Ficha Técnica do LED SMD 12-21/GHC-YR2S2/2C - Verde Brilhante - 3.5V - 20mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 12-21/GHC-YR2S2/2C é um LED de montagem em superfície (SMD) projetado para aplicações eletrónicas modernas e compactas. Este componente representa um avanço significativo em relação aos LEDs tradicionais de chumbo, oferecendo benefícios substanciais em termos de utilização do espaço na placa, eficiência de montagem e miniaturização geral do sistema. A sua principal vantagem reside na sua pegada extremamente pequena, que contribui diretamente para uma maior densidade de componentes em placas de circuito impresso (PCBs), reduz os requisitos de armazenamento e, em última análise, permite a criação de equipamentos finais mais pequenos e leves. A natureza leve do encapsulamento torna-o particularmente adequado para aplicações onde o peso e o espaço são restrições críticas.

Este LED é classificado como monocromático, emitindo uma luz verde brilhante. É construído utilizando um chip de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio), que é encapsulado numa resina transparente. Esta combinação é responsável pelas suas características ópticas específicas. O produto está totalmente em conformidade com as normas ambientais e de segurança contemporâneas, sendo isento de chumbo (Pb-free), compatível com o regulamento REACH da UE e classificado como Livre de Halogéneos, com limites rigorosos no conteúdo de Bromo (Br) e Cloro (Cl).

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Operar o dispositivo além destes limites pode causar danos permanentes. Os valores são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Tensão Reversa (V_R):5 V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode danificar a junção semicondutora.
• Corrente Direta Contínua (I_F):25 mA. Esta é a corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA. Isto é permitido apenas em condições de pulso com um ciclo de trabalho de 1/10 a 1 kHz.
• Dissipação de Potência (P_d):95 mW. Esta é a potência máxima que o encapsulamento pode dissipar sem exceder os seus limites térmicos.
• Descarga Eletrostática (ESD) Modelo Corpo Humano (HBM):150 V. Isto indica a sensibilidade do dispositivo à eletricidade estática; procedimentos adequados de manuseio ESD são obrigatórios.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. O dispositivo tem funcionamento garantido dentro desta faixa de temperatura ambiente.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldagem (T_sol):O dispositivo pode suportar soldagem por refluxo com uma temperatura de pico de 260°C por até 10 segundos. Para soldagem manual, a temperatura da ponta do ferro não deve exceder 350°C, e o tempo de contacto deve ser limitado a 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros definem a saída de luz e o comportamento elétrico em condições normais de operação, tipicamente a I_F= 20 mA e Ta = 25°C.

• Intensidade Luminosa (I_v):Varia de um mínimo de 140 mcd a um máximo de 285 mcd, com uma tolerância típica de ±11%. Isto mede o brilho percebido da fonte de luz.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus (típico). Este amplo ângulo de visão torna o LED adequado para aplicações que requerem ampla visibilidade.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):518 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a emissão óptica é mais forte.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Varia de 520 nm a 535 nm, com uma tolerância de ±1 nm. Este comprimento de onda correlaciona-se mais de perto com a cor percebida (verde).
• Largura de Banda Espectral (Δλ):35 nm (típico). Isto indica a dispersão dos comprimentos de onda emitidos em torno do pico.
• Tensão Direta (V_F):Tipicamente 3.5 V, com um máximo de 4.3 V a 20 mA, e uma tolerância de ±0.1 V. Esta é a queda de tensão no LED durante a operação.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo 50 μA a V_R= 5 V. Esta é a pequena corrente de fuga quando o dispositivo está em polarização reversa.

3. Explicação do Sistema de Classificação

Para garantir consistência no brilho e na cor, os LEDs são classificados em lotes com base no desempenho medido.

3.1 Classificação por Intensidade Luminosa

Os LEDs são categorizados em três lotes (R2, S1, S2) com base na sua intensidade luminosa medida a I_F= 20 mA.

• Lote R2:140 mcd (Mín) a 180 mcd (Máx)
• Lote S1:180 mcd (Mín) a 225 mcd (Máx)
• Lote S2:225 mcd (Mín) a 285 mcd (Máx)

3.2 Classificação por Comprimento de Onda Dominante

Os LEDs também são classificados pelo seu comprimento de onda dominante para controlar o tom de verde.

