Ficha Técnica do LED SMD 17-21 Amarelo Brilhante - Pacote 1.6x0.8x0.6mm - Tensão 1.75-2.35V - Potência 60mW - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O LED SMD 17-21 é um dispositivo compacto de montagem em superfície, projetado para aplicações de alta densidade que requerem uma fonte de luz amarela brilhante. 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, maior densidade de componentes e, em última análise, equipamentos finais mais compactos. A sua construção leve torna-o ainda mais ideal para aplicações miniaturas e portáteis onde o peso e o espaço são restrições críticas.

Este LED é do tipo monocromático, emitindo uma luz amarela brilhante. É construído utilizando material semicondutor de AlGaInP (Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio), conhecido pela sua alta eficiência e pureza de cor no espectro do amarelo ao vermelho. O dispositivo é encapsulado numa resina transparente, permitindo uma saída de luz máxima. É totalmente compatível com a diretiva RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), regulamentos REACH da UE e é livre de halogéneos, cumprindo rigorosos padrões ambientais (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). O produto é fornecido em fita de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, sendo totalmente compatível com equipamentos automáticos de montagem pick-and-place e processos padrão de soldadura por refluxo infravermelho ou de fase de vapor.

2. Análise Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação nestes limites não é garantida e deve ser evitada para um desempenho fiável.

• Tensão Inversa (VR):5 V. Exceder esta tensão em polarização inversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta Contínua (IF):25 mA. A corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente.
• Corrente Direta de Pico (IFP):60 mA. Esta é a corrente direta pulsada máxima, permitida apenas sob um ciclo de trabalho de 1/10 a 1 kHz. Esta especificação é útil para multiplexagem ou condições breves de sobrecorrente.
• Dissipação de Potência (Pd):60 mW. A potência máxima que o pacote pode dissipar, calculada como Tensão Direta (VF) multiplicada pela Corrente Direta (IF).
• Descarga Eletrostática (ESD) Modelo Corpo Humano (HBM):2000 V. Isto indica a sensibilidade do dispositivo à eletricidade estática. Procedimentos adequados de manuseio ESD são obrigatórios.
• Temperatura de Operação (Topr):-40 a +85 °C. A faixa de temperatura ambiente na qual o dispositivo é especificado para operar.
• Temperatura de Armazenamento (Tstg):-40 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 temperatura de junção (Tj) de 25°C e a uma corrente direta de 20 mA, que é a condição de teste padrão.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 57,00 mcd a um máximo de 112,00 mcd. O valor típico encontra-se dentro desta faixa. Aplica-se uma tolerância de ±11% à intensidade luminosa.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):O ângulo de visão total típico a meia intensidade é de 140 graus, proporcionando um padrão de emissão amplo adequado para retroiluminação e aplicações de indicação.
• Comprimento de Onda de Pico (λp):O comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima. O valor típico é 591 nm, situando-o na região do amarelo brilhante.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Varia de 585,50 nm a 591,50 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que corresponde à cor da saída do LED. É especificada uma tolerância apertada de ±1 nm.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):A largura total a meia altura (FWHM) típica do espectro de emissão é de 15 nm, indicando uma emissão de cor relativamente estreita e pura.
• Tensão Direta (VF):Varia de 1,75 V a 2,35 V a 20 mA. É especificada uma tolerância de ±0,1 V. Este parâmetro é crítico para projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Inversa (IR):Máximo de 10 µA quando é aplicada uma tensão inversa de 5V. É crucial notar que este dispositivo não foi projetado para operar em polarização inversa; esta condição de teste é apenas para caracterização.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros de desempenho chave. Isto permite aos projetistas selecionar componentes que atendam a requisitos específicos de brilho, cor e características elétricas.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Classificado a IF=20mA. São definidos três bins: P2 (57,00-72,00 mcd), Q1 (72,00-90,00 mcd) e Q2 (90,00-112,00 mcd). Isto permite a seleção com base nos níveis de brilho necessários.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

Classificado a IF=20mA. São definidos dois bins: D3 (585,50-588,50 nm) e D4 (588,50-591,50 nm). Este controlo apertado garante uma variação de cor mínima dentro de uma aplicação.

