Ficha Técnica do LED SMD 15-21/BHC-AN1P2/2T - Azul - 2.0x1.25x0.8mm - 3.3V - 20mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 15-21/BHC-AN1P2/2T é um LED azul compacto para montagem em superfície, projetado para aplicações eletrónicas modernas que requerem alta densidade de componentes. A sua principal vantagem reside na sua pegada significativamente reduzida em comparação com os LEDs tradicionais com terminais, permitindo projetos de placas de circuito impresso (PCB) mais pequenos e produtos finais mais compactos. O dispositivo é construído com tecnologia de chip InGaN (Nitreto de Gálio e Índio), encapsulado numa resina transparente, que emite luz no espectro azul. É totalmente conforme com as diretivas RoHS, REACH e livre de halogéneos, tornando-o adequado para processos de fabrico com consciência ambiental.

1.1 Vantagens Principais

Os principais benefícios deste LED incluem o seu tamanho miniatura (2.0mm x 1.25mm x 1.25mm x 0.8mm), o que contribui diretamente para a redução do espaço de armazenamento e maior densidade de embalagem nas PCBs. A sua natureza leve torna-o ideal para aplicações portáteis e miniaturas. O componente é fornecido em fita de 8mm montada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, garantindo compatibilidade com equipamentos de montagem automática pick-and-place de alta velocidade. Além disso, foi projetado para suportar os processos padrão de soldadura por refluxo por infravermelhos e fase de vapor, facilitando a produção em massa eficiente.

1.2 Aplicações Alvo

Este LED é versátil e encontra uso em várias funções de iluminação e indicação. As aplicações comuns incluem retroiluminação para painéis de instrumentos, interruptores e teclados. Em equipamentos de telecomunicações, serve como indicadores de estado e retroiluminação para dispositivos como telefones e máquinas de fax. Também é adequado para fornecer retroiluminação plana para ecrãs de cristais líquidos (LCDs) e funções de indicador de uso geral onde é necessária uma fonte de luz azul compacta e fiável.

2. Análise Profunda dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada das principais especificações elétricas, ópticas e térmicas do dispositivo, conforme definido nas tabelas de Especificações Máximas Absolutas e Características Eletro-Ópticas.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

As Especificações Máximas Absolutas definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Estas não são condições de operação. A tensão reversa máxima (V_R) é de 5V. Exceder este valor pode causar ruptura da junção. A corrente direta contínua (I_F) é classificada em 25mA. Para operação pulsada, uma corrente direta de pico (I_FP) de 100mA é permitida sob um ciclo de trabalho de 1/10 a 1kHz. A dissipação de potência máxima (P_d) é de 95mW, calculada como o produto da tensão direta pela corrente. O dispositivo pode suportar uma descarga eletrostática (ESD) de 150V de acordo com o Modelo do Corpo Humano (HBM). A faixa de temperatura de operação (T_opr) é de -40°C a +85°C, e a temperatura de armazenamento (T_stg) estende-se ligeiramente para -40°C a +90°C. O perfil de temperatura de soldadura é crítico: para refluxo, é especificado um pico de 260°C por um máximo de 10 segundos; para soldadura manual, a temperatura da ponta do ferro não deve exceder 350°C por 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos numa condição de teste padrão de 25°C de temperatura ambiente e uma corrente direta de 20mA. A intensidade luminosa (I_v) tem um valor típico dentro de uma ampla gama definida pelo sistema de binning, com um mínimo de 28,5 mcd e um máximo de 72,0 mcd. O ângulo de visão (2θ1/2) é tipicamente de 130 graus, indicando um padrão de emissão difuso e amplo. O comprimento de onda de pico (λ_p) é tipicamente de 468 nm, e o comprimento de onda dominante (λ_d) varia de 464,5 nm a 476,5 nm, definindo a cor azul percebida. A largura de banda espectral (Δλ) é tipicamente de 25 nm. A tensão direta (V_F) varia de 2,7V (mín.) a 3,7V (máx.), com um valor típico de 3,3V a 20mA. A corrente reversa (I_R) é muito baixa, com um máximo de 50 µA com o viés reverso total de 5V.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção, os LEDs são classificados em bins de desempenho. Isto permite aos designers selecionar componentes que atendam a requisitos específicos de brilho e cor.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

A saída luminosa é categorizada em quatro bins distintos: N1 (28,5-36,0 mcd), N2 (36,0-45,0 mcd), P1 (45,0-57,0 mcd) e P2 (57,0-72,0 mcd). Uma tolerância de ±11% aplica-se dentro de cada bin. Os designers devem considerar esta variação ao projetar para níveis mínimos de brilho na sua aplicação.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