• Lote X:520 nm (Mín) a 525 nm (Máx)
• Lote Y:525 nm (Mín) a 530 nm (Máx)
• Lote Z:530 nm (Mín) a 535 nm (Máx)

Os códigos de lote específicos (ex: YR2S2 no número da peça) indicam a combinação dos lotes de comprimento de onda e intensidade para uma unidade dada, permitindo aos projetistas selecionar LEDs com características rigorosamente correspondentes para uma aparência uniforme em matrizes com múltiplos LEDs.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas típicas de características eletro-ópticas. Embora os gráficos específicos não sejam reproduzidos em texto, eles normalmente incluem as seguintes relações, que são críticas para o projeto:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Esta curva não linear mostra como a tensão aumenta com a corrente. Operar nos 20mA recomendados garante desempenho estável dentro da V_F range.
• especificada. Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Mostra como a saída de luz aumenta com a corrente, até ao valor máximo. Destaca a importância da regulação de corrente, e não da regulação de tensão, para controlar o brilho.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Tipicamente mostra uma diminuição na saída de luz à medida que a temperatura aumenta. Isto é crucial para aplicações que operam em ambientes de alta temperatura.
• Distribuição Espectral:Um gráfico da intensidade relativa versus comprimento de onda, centrado no pico de 518 nm com a largura de banda de 35 nm, confirmando a emissão de cor verde pura.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED SMD 12-21 tem um encapsulamento retangular compacto. As dimensões-chave (em mm, com uma tolerância geral de ±0.1mm salvo indicação em contrário) incluem o comprimento, largura e altura totais. O encapsulamento apresenta dois terminais ânodo/cátodo na parte inferior para montagem em superfície. O design inclui marcações claras de polaridade (tipicamente um entalhe ou um ponto verde no lado do cátodo) para garantir a orientação correta durante a montagem. O desenho dimensional exato fornece informações críticas para o projeto do layout das pastilhas da PCB, garantindo uma soldagem adequada e estabilidade mecânica.

5.2 Embalagem para Envio e Armazenamento

Os LEDs são fornecidos em embalagem resistente à humidade para evitar danos causados pela humidade ambiente, o que é crítico para a conformidade com o Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL). Eles são carregados numa fita transportadora de 8mm de largura, que é depois enrolada num carretel de 7 polegadas de diâmetro. Cada carretel contém 2000 peças. A embalagem inclui um dessecante e é selada dentro de um saco de alumínio à prova de humidade. A etiqueta do saco contém informações essenciais para rastreabilidade e identificação, incluindo Número do Produto (P/N), quantidade (QTY) e os códigos de lote específicos para Intensidade Luminosa (CAT), Comprimento de Onda Dominante/Matiz (HUE) e Tensão Direta (REF).

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Precauções Críticas

• Limitação de Corrente:Um resistor limitador de corrente externo éabsolutamente obrigatório. A tensão direta do LED tem um coeficiente de temperatura negativo e variações ligeiras podem causar aumentos grandes e prejudiciais na corrente se for alimentado diretamente por uma fonte de tensão.
• Armazenamento e Manuseio:O saco não deve ser aberto até estar pronto para uso. Antes de abrir, armazene a ≤30°C e ≤90% de HR. Após a abertura, a "vida útil no chão de fábrica" é de 168 horas a ≤30°C e ≤60% de HR. As peças não utilizadas devem ser resseladas com dessecante. O armazenamento excedido requer secagem a 60±5°C durante 24 horas.
• Soldagem por Refluxo:É especificado um perfil de temperatura sem chumbo. Os parâmetros-chave incluem um pré-aquecimento entre 150-200°C durante 60-120s, tempo acima do líquido (217°C) durante 60-150s, e uma temperatura de pico não superior a 260°C por um máximo de 10 segundos. A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes.
• Soldagem Manual:Se necessário, use um ferro de soldar com temperatura da ponta ≤350°C, capacidade ≤25W, e limite o tempo de contacto a 3 segundos por terminal. Permita um intervalo de arrefecimento de pelo menos 2 segundos entre terminais. Evite stress no encapsulamento durante o aquecimento.
• Reparação:A reparação após a soldagem é fortemente desencorajada. Se for inevitável, deve ser usado um ferro de soldar de dupla cabeça especializado para aquecer simultaneamente ambos os terminais, prevenindo o stress mecânico. O impacto nas características do LED deve ser verificado antecipadamente.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Iluminação de Fundo:Ideal para iluminação de fundo de indicadores em painéis de instrumentos automóveis, painéis de controlo, interruptores e botões de pressão devido ao seu tamanho pequeno e saída brilhante.
• Equipamento de Telecomunicações:Usado como indicadores de estado e iluminação de fundo de teclados em telefones, máquinas de fax e hardware de rede.
• Iluminação de Fundo de Painéis LCD:Adequado para requisitos de iluminação de fundo plana atrás de pequenos ecrãs LCD, símbolos ou legendas.
• Uso Geral como Indicador:Um componente versátil para indicadores de ligação, luzes de estado e iluminação decorativa numa vasta gama de eletrónica de consumo e industrial.

