Ficha Técnica do LED SMD 48-213 Azul - Dimensões 2.25x1.45x0.72mm - Tensão 2.7-3.2V - Potência 95mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 48-213 é um LED de montagem em superfície (SMD) compacto, projetado para aplicações eletrónicas modernas que exigem miniaturização e alta fiabilidade. Este LED monocromático azul utiliza tecnologia de chip InGaN para produzir luz com um comprimento de onda de pico típico de 468nm. As suas principais vantagens incluem uma pegada significativamente reduzida em comparação com componentes com terminais, permitindo maior densidade de embalagem em PCBs, requisitos de armazenamento reduzidos e, em última análise, contribuindo para designs de produto final mais pequenos. A construção leve torna-o ainda ideal para aplicações portáteis e miniaturizadas.

1.1 Características Principais e Conformidade

• Embalagem:Fornecido em fita de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, compatível com equipamento automático de pick-and-place padrão.
• Processo de Soldagem:Compatível com processos de soldagem por refluxo por infravermelhos (IR) e por fase de vapor.
• Conformidade Ambiental:O produto é livre de chumbo (Pb-free), em conformidade com a diretiva RoHS da UE e adere aos regulamentos REACH da UE.
• Livre de Halogéneos:Conforme com os requisitos livres de halogéneos (Bromo <900 ppm, Cloro <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Análise de Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação nestas condições não é garantida.

• Tensão Inversa (V_R):5V. Exceder esta tensão em polarização inversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta Contínua (I_F):25 mA.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA, permitida apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10 @ 1kHz).
• Dissipação de Potência (P_d):95 mW. Esta é a potência máxima permitida que o encapsulamento pode dissipar como calor a uma temperatura ambiente (T_a) de 25°C.
• Descarga Eletrostática (ESD):Suporta 150V de acordo com o Modelo do Corpo Humano (HBM). Precauções adequadas de manuseamento ESD são essenciais.
• Gama de Temperatura:Operação: -40°C a +85°C; Armazenamento: -40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldagem:Pico do perfil de refluxo: 260°C máximo durante 10 segundos. Soldagem manual: 350°C máximo durante 3 segundos por terminal.

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

Estes parâmetros são testados em condições padrão (I_F= 5mA) e definem o desempenho do dispositivo.

• Intensidade Luminosa (I_v):Varia de 22.5 mcd (Mín.) a 57.0 mcd (Máx.), com uma tolerância típica de ±11%. O valor real é determinado pelo código de bin (M2, N1, N2, P1).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus (típico). Este ângulo amplo proporciona um padrão de emissão largo adequado para aplicações de retroiluminação e indicadores.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):468 nm (típico).
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Varia de 465 nm a 475 nm, categorizado em bins Z (465-470nm) e Y (470-475nm).
• Largura Espectral (Δλ):35 nm (típico), definindo a pureza espectral da luz azul emitida.
• Tensão Direta (V_F):Varia de 2.7V a 3.2V a 5mA, com uma tolerância típica de ±0.05V. É agrupado em grupos Q29 a Q33.
• Corrente Inversa (I_R):Máximo 50 μA a V_R= 5V. Nota: O dispositivo é testado para tensão inversa, mas não se destina a operação em polarização inversa.

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 por Comprimento de Onda Dominante

Define a cor percebida do LED. Dois grupos garantem uniformidade de cor dentro de uma aplicação.

Grupo Z: 465 nm – 470 nm

Grupo Y: 470 nm – 475 nm

3.2 Binning por Intensidade Luminosa

Classifica os LEDs com base na sua saída de luz a 5mA.

M2: 22.5 – 28.5 mcd

N1: 28.5 – 36.0 mcd

N2: 36.0 – 45.0 mcd

P1: 45.0 – 57.0 mcd

3.3 Binning por Tensão Direta

Agrupa os LEDs pela sua queda de tensão direta, o que é crítico para o cálculo do resistor limitador de corrente e design da fonte de alimentação.

Q29: 2.7V – 2.8V

Q30: 2.8V – 2.9V

Q31: 2.9V – 3.0V

Q32: 3.0V – 3.1V

Q33: 3.1V – 3.2V

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características vitais para engenheiros de projeto.

