Ficha Técnica do LED SMD 15-21/B6C-ZQ1R1N/2T - Azul - 2.0x1.25x0.8mm - 3.7V Máx. - 40mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 15-21/B6C-ZQ1R1N/2T é um LED azul de montagem em superfície (SMD) compacto, projetado para aplicações eletrónicas modernas que exigem alta densidade de componentes e desempenho confiável. Este dispositivo utiliza tecnologia de chip InGaN para produzir uma emissão azul com um comprimento de onda de pico típico de 468 nm. O seu tamanho reduzido e construção leve tornam-no uma escolha ideal para projetos com espaço limitado.

1.1 Vantagens Principais

A principal vantagem deste LED é o seu tamanho significativamente reduzido em comparação com componentes tradicionais do tipo "lead-frame". Isto permite projetos de placas de circuito impresso (PCB) mais pequenos, maior densidade de embalamento, redução dos requisitos de espaço de armazenamento e, em última análise, o desenvolvimento de equipamentos finais mais compactos. A sua compatibilidade com processos padrão de colocação e soldadura automática aumenta ainda mais a sua adequação para fabricação em grande volume.

1.2 Mercado-Alvo e Aplicações

Este LED destina-se a uma vasta gama de aplicações de consumo, industriais e de telecomunicações. Casos de uso típicos incluem retroiluminação de painéis de instrumentos, interruptores e símbolos; funções de indicador e retroiluminação em dispositivos de telecomunicações, como telefones e máquinas de fax; retroiluminação plana para LCDs; e aplicações gerais de indicador.

2. Especificações Técnicas e Interpretação Detalhada

Esta secção fornece uma análise detalhada das características elétricas, ópticas e térmicas do dispositivo.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

As especificações máximas absolutas definem os limites de tensão além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Estas não se destinam à operação normal.

• Tensão Inversa (VR):5 V. Exceder esta tensão em polarização inversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta (IF):20 mA. Esta é a corrente contínua direta máxima.
• Corrente Direta de Pico (IFP):40 mA. Esta especificação aplica-se em condições de pulso com um ciclo de trabalho de 1/10 a 1 kHz.
• Dissipação de Potência (Pd):40 mW. Esta é a potência máxima que o encapsulamento pode dissipar a uma temperatura ambiente de 25°C. É necessário reduzir a potência a temperaturas mais elevadas.
• Temperatura de Operação (Topr):-40°C a +85°C. O dispositivo é garantido para funcionar dentro desta gama de temperatura ambiente.
• Temperatura de Armazenamento (Tstg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura (Tsol):Para soldadura por refluxo, é especificada uma temperatura de 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 um máximo de 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos a uma corrente direta (IF) de 20 mA e a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C, representando condições típicas de operação.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 72,0 mcd a um máximo de 140,0 mcd, com uma tolerância típica de ±11%. O valor real é determinado pelo código de bin (Q1, Q2, R1).
• Ângulo de Visão (2θ1/2):Tipicamente 130 graus. Este amplo ângulo de visão torna o LED adequado para aplicações que requerem iluminação ampla.
• Comprimento de Onda de Pico (λp):Tipicamente 468 nm.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Varia de 465,0 nm a 475,0 nm, com uma tolerância de ±1 nm. O bin específico é codificado como X (465-470 nm) ou Y (470-475 nm).
• Largura de Banda Espectral (Δλ):Tipicamente 25 nm, medida a metade da intensidade de pico (FWHM).
• Tensão Direta (VF):Varia de 2,70 V a 3,70 V a 20 mA, com uma tolerância de ±0,1V. O bin específico é codificado de 10 (2,7-2,9V) a 14 (3,5-3,7V).
• Corrente Inversa (IR):Máximo de 50 μA quando uma tensão inversa (VR) de 5V é aplicada. É importante notar que o dispositivo não foi projetado para operar em polarização inversa; este parâmetro é apenas para teste de corrente de fuga.

2.3 Características Térmicas

Embora não listadas explicitamente numa tabela separada, a gestão térmica é crítica. A especificação de dissipação de potência de 40 mW e a gama de temperatura de operação definem os limites térmicos. Os projetistas devem garantir um layout de PCB adequado e, se necessário, vias térmicas ou dissipadores de calor para manter a temperatura da junção dentro de limites seguros, especialmente quando operando a altas temperaturas ambientes ou próximo da corrente máxima.

