo esperado para garantir que I_Fnão exceda 25mA.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins. O 42-21 utiliza dois sistemas de binning independentes.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os LEDs são categorizados pela sua saída de luz medida a I_F=20mA. O código do bin é marcado para identificação.

• Bin U:450 – 715 mcd
• Bin V:715 – 1120 mcd
• Bin W:1120 – 1800 mcd

Tolerância: ±11%

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

Os LEDs também são classificados pelo seu tom preciso de azul para manter a uniformidade de cor numa matriz.

• Grupo A, Bin A9:464,5 – 467,5 nm
• Grupo A, Bin A10:467,5 – 470,5 nm
• Grupo A, Bin A11:470,5 – 473,5 nm
• Grupo A, Bin A12:473,5 – 476,5 nm

Tolerância: ±1nm

Implicação no Projeto:Para aplicações que requerem brilho ou cor correspondentes (ex.: retroiluminação multi-LED, barras de estado), especificar um único bin ou solicitar binning apertado ao fornecedor é crucial.

4. Informações Mecânicas e de Embalagem

4.1 Dimensões Físicas

O LED possui um encapsulamento SMD compacto. Dimensões principais (tolerância ±0,1mm salvo indicação):

• Tamanho do Encapsulamento: Aproximadamente 2,1mm x 2,1mm.
• Altura: Aproximadamente 1,2mm.
• O cátodo é identificado por uma marcação específica no corpo do encapsulamento.

4.2 Identificação da Polaridade

A polaridade correta é essencial. O terminal do cátodo está claramente indicado no corpo do componente. O padrão de solda (footprint) recomendado para a PCB deve espelhar este design para garantir o alinhamento correto durante a soldagem por reflow.

4.3 Especificações da Embalagem

Os LEDs são fornecidos em embalagens padrão da indústria para montagem automatizada:

• Fita Transportadora:Largura de 8mm, em bobinas de 7 polegadas de diâmetro.
• Quantidade por Bobina:1000 unidades.
• Sensibilidade à Humidade:Embalados em saco de alumínio resistente à humidade com dessecante para prevenir absorção de humidade, que pode causar fissuras tipo "pipoca" durante o reflow.

O rótulo da bobina contém informações críticas: Número do Produto (P/N), quantidade (QTY), bin de intensidade luminosa (CAT), bin de comprimento de onda dominante (HUE), classificação de tensão direta (REF) e número do lote (LOT No).

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

5.1 Perfil de Soldagem por Reflow

O componente é compatível com processos de reflow por infravermelhos e fase de vapor. É necessário um perfil de soldagem sem chumbo (Pb-free):

• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus:Recomendado 30-60 segundos.
• Pré-aquecimento:Aumento gradual para ativar o fluxo e minimizar o choque térmico.

Crítico:A soldagem por reflow não deve ser realizada mais de duas vezes na mesma montagem de LED.

5.2 Soldagem Manual

Se a reparação manual for inevitável, deve-se ter extremo cuidado:

• Temperatura do Ferro:Inferior a 350°C.
• Tempo de Contacto:3 segundos ou menos por terminal.
• Potência do Ferro:Inferior a 25W.
• Método:Utilize um ferro de soldar de dupla ponta para aquecer ambos os terminais simultaneamente e evitar tensão mecânica nas juntas de solda. Confirme a funcionalidade do LED após qualquer reparação.

5.3 Armazenamento e Manuseio

• Antes de Abrir o Saco:Armazenar a ≤30°C e ≤90% de HR.
• Após Abrir o Saco (Vida Útil no Chão de Fábrica):1 ano a ≤30°C e ≤60% de HR. As peças não utilizadas devem ser reembaladas num saco à prova de humidade com dessecante novo.
• Secagem (Baking):Se o saco for aberto além da vida útil no chão de fábrica ou se o dessecante estiver saturado, seque a 60±5°C durante 24 horas antes do reflow para remover a humidade.
• Não dobre ou deforme a PCB após a soldagem, pois isso pode tensionar as juntas de solda do LED e causar falha.

6. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

6.1 Aplicações Típicas

• Retroiluminação de Painéis de Instrumentos:Iluminação para indicadores e interruptores de painel.
• Dispositivos de Telecomunicações:Indicadores de estado e retroiluminação de teclado em telefones e máquinas de fax.
• Retroiluminação de LCD:Retroiluminação lateral ou direta para LCDs monocromáticos ou coloridos pequenos.
• Indicação Geral:Estado de energia, indicadores de modo e outros elementos da interface do utilizador.

6.2 Projeto do Circuito

O aspeto mais crítico do circuito de acionamento é o resistor limitador de corrente em série. O seu valor (R_s) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R_s= (V_{alimentação}- V_F) / I_F.

Exemplo:Para uma alimentação de 5V e utilizando o V_Fmáximo de 3,7V para garantir corrente segura em todas as condições a I_F=20mA:
R_s= (5V - 3,7V) / 0,020A = 65 Ohms.
O valor padrão mais próximo (ex.: 68 Ohms) seria selecionado, e a potência nominal do resistor deve ser verificada: P = I²R = (0,02)²* 68 = 0,0272W. Um resistor padrão de 1/10W (0,1W) é mais do que suficiente.

6.3 Gerenciamento Térmico

Embora a dissipação de potência seja baixa (95mW máx.), um layout adequado da PCB contribui para a longevidade. Garanta área de cobre adequada em torno dos terminais do LED para atuar como dissipador de calor, especialmente se operar a altas temperaturas ambientes ou próximo da corrente máxima.