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

Esta relação não linear mostra que um pequeno aumento na tensão além da tensão de joelho resulta num grande aumento na corrente. Isto sublinha a necessidade absoluta de usar um resistor limitador de corrente em série ou um driver de corrente constante para evitar fuga térmica e falha do dispositivo.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A saída de luz aumenta com a corrente direta, mas não linearmente. A curva ajuda os projetistas a escolher um ponto de operação que equilibre brilho com eficiência e longevidade do dispositivo.

4.3 Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente

A saída de luz do LED diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Esta curva mostra a intensidade luminosa relativa a diminuir à medida que a temperatura ambiente aumenta de -40°C a +100°C. A gestão térmica eficaz na aplicação é crucial para manter o brilho consistente.

4.4 Curva de Derating da Corrente Direta

Este é um dos gráficos mais críticos para a fiabilidade. Mostra a corrente direta contínua máxima permitida a diminuir à medida que a temperatura ambiente sobe acima de 25°C. A 85°C, a corrente máxima permitida é significativamente reduzida para evitar exceder a temperatura máxima da junção e garantir fiabilidade a longo prazo.

4.5 Distribuição Espectral

Mostra a potência radiante relativa ao longo dos comprimentos de onda, centrada em torno de 468nm com uma largura de banda típica de 35nm. Isto confirma a natureza monocromática azul da emissão.

4.6 Padrão de Radiação

Um diagrama polar ilustrando a distribuição espacial da intensidade luminosa, confirmando o ângulo de visão de 120°. O padrão é tipicamente Lambertiano ou quase-Lambertiano.

5. Informação Mecânica e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O 48-213 apresenta um encapsulamento SMD compacto com as seguintes dimensões principais (em mm):

- Comprimento: 2.25 ±0.20

- Largura: 1.45 ±0.10

- Altura: 0.72 ±0.10

- Espaçamento dos terminais: 1.80 (entre as pastilhas do ânodo e cátodo)

Uma marca de cátodo está claramente indicada no encapsulamento para a orientação correta da polaridade durante a montagem.

5.2 Layout Sugerido das Pastilhas

É fornecido um padrão de solda (footprint) recomendado, com dimensões para as pastilhas de solda. A ficha técnica nota explicitamente que isto é apenas para referência e deve ser modificado com base nos requisitos individuais de design do PCB, volume da pasta de solda e processo de montagem.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo (Livre de Chumbo)

É especificado um perfil de temperatura detalhado:

- Pré-aquecimento: 150–200°C durante 60–120 segundos.

- Tempo acima do líquido (217°C): 60–150 segundos.

- Temperatura de Pico: 260°C máximo, mantida durante 10 segundos no máximo.

- Taxa de Aquecimento: 3°C/seg máximo até 255°C, 6°C/seg máximo no geral.

- Taxa de Arrefecimento: Definida pelo processo.

É crítico aderir a este perfil. A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes no mesmo dispositivo.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for inevitável:

- A temperatura da ponta do ferro deve ser inferior a 350°C.

- O tempo de contacto por terminal não deve exceder 3 segundos.

- A potência do ferro de soldar deve ser inferior a 25W.

- Permitir um intervalo de mais de 2 segundos entre soldar cada terminal para evitar choque térmico.

A ficha técnica alerta que os danos ocorrem frequentemente durante a soldagem manual.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

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

- Antes de abrir: Armazenar a ≤30°C e ≤90% HR.

- Após abrir: A "vida útil no chão" é de 1 ano a ≤30°C e ≤60% HR. Dispositivos não utilizados devem ser resselados numa embalagem à prova de humidade.

- Se o indicador de dessecante mudar de cor ou o tempo de armazenamento for excedido, é necessário um tratamento de cozedura: 60 ±5°C durante 24 horas antes de usar num processo de refluxo.

6.4 Precauções Críticas

• Limitação de Corrente:Um resistor limitador de corrente externo é OBRIGATÓRIO. A característica exponencial I-V do LED significa que uma pequena mudança na tensão causa uma grande mudança na corrente, levando a queima imediata sem proteção.
• Tensão Mecânica:Evitar aplicar tensão ao corpo do LED durante a soldagem ou na aplicação final. Não deformar o PCB após a soldagem.
• Reparação:A reparação após a soldagem é fortemente desencorajada. Se absolutamente necessário, use um ferro de soldar de duas pontas para aquecer simultaneamente ambos os terminais para minimizar o stress térmico.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações da Bobina e Fita

O dispositivo é fornecido em fita transportadora relevada:

- Diâmetro da Bobina: 7 polegadas.

