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

1. Visão Geral do Produto

O LED SMD 17-21 é um dispositivo de montagem superficial projetado para aplicações de PCB de alta densidade. Ele utiliza tecnologia de semicondutor AlGaInP para produzir uma saída de luz amarela brilhante. A principal vantagem deste componente é a sua pegada minúscula, medindo 1.6mm x 0.8mm x 0.6mm, o que permite uma economia significativa de espaço nas placas de circuito em comparação com LEDs tradicionais com terminais. Esta redução de tamanho contribui diretamente para designs de produtos finais mais compactos, menores requisitos de armazenamento de componentes e maior densidade de empacotamento nas PCBs. O dispositivo também é leve, tornando-o ideal para aplicações eletrónicas portáteis e miniaturizadas onde o peso é um fator crítico.

O LED é classificado como monocromático e é construído com materiais sem chumbo (Pb-free). Ele está em conformidade com as principais regulamentações ambientais e de segurança, incluindo a diretiva RoHS da UE, os regulamentos REACH da UE, e é classificado como livre de halogéneos, com conteúdo de bromo (Br) e cloro (Cl) cada um abaixo de 900 ppm e sua soma abaixo de 1500 ppm. O produto é fornecido em fita de 8mm, enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, tornando-o totalmente compatível com equipamentos padrão de montagem pick-and-place automatizada. Também foi projetado para suportar processos comuns de soldagem, incluindo refluxo por infravermelhos e fase de vapor.

2. Especificações Técnicas e Interpretação Objetiva Detalhada

2.1 Especificações Máximas Absolutas

As especificações máximas absolutas definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Estes valores não se destinam à operação normal.

• Tensão Reversa (VR):5V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta (IF):25mA DC. Esta é a corrente contínua máxima recomendada para operação confiável.
• Corrente Direta de Pico (IFP):60mA. Esta especificação aplica-se em condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 a 1kHz. Permite breves períodos de maior brilho, mas não deve ser usada para acionamento contínuo.
• Dissipação de Potência (Pd):60mW. Esta é a potência máxima que o pacote pode dissipar como calor a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Pode ser necessário reduzir a potência a temperaturas mais altas.
• Descarga Eletrostática (ESD):2000V (Modelo do Corpo Humano). Isto indica um nível moderado de sensibilidade à ESD. Procedimentos adequados de manuseio de ESD são essenciais durante a montagem e manuseio.
• Temperatura de Operação (Topr):-40°C a +85°C. O dispositivo é classificado para aplicações na faixa de temperatura industrial.
• Temperatura de Armazenamento (Tstg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldagem: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 são medidos numa condição de teste padrão de Ta=25°C e IF=20mA, salvo indicação em contrário. Eles definem o desempenho óptico e elétrico do LED.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 28.50 mcd a um máximo de 72.00 mcd. O valor típico encontra-se dentro desta faixa. Aplica-se uma tolerância de ±11% à intensidade luminosa.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):Tipicamente 140 graus. Este amplo ângulo de visão torna o LED adequado para aplicações que requerem iluminação ampla ou visibilidade de múltiplos ângulos.
• Comprimento de Onda de Pico (λp):Tipicamente 591 nm. Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima.
• 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 luz do LED. É especificada uma tolerância apertada de ±1nm.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):Tipicamente 15 nm. Isto define a largura do espectro emitido à metade da intensidade máxima (FWHM).
• Tensão Direta (VF):Varia de 1.75V a 2.35V em IF=20mA. É observada uma tolerância de ±0.1V. Este parâmetro é crucial para projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Reversa (IR):Máximo 10 μA em VR=5V. A ficha técnica afirma explicitamente que o dispositivo não foi projetado para operação reversa; este 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-chave. Isto permite aos projetistas selecionar componentes que atendam a critérios de desempenho específicos para a sua aplicação.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os LEDs são categorizados em quatro bins (N1, N2, P1, P2) com base na sua intensidade luminosa medida a 20mA.

• N1:28.50 - 36.00 mcd
• N2:36.00 - 45.00 mcd
• P1:45.00 - 57.00 mcd
• P2:57.00 - 72.00 mcd

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

A cor (matiz) é controlada através da classificação do comprimento de onda dominante em dois grupos.

• D3:585.50 - 588.50 nm
• D4:588.50 - 591.50 nm

3.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada para auxiliar no projeto da fonte de alimentação e para agrupar LEDs com características elétricas semelhantes.