3.3 Binning de Tensão Direta

Classificado a IF=20mA. São definidos três bins: 0 (1,75-1,95 V), 1 (1,95-2,15 V) e 2 (2,15-2,35 V). Selecionar LEDs do mesmo bin de tensão pode ajudar a obter um brilho mais uniforme quando alimentados por uma fonte de tensão constante ou simplificar os cálculos da resistência limitadora de corrente.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas não sejam detalhadas no texto fornecido, as características eletro-ópticas típicas para tais LEDs incluiriam várias relações-chave. Acurva Corrente vs. Tensão (I-V)mostraria a relação exponencial, com a tensão direta a aumentar com a corrente e a temperatura. Acurva Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (I-L)seria tipicamente quase linear dentro da faixa de operação, mostrando que a saída de luz é diretamente proporcional à corrente. Acurva Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambientemostraria uma diminuição na saída à medida que a temperatura sobe, uma característica de todos os LEDs. Ográfico de Distribuição Espectralmostraria um único pico em torno de 591 nm com um FWHM de aproximadamente 15 nm, confirmando a emissão amarela de banda estreita. Compreender estas curvas é essencial para a gestão térmica e o projeto do circuito de acionamento, de modo a manter um desempenho consistente ao longo da faixa de temperatura de operação.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O LED SMD 17-21 possui um pacote compacto de montagem em superfície. As dimensões-chave (com uma tolerância padrão de ±0,1 mm, salvo indicação em contrário) incluem um comprimento de 1,6 mm, uma largura de 0,8 mm e uma altura de 0,6 mm. O pacote apresenta uma marca de cátodo para identificação correta da polaridade durante a montagem. Recomendações precisas do padrão de soldadura (footprint) devem ser derivadas do desenho dimensionado detalhado para garantir uma soldadura e alinhamento adequados.

5.2 Identificação da Polaridade

A polaridade correta é essencial para a operação do dispositivo. O pacote inclui uma marca de cátodo distinta. Colocar o LED com polaridade inversa impedirá que ele acenda e, se a tensão inversa exceder a especificação máxima absoluta de 5V, pode causar dano permanente.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura por Refluxo

O dispositivo é compatível com processos de soldadura por refluxo sem chumbo (Pb-free). O perfil de temperatura recomendado inclui: uma fase de pré-aquecimento entre 150-200°C durante 60-120 segundos; um tempo acima do líquido (217°C) de 60-150 segundos; uma temperatura de pico não excedendo 260°C, mantida por um máximo de 10 segundos; e taxas máximas de aquecimento e arrefecimento de 6°C/seg e 3°C/seg, respetivamente. A soldadura por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes. Deve-se evitar stress no corpo do LED durante o aquecimento e empenamento da PCB após a soldadura.

6.2 Soldadura Manual

Se for necessária soldadura manual, deve-se ter extremo cuidado. A temperatura da ponta do ferro de soldar deve estar abaixo de 350°C, e o tempo de contacto com cada terminal não deve exceder 3 segundos. Recomenda-se um ferro de baixa potência (<25W). Deixe um intervalo de pelo menos 2 segundos entre soldar cada terminal. A soldadura manual apresenta um risco maior de dano térmico.

6.3 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. Após a abertura, os LEDs não utilizados devem ser armazenados a 30°C ou menos e 60% de humidade relativa ou menos. A "vida útil no chão" após a abertura é de 168 horas (7 dias). Se este tempo for excedido ou se o indicador de dessecante mostrar saturação, os componentes devem ser cozidos a 60 ± 5°C durante 24 horas antes do uso para remover a humidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" durante o refluxo.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

A embalagem padrão consiste em 3000 peças por bobina. As dimensões da fita transportadora e da bobina são especificadas para garantir compatibilidade com equipamentos de montagem automática. A etiqueta da embalagem contém informações críticas para rastreabilidade e aplicação correta: Número do Produto do Cliente (CPN), Número do Produto (P/N), Quantidade de Embalagem (QTY), Classificação de Intensidade Luminosa (CAT), Classificação de Cromaticidade/Comprimento de Onda Dominante (HUE), Classificação de Tensão Direta (REF) e Número do Lote (LOT No).

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Retroiluminação:Ideal para indicadores de painel de instrumentos, retroiluminação de interruptores e retroiluminação plana para LCDs e símbolos, devido ao seu amplo ângulo de visão e saída de luz uniforme.
• Equipamentos de Telecomunicações:Adequado como indicadores de estado e retroiluminação de teclado em telefones e máquinas de fax.
• Indicação Geral:Pode ser usado numa grande variedade de eletrónica de consumo, controlos industriais e eletrodomésticos onde é necessário um indicador amarelo brilhante.