- Largura da Fita: 8mm.

- Quantidade por Bobina: 3000 peças.

São fornecidas dimensões detalhadas para os bolsos da fita transportadora e da bobina para garantir compatibilidade com alimentadores automáticos.

7.2 Explicação da Etiqueta

A etiqueta da bobina contém vários identificadores-chave:

- P/N: Número do Produto (ex., 48-213/BHC-ZM2P1QY/3C).

- QTY: Quantidade de embalagem.

- CAT: Classe de Intensidade Luminosa (ex., M2, P1).

- HUE: Classe de Cromaticidade/Comprimento de Onda Dominante (ex., Z, Y).

- REF: Classe de Tensão Direta (ex., Q29, Q33).

- LOT No.: Número de lote para rastreabilidade.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Retroiluminação:Ideal para indicadores de painel de instrumentos, iluminação de interruptores e retroiluminação plana para LCDs e símbolos devido ao seu amplo ângulo de visão e tamanho compacto.
• Equipamento de Telecomunicações:Indicadores de estado e retroiluminação de teclado em telefones, máquinas de fax e outros dispositivos de comunicação.
• Uso Geral como Indicador:Qualquer aplicação que requeira um indicador de estado azul, fiável e compacto.

8.2 Considerações de Design

• Gestão Térmica:Embora a potência seja baixa, o layout do PCB deve ainda considerar a dissipação de calor, especialmente em ambientes de alta temperatura ambiente ou quando operado perto da corrente máxima. Use a curva de derating.
• Circuito de Acionamento de Corrente:Use sempre uma fonte de corrente constante ou uma fonte de tensão com um resistor em série. Calcule o valor do resistor usando o V_Fmáximo do bin e o I_Fdesejado para garantir que a corrente nunca excede o valor máximo absoluto.
• Design Óptico:O ângulo de visão de 120° proporciona uma cobertura ampla. Para luz mais focada, podem ser necessárias lentes externas ou guias de luz.
• Proteção ESD:Implemente proteção ESD nas linhas de entrada e garanta que as áreas de montagem são seguras contra ESD, uma vez que o dispositivo é classificado para 150V HBM.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O LED SMD 48-213 oferece várias vantagens-chave na sua classe:

Vantagem de Tamanho:A sua pegada de 2.25 x 1.45 mm é significativamente menor do que LEDs tradicionais com terminais de 3mm ou 5mm, permitindo designs ultra-compactos.

Compatibilidade de Processo:Total compatibilidade com processos SMT de refluxo padrão (IR e fase de vapor) permite montagem automática de alto volume e baixo custo, ao contrário dos LEDs de orifício passante que requerem soldagem manual ou por onda.

Consistência de Desempenho:O sistema detalhado de binning para comprimento de onda, intensidade e tensão permite aos projetistas selecionar peças que garantem consistência visual em todas as unidades de um produto, o que é crítico para retroiluminação e matrizes multi-LED.

Robustez:O encapsulamento SMD, quando corretamente soldado, oferece excelente estabilidade mecânica e resistência à vibração em comparação com peças com terminais.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P1: Por que é absolutamente necessário um resistor limitador de corrente?

R1: A tensão direta (V_F) tem uma tolerância e um coeficiente de temperatura negativo. Um ligeiro aumento na tensão de alimentação ou uma diminuição na V_Fdevido ao aquecimento pode causar um grande aumento descontrolado na corrente (fuga térmica), levando a falha instantânea. O resistor estabiliza a corrente.

P2: Posso acionar este LED a 25mA continuamente?

R2: Pode, mas apenas se a temperatura ambiente (T_a) estiver a ou abaixo de 25°C. Consulte a Curva de Derating da Corrente Direta (Secção 4.4). A temperaturas ambientes mais altas, a corrente contínua máxima permitida deve ser reduzida para manter a temperatura da junção dentro de limites seguros.

P3: O que significam os códigos de bin (ex., ZM2P1QY)?