A cor (comprimento de onda dominante) também é classificada em bins para controlar a variação de tonalidade. Os bins são A9 (464,5-467,5 nm), A10 (467,5-470,5 nm), A11 (470,5-473,5 nm) e A12 (473,5-476,5 nm). É especificada uma tolerância de ±1nm. Esta classificação é crucial para aplicações onde a consistência de cor entre múltiplos LEDs é importante, como em matrizes de retroiluminação.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora o PDF indique uma secção para curvas típicas de características eletro-ópticas, dados gráficos específicos (por exemplo, curvas I-V, intensidade vs. corrente, comprimento de onda vs. temperatura) não são fornecidos no texto extraído. Numa ficha técnica completa, estas curvas são essenciais para compreender o comportamento do dispositivo em condições não padrão. Os designers normalmente confiam nestas curvas para prever o desempenho a diferentes correntes de operação e temperaturas ambientes, o que afeta diretamente a saída luminosa, a tensão direta e a fiabilidade a longo prazo.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED está em conformidade com o padrão de encapsulamento SMD 15-21. As dimensões principais são aproximadamente 2,0mm de comprimento, 1,25mm de largura e 0,8mm de altura. O desenho do encapsulamento especifica a localização e o tamanho das pastilhas de solda (tipicamente 0,6mm x 0,9mm), o espaço entre elas e as tolerâncias gerais (geralmente ±0,1mm salvo indicação em contrário). Estes dados dimensionais precisos são críticos para criar um padrão de solda (footprint) de PCB preciso, garantindo uma soldadura e alinhamento adequados.

5.2 Identificação da Polaridade

O cátodo (terminal negativo) está tipicamente marcado no dispositivo, muitas vezes por um pequeno entalhe, um ponto verde ou um canto chanfrado no encapsulamento. O desenho dimensional fornecido deve indicar claramente esta marcação. A orientação correta da polaridade durante a montagem é obrigatória para o funcionamento do dispositivo.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

O manuseio e soldadura adequados são críticos para manter a integridade e o desempenho do dispositivo.

6.1 Parâmetros de Soldadura por Refluxo

É especificado um perfil de refluxo sem chumbo. A zona de pré-aquecimento deve aumentar de 150°C para 200°C ao longo de 60-120 segundos. O tempo acima da temperatura de liquidus do soldador (217°C) deve ser de 60-150 segundos. A temperatura de pico não deve exceder 260°C, e o tempo neste pico deve ser no máximo de 10 segundos. A taxa máxima de aquecimento é de 6°C/seg, e a taxa máxima de arrefecimento é de 3°C/seg. A soldadura por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes no mesmo dispositivo.

6.2 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

Os LEDs são embalados em sacos de barreira resistentes à humidade com dessecante. O saco não deve ser aberto até que os componentes estejam prontos para uso. Antes de abrir, as condições de armazenamento devem ser ≤30°C e ≤90% de HR. Após a abertura, a "vida útil no chão de fábrica" é de 1 ano sob condições de ≤30°C e ≤60% de HR. Se o indicador de dessecante mostrar saturação ou se o tempo de armazenamento for excedido, é necessário um tratamento de cozimento a 60±5°C durante 24 horas antes do refluxo para evitar danos de "pipocagem" durante a soldadura.

6.3 Precauções para Soldadura Manual e Reparação

Se a soldadura manual for necessária, é aconselhado extremo cuidado. Deve ser usado um ferro de soldar com temperatura da ponta abaixo de 350°C e uma potência nominal abaixo de 25W. O tempo de contacto por terminal não deve exceder 3 segundos. Deve ser deixado um intervalo mínimo de 2 segundos entre a soldadura de cada terminal. A reparação após a soldadura inicial é fortemente desencorajada. Se for inevitável, deve ser usado um ferro de soldar de dupla cabeça especializado para aquecer simultaneamente ambos os terminais e evitar stress mecânico no encapsulamento.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações de Embalagem

O produto é fornecido em fita transportadora relevada com dimensões adaptadas ao encapsulamento 15-21. A fita é 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 nos desenhos da ficha técnica para garantir compatibilidade com alimentadores automáticos.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém vários códigos-chave: P/N (Número do Produto: 15-21/BHC-AN1P2/2T), QTY (Quantidade de Embalagem: 2000), CAT (Classificação de Intensidade Luminosa, por exemplo, N1, P2), HUE (Classificação de Cromaticidade/Comprimento de Onda Dominante, por exemplo, A10, A12), REF (Classificação de Tensão Direta) e LOT No (Número de Lote Rastreável). O campo CPN destina-se ao número de peça interno do cliente.

8. Sugestões de Design de Aplicação

8.1 Requisito de Limitação de Corrente

Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Um resistor limitador de corrente em série é absolutamente obrigatório no design do circuito para evitar fuga térmica e destruição. A ficha técnica mostra que um ligeiro aumento na tensão direta pode causar um grande aumento na corrente. O valor do resistor deve ser calculado com base na tensão de alimentação (V_supply), na tensão direta típica do LED (V_F, por exemplo, 3,3V) e na corrente de operação desejada (I_F, deve ser ≤25mA contínua). A fórmula é R = (V_supply - V_F) / I_F.