8.2 Considerações de Projeto

Limitação de Corrente:Um resistor limitador de corrente externo é absolutamente obrigatório. Os LEDs são dispositivos acionados por corrente, e uma pequena alteração na tensão direta pode causar uma grande alteração na corrente, potencialmente levando a fuga térmica e falha. O valor do resistor (R) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (Vfonte - VF) / IF, onde VF é a tensão direta do LED na corrente desejada IF. Projete sempre para o VF máximo especificado para garantir que a corrente não exceda o limite.Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, manter uma baixa temperatura de junção é fundamental para a fiabilidade a longo prazo e saída de luz estável. Garanta uma área de cobre adequada na PCB ou vias térmicas se operar em altas temperaturas ambientes ou próximo da corrente máxima.Proteção ESD:Implemente medidas apropriadas de proteção ESD no circuito e durante o manuseio, uma vez que o dispositivo é classificado para 2000V HBM.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A principal diferenciação do LED 17-21 reside na sua combinação de um fator de forma muito pequeno (1,6x0,8mm) com as características de desempenho da tecnologia AlGaInP. Em comparação com os antigos LEDs amarelos de orifício passante, oferece uma redução massiva no espaço da placa e no peso. Em comparação com outros LEDs SMD amarelos, a sua estrutura de binning específica para intensidade luminosa (P2, Q1, Q2), comprimento de onda dominante (D3, D4) e tensão direta (0, 1, 2) proporciona aos projetistas um alto grau de controlo sobre a consistência do desempenho visual e elétrico do seu produto final. O amplo ângulo de visão de 140 graus é uma vantagem chave para aplicações de retroiluminação em relação a dispositivos de ângulo mais estreito.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

P: Qual é a principal causa de falha do LED na aplicação?

R: A causa mais comum é a sobrecorrente devido a um circuito limitador de corrente inadequado ou ausente, ou ao acionamento do LED a partir de uma fonte de tensão não regulada. O sobrestress térmico devido ao calor excessivo da soldadura ou à operação em alta temperatura ambiente é outro fator importante.

P: Posso acionar este LED diretamente a partir de uma fonte de alimentação lógica de 3,3V ou 5V?

R: Não. Deve sempre usar um resistor limitador de corrente em série. Por exemplo, com uma fonte de 5V e um VF típico de 2,0V a 20mA, o resistor necessário seria (5V - 2,0V) / 0,02A = 150 Ohms. Calcule sempre para o VF máximo para garantir uma corrente segura.

P: Por que é que a informação de armazenamento e cozedura é tão importante?

R: Os pacotes SMD podem absorver humidade do ar. Durante o processo de soldadura por refluxo a alta temperatura, esta humidade retida pode vaporizar-se rapidamente, criando pressão interna que pode rachar o pacote de resina epóxi ("efeito pipoca"), levando a falhas imediatas ou latentes.

P: Como interpreto os códigos de bin na etiqueta?

R: O código CAT corresponde ao bin de intensidade luminosa (ex.: Q1), o código HUE ao bin de comprimento de onda dominante (ex.: D4) e o código REF ao bin de tensão direta (ex.: 1). Selecionar peças dos mesmos códigos de bin garante uma variação mínima dentro de um lote de produção.

11. Caso Prático de Projeto e Utilização

Caso: Projetar um painel de indicadores de estado com brilho uniforme.Um projetista está a criar um painel de controlo com 20 indicadores LED amarelos. Para garantir que todos os LEDs pareçam igualmente brilhantes, especifica LEDs do mesmo bin de intensidade luminosa (ex.: todos do bin Q1: 72-90 mcd). Para simplificar o projeto do circuito de acionamento e garantir corrente consistente, também especifica LEDs do mesmo bin de tensão direta (ex.: todos do bin 1: 1,95-2,15V). Calculam um único valor de resistor limitador de corrente usando o VF máximo desse bin (2,15V) para garantir que nenhum LED exceda 20mA, mesmo com tolerâncias da tensão de alimentação. O amplo ângulo de visão de 140 graus garante que os indicadores sejam visíveis a partir de várias posições do operador. O pequeno pacote 17-21 permite colocar os indicadores muito próximos uns dos outros numa PCB densa.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Os Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através de eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, os eletrões do material tipo n recombinam-se com as lacunas do material tipo p na região ativa. Para este LED amarelo brilhante específico, o material semicondutor é AlGaInP. A banda proibida deste semicondutor composto determina o comprimento de onda (cor) dos fotões emitidos. Neste caso, a banda proibida é projetada para produzir fotões com um comprimento de onda centrado em torno de 591 nm, que o olho humano percebe como amarelo brilhante. O encapsulante de resina epóxi transparente protege o chip semicondutor e atua como uma lente, moldando a saída de luz no ângulo de visão especificado de 140 graus.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência nos LEDs de indicação e retroiluminação continua em direção a maior eficiência (mais saída de luz por unidade de potência elétrica), tamanhos de pacote mais pequenos para permitir dispositivos cada vez mais compactos, e melhor consistência e estabilidade de cor ao longo da temperatura e da vida útil. Há também um forte impulso para uma adoção mais ampla de materiais e processos de fabrico amigos do ambiente, como evidenciado pela conformidade RoHS, REACH e livre de halogéneos deste produto. A integração, como a incorporação do resistor limitador de corrente ou diodos de proteção dentro do próprio pacote LED, é outra tendência em curso para simplificar o projeto do circuito e economizar espaço na placa. Para LEDs amarelos, o AlGaInP permanece a tecnologia de material de alto desempenho dominante, com refinamentos contínuos nos seus processos de crescimento epitaxial para produzir melhor eficiência e controlo mais apertado do comprimento de onda.