R3: Este é um código composto. 'Z' ou 'Y' indica o bin de comprimento de onda dominante. 'M2', 'P1', etc., indicam o bin de intensidade luminosa. 'Q29' a 'Q33' indicam o bin de tensão direta. Selecionar uma combinação de bin específica garante comportamento de cor, brilho e elétrico previsível.

P4: Como interpreto o comprimento de onda "de Pico" vs. "Dominante"?

R4: O Comprimento de Onda de Pico (λ_p) é o comprimento de onda no qual a potência óptica emitida é máxima (468nm típ.). O Comprimento de Onda Dominante (λ_d) é o comprimento de onda único da luz monocromática que corresponde à cor percebida do LED (465-475nm). λ_dé mais relevante para especificação de cor.

11. Estudo de Caso de Design e Utilização

Cenário: Projetar um painel de status multi-LED para um dispositivo médico portátil.

Requisitos:Retroiluminação azul uniforme para 10 interruptores de membrana, perfil ultra-baixo, operação fiável de -10°C a +60°C, alimentado por uma linha regulada de 5V.

Passos de Design:

1. Seleção do LED:O 48-213 é escolhido pelo seu tamanho pequeno, amplo ângulo de visão (para retroiluminação uniforme) e compatibilidade SMD.

2. Seleção do Bin:Para garantir cor e brilho uniformes, um único bin é especificado para toda a encomenda (ex., Y-P1-Q31).

3. Definição da Corrente:Visando um equilíbrio entre brilho e longevidade, I_Fé definida para 10mA. Pela curva de derating, 10mA é seguro até ~85°C, bem acima do requisito de 60°C.

4. Cálculo do Resistor:Usando o pior caso (Máx.) V_Fdo bin Q31 (3.0V) e tensão de alimentação (5V): R = (5V - 3.0V) / 0.01A = 200 Ω. É selecionado um resistor padrão de 200 Ω, 1/10W.

5. Layout do PCB:O layout sugerido das pastilhas é usado como ponto de partida. É adicionado um pequeno alívio térmico à pastilha do cátodo para auxiliar na soldagem mantendo a conexão elétrica. Os LEDs são espaçados para permitir difusão de luz uniforme via guia de luz.

6. Montagem:As bobinas são carregadas em máquinas pick-and-place. O perfil de refluxo livre de chumbo especificado é programado no forno. Após o refluxo, nenhum stress pós-soldagem é aplicado à placa.

12. Introdução ao Princípio Técnico

O LED 48-213 é baseado numa estrutura de díodo semicondutor fabricada com materiais de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN). Quando uma tensão direta que excede a tensão de joelho do díodo (aprox. 2.7-3.2V) é aplicada, eletrões e lacunas são injetados na região ativa do semicondutor. A sua recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga InGaN determina a energia da banda proibida, que corresponde diretamente ao comprimento de onda da luz emitida—neste caso, luz azul em torno de 468nm. O encapsulamento de resina transparente protege o chip semicondutor e atua como uma lente primária, moldando o padrão de radiação inicial. O encapsulamento SMD fornece proteção mecânica, conexões elétricas via pastilhas metalizadas e um caminho para dissipação de calor do chip para o PCB.

13. Tendências e Contexto da Indústria

O 48-213 representa um produto maduro na evolução dos LEDs SMD. A tendência geral da indústria continua em direção a:

Maior Eficiência:Novos designs de chip e materiais (como estruturas InGaN avançadas) oferecem maior eficácia luminosa (mais saída de luz por watt elétrico), permitindo displays mais brilhantes ou menor consumo de energia.

Miniaturização:Pegadas de encapsulamento ainda menores (ex., 1.0x0.5mm) estão a tornar-se comuns para aplicações com restrições de espaço, como tecnologia vestível e displays ultra-finos.

Melhor Consistência de Cor:Tolerâncias de binning mais apertadas e o uso de LEDs brancos convertidos por fósforo com Índice de Renderização de Cor (CRI) mais elevado são padrão para retroiluminação de displays, embora esta peça permaneça um dispositivo monocromático azul.

Soluções Integradas:Uma tendência crescente é a integração do CI driver do LED, resistores limitadores de corrente e, por vezes, até lógica de controlo num único módulo ou encapsulamento, simplificando o design para os utilizadores finais. O 48-213 permanece um componente discreto fundamental que oferece máxima flexibilidade de design.