6.4 Restrições de Aplicação

Este LED de grau comercial padrão não foi projetado ou qualificado especificamente para aplicações de alta fiabilidade onde uma falha possa levar a riscos de segurança ou danos significativos à propriedade. Isto inclui, mas não se limita a:

• Sistemas de segurança militar, aeroespacial ou de aviação.
• Sistemas críticos de segurança automóvel (ex.: luzes de travagem, indicadores de airbag).
• Equipamentos médicos de suporte à vida ou de diagnóstico.

Para tais aplicações, devem ser adquiridos componentes com as qualificações automotivas, militares ou médicas apropriadas. O desempenho é garantido apenas dentro das especificações delineadas neste documento.

7. Comparação Técnica e Posicionamento

O encapsulamento 42-21 representa um equilíbrio entre tamanho, desempenho e fabricabilidade. Comparado com LEDs maiores com terminais (ex.: tipos de orifício passante de 3mm ou 5mm), oferece uma redução drástica no espaço da placa e no peso, permitindo designs modernos miniaturizados. Comparado com encapsulamentos menores do tipo chip-scale (CSP), oferece manuseio mais fácil com equipamento SMT padrão e fornece uma lente moldada para distribuição de luz controlada (ângulo de visão de 30 graus). A sua corrente de acionamento de 20mA e V_Ftípico de 3,3V tornam-no diretamente compatível com fontes de alimentação lógicas comuns de 3,3V e 5V com um simples resistor.

8. Perguntas Frequentes (FAQ)

8.1 Por que um resistor limitador de corrente é obrigatório?

Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. A sua característica V-I é exponencial. Um pequeno aumento na tensão além do V_Fnominal causa um grande aumento, potencialmente destrutivo, na corrente. Um resistor em série proporciona uma relação linear e previsível entre a tensão de alimentação e a corrente do LED, garantindo operação estável e segura.

8.2 Posso acionar este LED diretamente de um pino GPIO de um microcontrolador?

Possivelmente, mas com cautela. Muitos pinos GPIO podem fornecer ou absorver apenas 10-25mA. Deve verificar a ficha técnica do seu microcontrolador. Mesmo dentro dos limites, ainda precisa de um resistor em série. Muitas vezes é mais seguro usar o GPIO para controlar um transistor (BJT ou MOSFET) que, por sua vez, aciona o LED, isolando o MCU da carga de corrente do LED.

8.3 O que significa resina "water clear"?

Significa que a lente de plástico encapsulante é transparente, não difusa ou tingida. Isto permite que a verdadeira cor do chip azul InGaN seja vista, fornecendo a maior saída de luz possível e um ângulo de visão bem definido e estreito.

8.4 Como interpretar os códigos de bin no rótulo da bobina?

O código "CAT" (U, V, W) indica a faixa de brilho. O código "HUE" (ex.: A10) indica a faixa de comprimento de onda dominante. Para uma aparência consistente num produto, encomende LEDs do mesmo bin CAT e HUE. O código "REF" indica a classificação da tensão direta, o que pode ser útil para projetos de regulação de corrente precisos.

9. Estudo de Caso Prático de Projeto

Cenário:Projetar um dispositivo compacto alimentado por USB com quatro LEDs de estado azuis.

1. Fonte de Alimentação:USB fornece 5V.
2. Seleção do LED:42-21/BHC-AUW/1T, Bin V para brilho médio, Bin A11 para tonalidade azul consistente.
3. Cálculo da Corrente:I_Falvo = 18mA (ligeiramente abaixo do máximo para margem). Use V_Fmáx. = 3,7V para o pior caso.
   R_s= (5V - 3,7V) / 0,018A ≈ 72,2Ω. Use resistor padrão de 75Ω.
4. Potência por LED: P_LED= 3,3V(típ.) * 0,018A ≈ 59,4mW. Bem dentro do limite de 95mW.
5. Corrente Total:4 LEDs * 18mA = 72mA. Bem dentro da capacidade de 500mA de uma porta USB padrão.
6. Layout da PCB:Posicione os LEDs com a polaridade correta. Use uma pequena área de terra (ground pour) sob e em torno dos terminais do LED para dissipação de calor. Garanta que o perfil de reflow corresponde ao pico recomendado de 260°C.
7. Resultado:Um sistema de indicação confiável e consistentemente brilhante com espaço mínimo na placa e baixo consumo de energia.

10. Princípio de Funcionamento e Tecnologia

Este LED é baseado numa heteroestrutura semicondutora feita de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN). Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, eletrões e lacunas são injetados na região ativa. A sua recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga InGaN determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, azul (~468 nm). A resina epóxi transparente encapsula o chip semicondutor, atua como uma lente para moldar o feixe de saída de luz (ângulo de visão de 30 graus) e fornece estabilidade mecânica.

11. Tendências da Indústria

O mercado para LEDs SMD como o 42-21 continua a ser impulsionado pela miniaturização de todos os dispositivos eletrónicos. Existe uma tendência constante para maior eficiência (mais lúmens por watt), o que permite uma saída mais brilhante com a mesma corrente ou o mesmo brilho com menor potência, estendendo a vida útil da bateria em dispositivos portáteis. Além disso, a procura por binning de cor e brilho mais apertado está a aumentar, pois aplicações como ecrãs a cores completas e iluminação ambiente requerem uniformidade excecional. A tecnologia subjacente InGaN para LEDs azuis é madura, mas continua a ver melhorias incrementais em eficiência e fiabilidade. A tecnologia de encapsulamento também está a evoluir, com tendências para perfis ainda mais finos e materiais de gestão térmica melhorados para lidar com maiores densidades de potência em espaços compactos.