• Bin 0:1.75 - 1.95 V
• Bin 1:1.95 - 2.15 V
• Bin 2:2.15 - 2.35 V

A combinação destes códigos de bin (ex., CAT para intensidade, HUE para comprimento de onda, REF para tensão) é tipicamente indicada na etiqueta da embalagem do produto, permitindo uma seleção precisa do componente.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas características eletro-ópticas típicas. Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, as curvas padrão para tais LEDs tipicamente incluiriam:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta:Esta curva mostra como a saída de luz aumenta com a corrente, geralmente de forma sub-linear em correntes mais altas devido a efeitos de aquecimento.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Esta é a característica I-V do díodo, mostrando a relação exponencial.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva demonstra o efeito de extinção térmica, onde a saída de luz diminui à medida que a temperatura da junção aumenta.
• Distribuição Espectral de Potência:Um gráfico que mostra a intensidade da luz emitida através dos comprimentos de onda, centrado em torno do comprimento de onda de pico de 591 nm com uma largura de banda típica de 15 nm.

Estas curvas são essenciais para compreender o comportamento do dispositivo em condições não padrão (diferentes correntes ou temperaturas) e para otimizar o circuito de acionamento para eficiência e longevidade.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O LED SMD 17-21 possui um pacote retangular compacto. As dimensões-chave (em mm) incluem um comprimento do corpo de 1.6, largura de 0.8 e altura de 0.6. As almofadas dos terminais são projetadas para soldagem confiável. Uma marca de identificação do cátodo está presente no pacote, o que é crítico para a orientação correta durante a montagem. Todas as tolerâncias não especificadas são de ±0.1mm.

5.2 Identificação da Polaridade

A polaridade correta é vital para a operação do LED. O pacote apresenta uma marca distinta para identificar o terminal do cátodo (-). Os projetistas devem garantir que a pegada da PCB inclua um marcador correspondente e que os processos de montagem alinhem corretamente o componente.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O manuseio adequado é crucial para manter a confiabilidade e o desempenho do dispositivo.

6.1 Limitação de Corrente

Um resistor limitador de corrente externo é obrigatório. A característica exponencial I-V do LED significa que um pequeno aumento na tensão pode causar um grande aumento na corrente, potencialmente destrutivo. O valor do resistor deve ser calculado com base na tensão de alimentação, na tensão direta do LED (usando o valor máximo do bin ou da ficha técnica por segurança) e na corrente direta desejada (não excedendo 25mA contínuos).

6.2 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

O produto é embalado num saco resistente à humidade com dessecante. Para evitar danos induzidos por humidade durante o refluxo ("efeito pipoca"), devem ser tomadas as seguintes precauções:

• Não abra o saco à prova de humidade até estar pronto para usar.
• Após a abertura, use os componentes dentro de 168 horas (7 dias) se armazenados em condições ≤30°C e ≤60% de HR.
• Se o tempo de exposição for excedido ou o dessecante indicar saturação, é necessário um tratamento de secagem a 60±5°C durante 24 horas antes do refluxo.

6.3 Perfil de Soldagem por Refluxo

É especificado um perfil de refluxo sem chumbo (Pb-free):

• Pré-aquecimento:150-200°C durante 60-120 segundos.
• Tempo Acima do Líquidus (217°C):60-150 segundos.
• Temperatura de Pico:Máximo 260°C, mantida por um máximo de 10 segundos.
• Taxa de Aquecimento:Máximo 6°C/segundo até 255°C.
• Taxa de Arrefecimento:Máximo 3°C/segundo.

O refluxo não deve ser realizado mais de duas vezes. Evite stress mecânico no pacote durante o aquecimento e não deforme a PCB após a soldagem.

6.4 Soldagem Manual e Retrabalho

Se a soldagem manual for necessária, use um ferro de soldar com temperatura da ponta ≤350°C e potência ≤25W. O tempo de contacto por terminal deve ser ≤3 segundos. Permita um intervalo de arrefecimento de pelo menos 2 segundos entre soldar cada terminal. O retrabalho é fortemente desencorajado. Se for inevitável, deve ser usado um ferro de soldar de dupla cabeça especializado para aquecer simultaneamente ambos os terminais, prevenindo stress térmico no chip de silício. O impacto do retrabalho nas características do LED deve ser verificado antecipadamente.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada com bolsas adequadas para o pacote 17-21. A largura da fita é de 8mm, enrolada numa bobina padrão de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Cada bobina contém 3000 peças. Dimensões detalhadas da bobina e da fita transportadora são fornecidas na ficha técnica para compatibilidade com alimentadores automatizados.