7.2 Considerações de Projeto

• Circuito de Acionamento:Use sempre um driver de corrente constante ou uma fonte de tensão com um resistor em série. Calcule o valor do resistor usando R = (V_fonte- V_F) / I_F, onde V_Fdeve ser considerado o valor máximo (4.3V) para um projeto robusto.
• Gestão Térmica:Embora seja de baixa potência, garanta que o layout da PCB fornece um alívio térmico adequado, especialmente se vários LEDs estiverem agrupados ou operarem em altas temperaturas ambientes, pois o calor reduz a saída de luz e a vida útil.
• Projeto Óptico:O ângulo de visão de 120 graus proporciona uma ampla visibilidade. Para feixes focados, podem ser necessárias lentes externas ou guias de luz.
• Proteção ESD:Implemente proteção ESD nas linhas de entrada se o LED estiver num local acessível ao utilizador, uma vez que a classificação HBM de 150V indica sensibilidade moderada.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com os antigos encapsulamentos de LED de orifício passante (ex: LEDs de 3mm ou 5mm), o formato SMD 12-21 oferece vantagens decisivas:

• Tamanho e Densidade:Drasticamente mais pequeno, permitindo designs modernos miniaturizados impossíveis com componentes de orifício passante.
• Custo e Velocidade de Montagem:Totalmente compatível com equipamentos automáticos de pick-and-place e soldagem por refluxo de alta velocidade, reduzindo o tempo e o custo de montagem em comparação com a inserção e soldagem manuais.
• Consistência de Desempenho:O processo de fabrico e classificação SMD normalmente produz parâmetros ópticos e elétricos mais consistentes de lote para lote.
• Fiabilidade:A construção sólida e a fixação por montagem em superfície podem oferecer uma melhor resistência à vibração e choque mecânico.

Dentro da categoria de LEDs SMD, a combinação específica de cor verde brilhante (via InGaN), amplo ângulo de visão e o sistema de classificação detalhado tanto para intensidade como para comprimento de onda torna esta peça adequada para aplicações que requerem consistência de cor e brilho uniforme em múltiplas unidades.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Por que é necessário um resistor em série se a tensão direta é especificada?

R: A tensão direta é uma característica do díodo, não um ponto de operação estável. Varia ligeiramente de unidade para unidade (tolerância) e diminui com o aumento da temperatura. Ligá-lo diretamente a uma fonte de tensão, mesmo ligeiramente acima da sua V_F, pode fazer com que a corrente aumente incontrolavelmente (fuga térmica), levando a uma falha imediata. O resistor fornece um limite de corrente linear e estável.

P: O que significam os códigos de lote (YR2S2) e por que são importantes?

R: Os códigos especificam o subgrupo exato de desempenho do LED. 'Y' indica o lote de comprimento de onda dominante (525-530nm), 'R2' e 'S2' são lotes de intensidade luminosa. Para aplicações que usam múltiplos LEDs (ex: uma matriz ou iluminação de fundo), encomendar peças dentro do mesmo código de lote garante cor e brilho visualmente uniformes, o que é crítico para a qualidade do produto.

P: Posso alimentar este LED com uma fonte de 5V?

R: Sim, mas deve usar um resistor limitador de corrente. Por exemplo, visando I_F=20mA com um pior caso de V_Fde 4.3V: R = (5V - 4.3V) / 0.020A = 35 ohms. O valor padrão mais próximo (33 ou 39 ohms) seria escolhido, e a potência nominal do resistor (P = I²R) deve ser calculada.

P: Quão críticas são as instruções de armazenamento e secagem?

R: Muito críticas. Os encapsulamentos SMD podem absorver humidade do ar. Durante a soldagem por refluxo, esta humidade retida pode vaporizar-se rapidamente, causando delaminação interna ou "efeito pipoca" que racha o encapsulamento e destrói o LED. Seguir os procedimentos de armazenamento e secagem previne este modo de falha.

10. Aviso de Restrição de Aplicação

Este produto foi projetado para aplicações gerais de indicação e iluminação de fundo em eletrónica comercial e industrial. Não é explicitamente qualificado ou recomendado para uso em sistemas de alta fiabilidade ou críticos para a segurança sem consulta e qualificação prévias. Tais sistemas incluem, mas não se limitam a:

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

Para estas aplicações, são necessários produtos diferentes com faixas de temperatura estendidas, triagem de fiabilidade mais elevada e diferentes padrões de qualificação. O desempenho é garantido apenas como um componente individual nas condições especificadas neste documento. Utilizar o produto fora destas especificações anula qualquer garantia de desempenho ou fiabilidade.