3. Explicação do Sistema de Binning

O produto é classificado em bins com base em parâmetros de desempenho chave para garantir consistência dentro de um lote de produção. Isto permite aos projetistas selecionar LEDs que atendam a requisitos específicos da aplicação.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

A intensidade luminosa é categorizada em três bins:

- Q1:72,0 - 90,0 mcd

- Q2:90,0 - 112,0 mcd

- R1:112,0 - 140,0 mcd

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

A cor (comprimento de onda dominante) é classificada em dois bins:

- X:465,0 - 470,0 nm

- Y:470,0 - 475,0 nm

3.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada em cinco bins para auxiliar no projeto do circuito de regulação de corrente:

- 10:2,7 - 2,9 V

- 11:2,9 - 3,1 V

- 12:3,1 - 3,3 V

- 13:3,3 - 3,5 V

- 14:3,5 - 3,7 V

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica inclui várias curvas características típicas que ilustram o comportamento do dispositivo em condições variáveis.

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

Esta curva mostra a relação exponencial entre a tensão direta e a corrente. É crucial para selecionar o resistor limitador de corrente apropriado. A curva mostra tipicamente que um pequeno aumento na tensão além do ponto de ligação resulta num grande aumento na corrente, destacando a necessidade de regulação de corrente.

4.2 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

Este gráfico demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente direta. É geralmente linear numa determinada gama, mas satura a correntes mais elevadas devido a efeitos térmicos e de eficiência. Operar próximo da corrente máxima nominal pode não produzir aumentos proporcionais no brilho e reduzirá a vida útil do dispositivo.

4.3 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva mostra a redução da saída de luz à medida que a temperatura ambiente aumenta. A intensidade luminosa tipicamente diminui à medida que a temperatura sobe. Para um desempenho confiável, a gestão térmica deve ser considerada no projeto da aplicação.

4.4 Distribuição Espectral

O gráfico espectral mostra o perfil de emissão centrado no comprimento de onda de pico de 468 nm com um FWHM típico de 25 nm. Esta informação é vital para aplicações sensíveis à cor.

4.5 Padrão de Radiação

O diagrama de radiação ilustra a distribuição espacial da intensidade luminosa, confirmando o típico ângulo de visão de 130 graus. O padrão é tipicamente lambertiano ou quase-lambertiano para este tipo de encapsulamento.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED SMD 15-21 tem um tamanho compacto. As dimensões principais (em mm, tolerância ±0,1mm salvo indicação em contrário) incluem um comprimento do corpo de 2,0 mm, uma largura de 1,25 mm e uma altura de 0,8 mm. O desenho detalhado especifica o espaçamento dos terminais e os contornos gerais para o projeto do padrão de solda na PCB.

5.2 Identificação da Polaridade

O cátodo está claramente marcado no encapsulamento. A polaridade correta deve ser observada durante a montagem para evitar danos no dispositivo.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura por Refluxo

O dispositivo é compatível com processos de refluxo por infravermelhos e fase de vapor. É recomendado um perfil de soldadura sem chumbo:

- 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 por não mais de 10 segundos.

- Taxa máxima de aquecimento: 6°C/seg, taxa máxima de arrefecimento: 3°C/seg.

A soldadura por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes.

6.2 Soldadura Manual

Se for necessária soldadura manual, use um ferro de soldar com a temperatura da ponta abaixo de 350°C. O tempo de contacto por terminal não deve exceder 3 segundos, com um intervalo de pelo menos 2 segundos entre a soldadura de cada terminal. A potência do ferro de soldar deve ser de 25W ou menos para evitar choque térmico.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

Os LEDs são embalados em sacos de barreira resistentes à humidade com dessecante.

- Não abra o saco até estar pronto para usar.

- Após a abertura, os LEDs não utilizados devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de HR.

- A "vida útil após abertura" do saco é de 168 horas (7 dias).

- Se a vida útil após abertura for excedida ou se o dessecante indicar entrada de humidade, é necessário um processo de secagem a 60±5°C durante 24 horas antes da utilização.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações de Embalagem

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada com 8mm de largura, enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro. Cada bobina contém 2000 peças. São fornecidas dimensões detalhadas da bobina e da fita transportadora para configuração do alimentador automático.

7.2 Informação da Etiqueta

A etiqueta da bobina contém informações críticas para rastreabilidade e identificação: Número do Produto do Cliente (CPN), Número do Produto (P/N), Quantidade de Embalagem (QTY) e os códigos de bin específicos para Intensidade Luminosa (CAT), Comprimento de Onda Dominante (HUE) e Tensão Direta (REF), juntamente com o Número do Lote.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Limitação de Corrente

Crítico:Um resistor limitador de corrente externo deve ser sempre usado em série com o LED. A tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo e uma tolerância de produção. Uma ligação direta a uma fonte de tensão, mesmo ligeiramente acima do VF típico, pode causar uma grande sobrecarga de corrente não controlada, levando a uma falha imediata.