7.2 Informações da Etiqueta

A etiqueta da embalagem contém vários códigos-chave:

• P/N:Número do Produto (ex., 17-21/Y2C-CN1P2B/3T).
• QTY:Quantidade da Embalagem (3000 pçs/bobina).
• CAT:Classificação de Intensidade Luminosa (ex., N1, P2).
• HUE:Classificação de Cromaticidade/Comprimento de Onda Dominante (ex., D3, D4).
• REF:Classificação de Tensão Direta (ex., 0, 1, 2).
• LOT No:Número de lote para rastreabilidade.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Retroiluminação:Ideal para retroiluminar indicadores, símbolos e interruptores em painéis de instrumentos automotivos, eletrónica de consumo e painéis de controlo industrial.
• Indicadores de Estado:Perfeito para indicadores de energia, conectividade e estado em equipamentos de telecomunicações (telefones, faxes), hardware de rede e eletrodomésticos.
• Retroiluminação Plana para LCD:Pode ser usado em matrizes para fornecer retroiluminação uniforme para pequenos displays LCD monocromáticos ou segmentados.
• Indicação de Uso Geral:Adequado para qualquer aplicação que requeira um indicador visual brilhante, confiável e compacto.

8.2 Considerações de Projeto

• Circuito de Acionamento:Use sempre um driver de corrente constante ou uma fonte de tensão com um resistor em série. Considere o binning da tensão direta ao calcular os valores dos resistores para garantir brilho consistente em diferentes lotes de produção.
• Gestão Térmica:Embora a potência seja baixa, garanta área de cobre adequada na PCB ou vias térmicas se operar em altas temperaturas ambientes ou próximo da corrente máxima para gerir a temperatura da junção e manter a saída de luz e a vida útil.
• Proteção ESD:Incorpore diodos de proteção ESD em linhas sensíveis se o LED estiver numa localização exposta (ex., um indicador de painel).
• Projeto Óptico:O amplo ângulo de visão de 140 graus pode exigir guias de luz ou difusores se for necessário um feixe mais focado. Para uma visibilidade ideal, considere a relação de contraste com o fundo.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O LED 17-21 oferece vantagens específicas na sua categoria:

• vs. LEDs SMD Maiores (ex., 3528, 5050):O 17-21 proporciona uma pegada significativamente menor, permitindo designs ultra-miniaturizados. A contrapartida é geralmente uma saída de luz máxima e capacidade de potência mais baixas.
• vs. LEDs com Terminais:Elimina a necessidade de montagem através de orifícios, permitindo montagem totalmente automatizada, reduzindo o tamanho da placa e melhorando a robustez mecânica ao eliminar terminais dobrados.
• vs. Outros LEDs Amarelos:O uso da tecnologia AlGaInP geralmente oferece maior eficiência luminosa e melhor saturação de cor para cores amarelas e âmbar em comparação com tecnologias mais antigas como GaAsP em GaP.
• Diferenciais Principais:A sua combinação de uma pegada muito pequena de 1.6x0.8mm, um amplo ângulo de visão de 140 graus, conformidade com padrões livres de halogéneos e outros padrões ambientais, e binning detalhado para consistência de cor e intensidade.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P1: Que valor de resistor devo usar com uma alimentação de 5V?

R: Usando o VF máximo de 2.35V (do Bin 2) e um IF alvo de 20mA por segurança: R = (Valimentação - VF) / IF = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 Ohms. Use o valor padrão mais próximo (ex., 130 ou 150 Ohms). Verifique sempre a corrente real no circuito.

P2: Posso acionar este LED a 30mA para maior brilho?

R: Não. A Especificação Máxima Absoluta para corrente direta contínua (IF) é 25mA. Operar a 30mA excede esta especificação, o que reduzirá a confiabilidade e a vida útil, e pode causar falha imediata devido a sobreaquecimento.

P3: O ângulo de visão é de 140 graus. Como obtenho um feixe mais focado?

R: Seria necessário usar um componente óptico externo, como uma lente colocada sobre o LED. O pacote nativo emite um padrão amplo e lambertiano.

P4: O meu sistema de inspeção óptica automatizada (AOI) está com dificuldades com a marca do cátodo. Existe uma forma recomendada de identificar a polaridade na PCB?

R: Sim. A pegada da PCB deve incluir uma serigrafia ou característica de cobre que corresponda à marca do cátodo do pacote. Certifique-se de que o sistema de visão da máquina pick-and-place está programado para reconhecer esta assimetria. Consulte o desenho das dimensões do pacote para a localização exata da marca.

P5: Preciso secar os componentes se o saco estiver aberto há 10 dias?

R: Sim. A especificação indica uma "vida útil no chão" de 168 horas (7 dias) após a abertura do saco de barreira à humidade. Como 10 dias (240 horas) excede isto, deve realizar o tratamento de secagem (60±5°C durante 24 horas) antes de submeter os LEDs à soldagem por refluxo para evitar danos relacionados com a humidade.

11. Estudo de Caso de Aplicação Prática

Cenário: Projetar um painel de indicadores de múltiplos estados compacto para um dispositivo médico portátil.