8.2 Considerações de Gestão Térmica

Embora pequeno, o LED dissipa calor (até 95mW). Para uma operação fiável a longo prazo, especialmente a altas temperaturas ambientes ou perto da corrente máxima, deve ser usada uma área de cobre de PCB adequada (pastilhas de alívio térmico) para conduzir o calor para longe das juntas de solda e do próprio chip do LED. Operar a correntes mais baixas do que a classificação máxima melhora significativamente a vida útil e a fiabilidade.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A principal diferenciação do LED de encapsulamento 15-21 em comparação com LEDs SMD maiores (por exemplo, 3528, 5050) ou LEDs de orifício passante é o seu tamanho ultracompacto, permitindo a miniaturização do design. Em comparação com outros LEDs miniaturizados, as suas principais vantagens incluem um amplo ângulo de visão de 130 graus para iluminação uniforme, conformidade com regulamentações ambientais rigorosas (RoHS, Livre de Halogéneos) e especificações robustas para montagem automática por refluxo. O sistema de binning detalhado fornece aos designers parâmetros de desempenho previsíveis para cor e brilho.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED diretamente a partir de uma fonte de 5V sem um resistor?

R: Não. Isso quase certamente destruirá o LED. Deve usar um resistor limitador de corrente em série, conforme descrito na secção 8.1.

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

R: O comprimento de onda de pico (λ_p) é o comprimento de onda no qual o espectro de emissão tem a sua intensidade mais alta. O comprimento de onda dominante (λ_d) é o comprimento de onda único da luz monocromática que corresponde à cor percebida do LED. O λ_d é mais relevante para a especificação da cor.

P: Como interpreto os códigos de bin (por exemplo, P2 A11) ao encomendar?

R: O código de bin especifica a gama de desempenho garantida. "P2" significa que a intensidade luminosa está entre 57,0 e 72,0 mcd. "A11" significa que o comprimento de onda dominante está entre 470,5 e 473,5 nm. Deve selecionar bins que atendam aos requisitos mínimos de brilho e consistência de cor da sua aplicação.

P: Este LED é adequado para iluminação de painel de instrumentos automóvel?

R: Embora seja listado para retroiluminação de painéis, a secção "Restrições de Aplicação" afirma explicitamente que aplicações de alta fiabilidade, como sistemas de segurança automóvel, podem exigir produtos diferentes. Para tais aplicações críticas, é necessária consulta com o fabricante e potencialmente o uso de um componente qualificado AEC-Q102.

11. Estudo de Caso de Design e Utilização

Cenário: Projetar um painel de indicador de estado compacto para um dispositivo médico portátil.

O design requer quatro LEDs de estado azuis num espaço apertado. O encapsulamento 15-21 é selecionado pelo seu tamanho pequeno. O designer escolhe o bin de brilho P1 (45-57 mcd) para garantir visibilidade adequada. O bin de comprimento de onda A10 (467,5-470,5 nm) é selecionado para consistência de cor. O circuito é alimentado por uma linha de 3,3V. Usando o V_F típico de 3,3V a 20mA, seria usado um resistor em série muito pequeno (por exemplo, 0-1 Ohm) ou um driver de corrente constante ajustado para 18mA (para margem). O layout da PCB inclui pastilhas térmicas conectadas a um plano de terra para dissipação de calor. A montagem segue o perfil de refluxo especificado, e os dispositivos sensíveis à humidade são usados dentro da vida útil no chão de fábrica prescrita após a abertura do saco.

12. Princípio de Funcionamento

Este LED opera com base no princípio da eletroluminescência numa junção p-n de semicondutor. A região ativa é feita de InGaN. Quando uma tensão direta que excede o potencial incorporado da junção é aplicada, eletrões e lacunas são injetados na região ativa. Quando estes portadores de carga se recombinam, libertam energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga InGaN determina a energia da banda proibida, que por sua vez dita o comprimento de onda (cor) da luz emitida, neste caso, azul. O encapsulamento de resina transparente protege o chip semicondutor e atua como uma lente para moldar o feixe de saída de luz.

13. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs SMD como o encapsulamento 15-21 é impulsionado pela tendência contínua de miniaturização e aumento da funcionalidade em dispositivos eletrónicos. As principais tendências neste setor incluem a redução contínua do tamanho do encapsulamento mantendo ou aumentando a saída de luz (maior eficácia), melhor reprodução de cor e consistência através de tecnologia avançada de binning e chips, e maior fiabilidade para operação em ambientes adversos (temperatura, humidade mais elevadas). Além disso, a integração com drivers inteligentes e o desenvolvimento de matrizes de micro-LEDs para aplicações de exibição representam direções futuras significativas na tecnologia de iluminação de estado sólido.