8.2 Layout da PCB

Certifique-se de que o padrão de solda na PCB corresponde à pegada recomendada. Forneça uma área de cobre adequada para dissipação de calor, especialmente quando operar a correntes elevadas ou em altas temperaturas ambientes. Evite tensão mecânica no corpo do LED durante e após a soldadura.

8.3 Precauções contra ESD

O dispositivo tem uma classificação de sensibilidade ESD de 150V (Modelo do Corpo Humano). Devem ser seguidas as precauções padrão de manuseio ESD durante a montagem e o manuseio.

9. Conformidade e Informação Ambiental

O produto está em conformidade com os principais regulamentos ambientais:

- RoHS:O produto é sem chumbo e cumpre a diretiva de Restrição de Substâncias Perigosas.

- REACH:Conforme com o regulamento da UE de Registo, Avaliação, Autorização e Restrição de Produtos Químicos.

- Livre de Halogéneos:Conforme com os requisitos livres de halogéneos (Bromo <900 ppm, Cloro <900 ppm, Br+Cl <1500 ppm).

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

10.1 Porque é que o meu LED falhou imediatamente após a ligação?

A causa mais comum é a ausência de um resistor limitador de corrente em série. Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Ligá-los diretamente a uma fonte de tensão causa um fluxo de corrente excessivo. Use sempre um resistor calculado com base na tensão de alimentação, na tensão direta do LED (use o valor máximo do bin por segurança) e na corrente de operação desejada.

10.2 Posso usar este LED no exterior?

A gama de temperatura de operação é de -40°C a +85°C, o que cobre muitas condições exteriores. No entanto, a principal limitação para uso exterior é frequentemente a resistência do encapsulamento à humidade e radiação UV, que não é especificada para este componente comercial padrão. Para ambientes agressivos, considere dispositivos especificamente classificados para uso exterior ou automotivo.

10.3 Como interpreto os códigos de bin na etiqueta?

Os códigos de bin (ex.: ZQ1R1N) correspondem à classificação específica de desempenho. "Q1" indica o bin de intensidade luminosa (72-90 mcd), "R1" faz parte do código interno do produto e "N" pode estar relacionado com outras características. Os campos da etiqueta CAT, HUE e REF indicam explicitamente os bins de Intensidade Luminosa, Comprimento de Onda Dominante e Tensão Direta, respetivamente.

10.4 É permitida reparação/retrabalho após a soldadura?

A reparação não é recomendada. Se for absolutamente necessário, use um ferro de soldar de duas pontas para aquecer simultaneamente ambos os terminais para evitar tensão mecânica nas juntas de solda ou no corpo do LED. Verifique sempre se as características do LED não foram degradadas após qualquer retrabalho.

11. Estudo de Caso de Projeto e Utilização

11.1 Projetando um Painel de Indicador de Estado

Considere um painel de controlo que requer múltiplos indicadores de estado azuis. Usando o LED 15-21, os projetistas podem alcançar layouts de alta densidade. Para um sistema de 5V, um valor de resistor em série é calculado. Usando o VF máximo do bin 14 (3,7V) e uma corrente alvo de 15 mA (abaixo dos 20 mA máx. para maior vida útil), o valor do resistor é R = (5V - 3,7V) / 0,015A ≈ 87 ohms. Um resistor padrão de 91 ohms ou 100 ohms seria adequado. O amplo ângulo de visão de 130 graus garante visibilidade de vários ângulos. Os procedimentos de sensibilidade à humidade devem ser seguidos durante a montagem se as PCBs não forem soldadas imediatamente após a abertura do saco.

12. Introdução ao Princípio Técnico

Este LED é baseado num chip semicondutor de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN). Quando uma tensão direta é aplicada, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa do semicondutor, libertando energia na forma de fotões. A composição específica da liga InGaN determina a energia da banda proibida, que por sua vez define o comprimento de onda da luz emitida—neste caso, azul. O chip é encapsulado numa lente de resina transparente que protege o "die", fornece estabilidade mecânica e molda o feixe de saída de luz.

13. Tendências e Contexto da Indústria

O encapsulamento 15-21 representa um formato maduro no mercado de LEDs SMD. As tendências atuais da indústria estão a impulsionar para encapsulamentos ainda mais pequenos (ex.: tamanhos métricos 0402, 0201) para ultra-miniaturização, maior eficiência (mais lúmens por watt) e melhor consistência de cor (binning mais apertado). Há também um forte foco na melhoria da fiabilidade sob condições de temperatura e humidade mais elevadas para aplicações automotivas e industriais. Este dispositivo encaixa-se bem em aplicações onde é necessária uma fonte de luz azul comprovada, económica e prontamente disponível, equilibrando tamanho, desempenho e facilidade de fabrico.