Requisitos:O dispositivo precisa de 6 indicadores de estado independentes (Energia, Bateria Fraca, Bluetooth, Erro, Modo A, Modo B) num espaço muito limitado no painel frontal. Os indicadores devem ser claramente visíveis em várias condições de iluminação, consumir energia mínima e resistir à limpeza com desinfetantes.

Implementação do Projeto:

1. Seleção do Componente:O LED amarelo brilhante 17-21 é escolhido para todos os indicadores devido ao seu tamanho pequeno (permitindo que 6 LEDs caibam numa fila com espaçamento), bom brilho e amplo ângulo de visão que garante visibilidade de diferentes ângulos.
2. Projeto do Circuito:É usada uma linha comum de 3.3V. Usando o VF típico de 2.0V e IF=15mA (para um equilíbrio entre brilho e economia de energia), o resistor limitador de corrente é calculado: R = (3.3V - 2.0V) / 0.015A ≈ 87 Ohms. Um resistor de 91 Ohm, com tolerância de 1%, é selecionado para cada LED para garantir brilho uniforme.
3. Layout da PCB:Os LEDs são colocados com espaçamento de 3mm. A pegada da PCB é projetada de acordo com o layout de almofadas recomendado na ficha técnica, com um ponto de serigrafia claro ao lado da almofada do cátodo. Uma pequena área de terra ao redor dos LEDs é omitida para simplificar a soldagem e limpeza.
4. Projeto do Painel:O painel frontal tem aberturas de 1.2mm de diâmetro alinhadas com cada LED. Um filme difusor branco leitoso fino é colocado atrás do painel para suavizar o ponto quente do LED e criar um ponto iluminado uniforme.
5. Controlo por Software:O microcontrolador aciona cada LED através de um pino GPIO configurado como saída de dreno aberto com pull-up interno desativado, afundando corrente através do par LED/resistor para o terra.
6. Resultado:Um painel de indicadores limpo e de aparência profissional que atende a todos os requisitos de tamanho, visibilidade e confiabilidade. O binning consistente (especificando CAT=P1 ou superior, HUE=D4) na lista de materiais garante que todas as unidades tenham cor e brilho uniformes.

12. Introdução ao Princípio Técnico

O LED 17-21 é baseado no material semicondutor Fosfeto de Alumínio Gálio Índio (AlGaInP) cultivado num substrato. Quando uma tensão direta que excede a tensão de condução do díodo (aproximadamente 1.8V) é aplicada, eletrões e lacunas são injetados na região ativa a partir das camadas tipo-n e tipo-p, respetivamente. Estes portadores de carga recombinam-se de forma radiante, libertando energia na forma de fotões. A composição específica da liga AlGaInP determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida. Para o amarelo brilhante, o comprimento de onda de pico é projetado para ser cerca de 591 nm. O encapsulante de resina epóxi transparente protege o chip semicondutor, atua como uma lente para moldar a saída de luz (contribuindo para o ângulo de visão de 140 graus) e pode conter fósforos ou corantes, embora para este tipo monocromático, é provável que não seja modificado para preservar a pureza da cor.

13. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

O mercado para LEDs SMD miniaturizados como o 17-21 continua a evoluir. As principais tendências que influenciam este segmento de produto incluem:

• Aumento da Eficiência:Melhorias contínuas na ciência dos materiais e no design de chips visam fornecer maior eficácia luminosa (mais saída de luz por unidade de potência elétrica) a partir do mesmo tamanho de pacote ou menor.
• Confiabilidade Aprimorada:Exigências de aplicações automotivas e industriais estão a impulsionar melhorias no desempenho em alta temperatura, resistência à humidade e longevidade.
• Binning de Cor Mais Apertado:Aplicações que requerem correspondência de cor precisa, como indicadores multi-LED ou matrizes de retroiluminação, estão a pressionar os fabricantes para tolerâncias de binning mais estreitas para comprimento de onda dominante e intensidade luminosa.
• Integração:Uma tendência para integrar múltiplos chips LED, resistores limitadores de corrente ou até mesmo ICs de controlo num único módulo de pacote para simplificar o projeto do circuito do utilizador final e economizar espaço na placa.
• Conformidade Ambiental:Regulamentações como RoHS e REACH estão a tornar-se mais rigorosas e mais globais, tornando a declaração completa de materiais e a conformidade livre de halogéneos expectativas padrão, e não diferenciadores.

Dispositivos como o 17-21 representam uma solução madura e otimizada para necessidades básicas de indicação, com futuras iterações provavelmente focando-se nas tendências acima mencionadas, em vez de mudanças radicais no fator de forma para esta classe ultra-miniaturizada.